目前富氩CO2自动连续焊用于客车顶蒙皮焊接

富氩CO2自动连续焊用于客车顶蒙皮焊接

摘 要：简要介绍大客车顶盖总成的结构特点及工艺要求，通过焊接难点分析，决定采用顶蒙皮的富氩CO2 自动连续焊和顶蒙皮与骨架间的电阻点焊新工艺，以达到外观和密封要求。

关键词：大客车；顶盖总成；连续焊；密封性；富氩CO2焊

1 产品结构特点及焊接工艺要求

客车顶盖总成是客车的重要组成部分，它是由骨架和蒙皮两部分组成。我公司的骨架是用Q 235A薄壁矩形型管经半自动CO2 焊焊接而成；蒙皮是由三块Q 235A (或CORTEN 耐候板、SECC2P 镀锌板) 冷轧卷板组焊而成，左右边蒙皮预先压制成型，然后与顶盖骨架先电阻点焊，最后把顶盖中蒙皮置于左右边蒙皮上，完成两条长的连续的纵焊缝焊接，如图1 所示。

顶盖骨架与蒙皮通过单面双点电阻点焊焊在一起而形成顶盖总成。两者焊接时，在外观上要求：蒙皮紧贴骨架，表面平整光洁，无毛刺和焊瘤，接缝处贴合紧密，无鼓动声；顶蒙皮搭接处不歪斜，无明显缝隙，边缘整齐，无尖角和飞边；顶蒙皮沿车身纵向任意1 m 长度内凸凹度不大于2 mm。在曲折次数为20000次；对其他连接焊接质量要求上，顶蒙皮与骨架、中蒙皮与边蒙皮之间焊接位置、长度、形式等均按图样要求；焊接质量按厂标Q/CK. J0146—1998《客车制造焊接技术条件》的规定检验。因此，在蒙皮与骨架的点焊时，对蒙皮与骨架的间隙、熔焊核直径、焊点间距和焊点直线度等都有严格要求，特别是焊透率不低于70% ，压坑深度不应超过焊件厚度的20%，对影响下道自动焊的焊接飞溅物、毛刺、焊穿等缺陷应严格控制。在边蒙皮和中蒙皮搭接处用富氩CO2 纵向自动连续焊，搭接焊缝宽度及焊高应均匀，且保证焊宽允差+2mm ，焊高允差+1mm ，不允许存在漏焊、裂纹、夹渣、焊穿、假焊、气孔等缺陷，在外观上焊缝表面呈均匀、整洁的鳞状波纹，无溅渣、弧坑、焊丝头和高出工作表面的焊瘤、焊渣。特别是焊缝应密封，不允许渗漏。

2 设备组成和功能特点

客车顶盖总成在焊接过程中，要使11m长的两条搭接纵向自动连续焊缝焊后的外观和内在质量达到规定要求是非常困难的。为了解决这个问题，必须有合适的工艺和设备来保证，同时要减轻工人的劳动强度，减少流水线的工作量，满足大规模生产的要求。为此，我公司与天焊所联合开发设计了“客车顶外蒙自动连续焊专机”。通过使用，证明该设备基本达到产品质量和生产节拍的各项性能指标要求。该设备主要由导轨、门架结构、驱动机构、液压夹具张拉机构、MA G 焊和电阻点焊系统以及支撑结构等组成，主要有以下特点：

(1) 电阻焊与电弧焊同步联动，机动工时重合，可节约工时一倍。

(2) 进行了新型生物医用聚合物基纳米复合材料的微注塑加工门架与导轨间采用淬火轮及镶淬火面板的导轨构成直线流动副，以降低能耗，并有较高的耐用度。

(3) 门架上的4 个滚轮采用4 轮3 点式静定底盘，使4 轮均匀承载，避免出现车轮受力不均产生滑移，从而使门架出现阵发性扭动现象。

(4) 弧焊的二维跟踪系统在垂直方向上有柱状滚轮压紧搭接薄板焊缝，在水平方向上有镶有刀片的柱状跟踪轮横向插入两层薄板之间，在跟踪小气缸的横向推动下，使滚轮始终顶紧在中蒙皮板边缘上，从而达到焊缝跟踪的目的。

(5) 为适应弧焊均速及点焊的步进互不干涉，研制采用了全滚动式侧向点焊差动机构支撑系统。

(6) 骨架的定位及其夹具系统采用了弹性定位板将骨架的两个中梁矩形管卡住，从而达到夹紧定位的目的。同时骨架夹紧结构在纵向、横向和高度上无级可调，可满足所焊产品的更新换代的要求。

