试论汽车后桥壳的焊接工艺设计

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摘 要：随着经济的飞速发展，近几年来，我国的汽车销量在不断的提高。同时也提高了人们对于汽车安全性和舒适性等方面的考虑，对汽车零部件制造和生产工艺提出了更高要求。目前，国内外汽车的后桥加工一般采用焊接成形，作为汽车的重要部件，其后桥桥壳焊接质量的好坏将直接影响到汽车的总体使用质量。由于后桥不仅承重和传力，同时还要承受弯矩及扭矩，因此对桥壳的焊接提出了很高的要求。本文对某型汽车的后桥壳焊接从桥壳母材，焊丝材料、焊接工艺参数等方面进行了分析，将会对汽车桥壳焊接工艺发挥积极的指导作用。

关键词：后桥；焊接；安全；材料

中图分类号：P755.1文献标识码：A

作为汽车的最关键部件之一，汽车桥壳的焊接质量的好坏将会直接影响到汽车的整体性能，因此，必须要采用恰当的焊接工艺方法来保证后桥桥壳的焊接。在本文中，我们将会对某公司生产的轿车后车桥桥壳的焊接工艺进行分析，其后桥桥壳结构简图如图1所示。在图中我们可以看到，该车桥桥壳存在四处焊缝，而这四处焊缝能否完成高质量的焊接直接影响整个车桥的质量，和汽车的安全息相关。在焊接过程中，应当注意以下几个方面：1.适当的焊接材料；2.桥壳的焊缝布局应该合理；3.每条桥壳的焊缝焊接参数都应当满足汽车安全性的要求。

图1后桥桥壳示意图

一、汽车后桥桥壳材料的选择

任何一个零部件材料的选择，都必须满足刚度、强度、塑性、韧性等各方面综合力学性能的要求，在满足力学性能的前提下还要尽量降低成本，在在汽车后桥桥壳的材料选择上除了要考虑上述因素，还必须要考虑材料的可焊性。从上述几个方面进行考虑后，该汽车后桥桥壳材料选用为SAPH441板材，采用冲压成型。该板材属于低碳合金钢，力学性能较好，相比较Q235钢，含锰量的增加导致其强度大约增加了25%，并且在焊接性能方面优于Q235钢。SAPH441钢成分中包含一部分碳元素和锰元素，由于这两种元素的作用，焊接时容易产生淬硬性，因此，对于上面的焊接缺陷，必须要在焊接的过程中进行合理的弥补，合理的设计焊焊接接头，使其对材料焊接性能的影响降到最小。

变形轴管是汽车后桥中一个非常关键组成部件，它是一个连接件，并且传递力和力矩，因此在选材时必须要选择满足设计时规定的力学性能的要求的材料。设计时，为了保证后桥足够的的刚性，将其轴管管径从70增加到80，由于轴管是主要受力件，受力情况比较复杂，且会产生一定的变形，因此其材料的选择必须要兼顾塑性和可焊性。在选材时，成本是必须要考虑的一个因素，材料选择的理想状态是既能满足使用要求，又能降低成本。轴管目前的的材料大多是选用16Mn或20#，对轴管进行选材时，我们发现：16Mn材料价格高于20#钢,并且力学性能相似，都能满足汽车后桥的使用要求，因此 ,综合考虑各方面的因素后，母材选用20#钢。目前，后桥两端法兰盘使用的材料一般为45钢或45MN2。由于45MN2含锰量较高，在进行冷却时材料中会出现马氏体，由金属工艺学可以知道，马氏体会提高材料的硬度，但是降低了材料的塑性、韧性，综合力学性能不能满足后桥的使用要求。

二、焊接材料的选用

焊接分为焊条焊接、二氧化碳保护焊、埋弧自动焊等，由于二氧化碳保护焊的焊接质量较高，因此目前国际上对汽车后桥桥壳进行焊接普遍采用这种焊接方法，本文也选该焊接方式对桥壳进行焊接. ER49-1和ER50-6这两种焊丝目前在国内普遍使用。ER50-6焊丝的特点与日本JISYGW12相似，该焊丝的化学成分分布合理，且焊接性能良好。由于焊丝的各种化学物质成分的含量将直接影响到焊丝的性能，有必要对两种焊丝的化学成分和机械性能进行对比，对比的结果如表1、2所示。

表1两种焊丝化学成分的比较 %

表2两种焊丝机械性能比较

表1表明，ER50-6焊丝的含锰量较低，含硅量较高，而ER49-1与之相反，含锰量的降低及含硅量的增加可以改善焊丝的焊接性能。可见，ER50-6焊丝的化学成分组成比较合理，能得到较高质量的焊缝。

表2表明，在材料的机械性能对比上，ER50-6焊丝抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等都优于ER49-1焊丝，尤其ER50-6焊丝的塑性与韧性明显优于ER49-1焊丝，这些将会对焊接性能产生积极的影响。

通过对两种焊丝化学成分和机械性能的比较，选用ER50-6焊丝

三、后桥壳焊接工艺的制定

图1所示的后桥属于分段式车桥，从图中可以看出有四处环焊缝，这四处环焊缝的焊接质量和焊缝的对接接头形式将会直接影响车桥桥壳的整体质量。从目前我国的情况来看，后桥的加工制造一般是进行整体焊接后，加工桥壳两端内孔，压装两端法兰盘，最后焊接各附件。这种生产方法的花费的时间长且成本高，力学性能也是不是很完善，因此不适宜于大批量生产。本文采用的方法是先对各附件进行焊接，再将桥壳两端法兰盘、变形轴管以及桥壳中段进行点定后进行焊缝整体焊接。这种焊接方式，经过强度试验证明了其焊接质量高，力学性能可靠，能够满足强度等要求，并且能缩短生产周期，降低成本，适合系列化生产。

四、主要焊缝焊接参数规范

由台架试验可知，该型汽车后桥桥壳的断裂处主要位于环焊缝及其热影响区，尤其是变形轴管和桥壳中段圆环焊缝。为了达到汽车的安全性要求，必要使环焊缝的焊接水平到达规定的质量要求，这就需要从焊接的方法、焊接的工艺性这些方面去考虑，在综合考虑后，采用二氧化碳气保护焊进行焊接，通过试验分析后，制定的参数规范如表3所示

表3 桥壳焊接工艺参数

五、总结

本文对汽车后桥桥壳的焊接方法、焊接工艺做了详细的分析介绍，并采用图表的方式进行了说明，更加直观更加具有说服力。在实际生产中，采用文章所述的汽车后桥桥壳焊接工艺并通过对焊接母材的材料，焊丝的材料及焊接工参数进行严格控制后，生产出的后桥具有良好的疲劳强度，能够满足安全性要求，对汽车后桥桥壳焊接产生了积极的指导作用。

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