(7) 液压张拉系统采用气、液动力源，并完成预夹紧和张拉过程。这些过但前后却容易装斜程完全通过电控实现。

(8) 电阻焊的机构为典型的点凸焊机构，加压由一个双活塞三气室气缸完成，用两个电磁阀控制。

3 焊接工艺过程和规范

通过调试和试生产，形成以下工艺过程和规范：

(1) 把预处理合格的顶盖骨架吊放在自动连续焊接专机上，调整后固定。将接地线固定在顶盖骨架两端相应的部位，接触可靠。

(2) 将两侧蒙皮置于骨架上相应的部位，两端塞入夹紧张拉装置并夹紧。调整后启动张拉夹紧机构，将侧蒙皮拉直绷紧。

(3) 两侧不管甚么步骤蒙皮与顶盖骨架用电阻点焊进行点固，具体要求有：① 压力焊焊点距侧蒙皮边缘为10 mm ，相邻一组焊点间距为100 mm；② 电极压力调整为3000N；③ 焊接电流为12 kA；④ 焊接时间为12 周波。

(4) 磨平焊点飞溅物后，将中蒙皮吊到顶盖骨架上，两边与侧蒙皮搭接，调整好后，启动夹紧张拉机构，将中蒙皮夹紧。

(5) 压紧轮将中蒙皮和两侧蒙皮搭接处压紧，跟踪轮顶紧顶盖边蒙皮的边沿，焊接轴线垂直顶盖，调整好后进行两条纵缝自动连续焊接，具体要求有：

① 焊丝为ER4921，干伸长8～10mm；② 电流强度为I=140～150A；③ 电弧电压为U =20～25V；④ 焊接速度为v= 0.8～0.9m/min；⑤气体流量为25～30 L/min (60%Ar+ 40%CO2)。

(6) 检验焊缝质量，发现焊接缺陷进行手工补焊。

(7) 用KLG250 等离子切割机割除两端多余蒙皮。

(8) 在顶盖外蒙上开顶风窗孔和空调孔，磨平切割边缘毛刺后完成顶外蒙的焊接。

(9) 顶盖总成吊离焊接专机。

4 MAG 富氩焊的要点和注意事项

4.1 焊接准备

(1) 工件(顶盖骨架) 制造准备应有一定的尺寸精度要求，特别是作为电极的两根管子应平直一些，避免凹凸不平；十字接头处焊疤应磨平，否则蒙皮处是悬空的，失去垫板作用，高度错位误差最好≤1mm。

(2) 骨架与蒙皮的焊接涉及导电问题，纵梁作为一个电极导电，弧焊负极分别导到纵梁的两端，可减少磁偏吹，这对纵缝有平衡作用。接线处要打磨好并拧紧，保证充分接触，接触电阻(R接触) 要小且稳定，如果变形过大更换新的皮带；松开电动机固定螺丝否则由于R接触的变化导致电压降的变化，那怕是0.5V 的变化，都对电流影响很大，电流大小对焊接质量的影响明显。干伸长的大小对电流也有影响。总之，接线牢靠，使电压降稳定。如在I=160A 时，0.005Ω的电阻变化都能使电压降超过0. 5 V 的变化，因此，工件上的漆、氧化皮等要磨干净。

(3) 顶蒙皮(左、右边蒙皮和中蒙皮) 内侧在焊接前要刷漆进行防腐处理，但在焊接区一定要去除油漆等杂物。因为油漆对电弧有影响，有油漆使电弧变长，影响电弧状态。有油漆存在时，比镀锌板还要难焊。

(4) 边蒙皮与骨架点焊以后，总有一点飞溅，焊核周围有毛刺，中蒙皮放上后压不平，有间隙时(>0.5mm) 焊接困难，因此飞溅明显处要敲打修理好。

(5) 蒙皮制作有碰伤时，也要修理好，否则焊接不理想。

(6) 保护气及配比器的使用。两种气体输入混合配比器后输出，输入Ar+CO2的气体压力为3～6kgf/cm 时使用；当气压> 6 kgf/cm 时，气压对配比器橡皮膜造成损坏，配比不准，特别是A r 压力表出毛病时，混合配比更易出问题。

(7) 配比器的检查。先开一气，检测气体流量计有无气体输出，无气体输出，说明配比器是好的，只有两种气体同时输入时，流量计中浮球才浮出，说明配比器工作正常。如气管漏气，可拆开流量计检修。气体正常流量为25～30L/min，否则浮球上下浮动，不稳定，浮球一动就影响出气量。气路为：气瓶→配比器→送丝机(该机构中有一个电磁阀，焊时打开，不焊时关闭) →焊枪。

4.2 焊枪的操作、调整

(1) 因为压紧轮在上板的边缘，所以焊枪由原倾斜状态改为竖直状态(见图2) ，使电弧在双层板上。

(2) 导电嘴相对喷嘴出来一点，不要缩进太多。如缩进太多，干伸长就长，对于