《闪光对焊在发动机飞轮齿圈生产工艺中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《闪光对焊在发动机飞轮齿圈生产工艺中的应用.doc（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 闪光对焊在发动机飞轮齿圈生产工艺中的应用摘要 闪光对焊属于电阻焊对焊中的一种，是一种高效的固态连接方法，由于其具有高效、无须对被焊工件作预处理、接头强度高、可焊接的材料广泛、焊接性能优良等诸多特点，主要用于火车、长输管建设、建筑钢结构等领域中。闪光焊接工艺可以获得很好强度的焊接接头，在大批量的生产中应用，可以提高生产率，降低制造成本，发动机飞轮齿圈毛坯利用这一特性，用线材弯曲、切割、焊接而成，减少原材料使用和缩短机加工工序，提高生产率。关键词 闪光对焊 飞轮齿圈 电阻焊一、闪光对焊的原理闪光对焊过程是靠闪光阶段工件端面接触点的熔化，液态金属过梁的不断形成和爆破过程析出大量的热来加热工件，同时
2、加压顶锻形成焊接接头的质量。其焊接原理如图1所示；图1 对焊原理图1. 闪光对焊时，两工件端面相接触，经过电阻加热和加压沿整个接触面被焊接起来。在焊接端面形成圆周鼓起的焊包。需要进行焊接去渣或焊包打磨；焊接需要热量来融化金属用来结合。焊接过程中用于融化焊接件的热量可以根据以下公式计算：q=i2rt（j）（1）式中： q产生的热量（j）i焊接电流（a）r电极间电阻（欧姆）t焊接时间（s）其中：r=2r件+r触+2r极（2） 如图2所示图2 电阻焊接电阻由此可见，控制电流、电阻对获得很好的焊接质量有很好的作用。对于焊接过程中对电阻的控制，需要注意以下几点：1）电阻率高的金属导热性差（不锈钢），因此
3、，可用较小的电阻；2）电极压力增大，总电阻显著降低，焊接强度总是随电极压力的增大而降低；3）工作表面状况表面有氧化物、污垢等杂质，增大了接触电阻，有时使电流不能通过，局部导通使电流密度过大，会产生喷溅和表面烧损，引此焊接质量波动。2.热平衡q=q1+q2其中：q1为形成熔核的热量（1030）qq2为损失的热量（通过电极传导损失约为3050，通过工件传导损失约为20，通过辐射损失约为5）.3.焊接循环1）预压时间：电极开始下降到焊接电流开始接通的时间（以确保在通电之前压紧工件）；2）焊接时间：电流通过工件并产生熔核的时间；3）维持时间：电流切断后，熔核凝固并冷却至具有足够强度的时间；4）休止时间
4、：电极开始提起到电极再次开始下降的时间。通电焊接必须在电极压力达到满值后进行，否则可能因压力过低而产生飞溅，或因压力 不均而影响加热，造成焊点强度的波动。焊接时间的选择也会影响到焊缝烧化融合程度，对焊接时间要有设定控制，一般使用时间继电器进行设定。二、闪光对焊在飞轮齿圈制造中的应用飞轮齿圈在发动机上主要担当发动机起动时带动发动机曲轴转动，达到发动机点火运转后才停止工作，由于发动机起动频繁，要求飞轮齿圈必须有很高的抗拉强度。原齿圈工艺均使用滚筒切片式工艺，需要去除很多的材料，不同圆径的齿圈，需要铸造不同的滚筒钢圈，时间长，经历工序多。应用焊接工艺后，可以根据需要，快速做成任何尺寸的齿圈，并且可以
5、减少切屑余量，甚至可以减少几个切屑工序。应用闪光对焊工艺，需要对焊接过程进行设定；根据焊接过程进行焊接参数的选定，焊接参数在应用中的控制方法选定，这些参数选定与焊接设备的选型有很大的关系。现在飞轮齿圈制造，闪光对焊已经成为一种新工艺、新方法。图3 滚筒式齿圈毛坯闪光对焊在焊接过程中要选择合理的工艺参数，才能够制作合格的产品。在飞轮的齿圈焊接工艺中一般有焊接电流、夹紧压力、烧化压力、顶锻压力、油面压力、预热烧化位置、顶锻位置等工艺参数；各个工艺参数对焊接质量作用如下：1.焊接电流：指加在齿圈上让齿圈熔化的电流，电流大小将会影响齿圈烧熔的情况，比如烧熔温度及烧熔时间设置长短；1.1交流电可以通过调
6、幅使电流缓升、缓降，以达到预热和缓冷的目的，这对于铝合金焊接十分有利。交流电还可以用于多脉冲点焊，即用于两个或多个脉冲之间留有冷却时间，以控制加热速度。这种方法主要应用于厚钢板的焊接。 1.2直流电主要用于需要大电流的场合，由于直流焊机大都三相电源供电，避免单相供电时三相负载不平衡。2.夹紧压力：指焊机夹紧切断后齿圈的压力，夹紧压力太小会使零件无法夹紧、移位，太大会因摩擦力大会影响压紧工装使用寿命。是一个用于夹紧齿圈焊接的过程压力。3.烧化压力：指齿圈焊接部位熔化时焊机上加在齿圈两侧向中间焊接部位推动的压力，他的大小会造成熔化速度与推进速度不匹配，造成齿圈焊接部位变形或者焊接不上。4.顶锻压力
7、：指焊接即将完成的瞬间推动齿圈到最终焊接完成的那个压力，他的大小会造成类似烧化压力造成的影响。因为这个参数值越大，焊接后形成的焊疤就越大，会导致后面焊疤处理工序不好处理。5 油面压力：指焊机润滑油的压力；他的大小对设备工作的各个润滑系统润滑情况有影响，压力太小可能会造成润滑系统不良，设备工作部位早期磨损。不会对产品加工质量造成影响（选择下限是为了防止油压过大造成润有油管路的损坏，经过验证后的参数）。6 预热、烧化位置：都是指齿圈从开始到齿圈熔化后的距离（我们焊机预热和烧化是同时进行的）。7 顶锻位置：指最后焊接结束时在顶断压力下所走的距离。因为这个参数值越大，焊接后形成的焊疤就越大，会导致后面
8、焊疤处理工序不好处理。某飞轮齿圈制造厂使用以下一组参数实施焊接，经过统计分析，可以得到98.5%左右的产品合格率；工艺参数的确定通过不断的调整焊接参数，对焊接后焊接抗拉强度的检查结果确定。（见表1所示）焊接参数的选定根据设备的现实条件进行，对不同的设备设定不同的工艺参数，要保持稳定的焊接水平，必须要设立有仪表对焊接参数的监控，最好能够做到有参数超差报警，这样可以随时观测到焊接设备的运行状况。三、齿圈焊接质量的检测方法齿圈在焊接过程中由于工艺参数的波动、对焊接口的清洁度等都会对焊接质量产生影响，所以必须对焊接质量进行探测，以确认焊接质量达到要求。对焊质量的检测方法可以分为破坏性试验和无损检验两类
9、；而两种检测又可以分为不同方法，破坏性检测有：抗拉强度检测、金相检测、低倍检验、断口分析等;无损检测有：目视检验、密封性检测、施加规定载荷下的接头强度检验、x射线检验、超声波擦伤、磁粉探伤、涡流擦伤等；在发动机飞轮齿圈电阻焊制造过程中选用了其中几个质量检验方法，破坏性检测选用了抗拉强度检测、金相检测；无损检测选用超声波探伤、磁粉探伤；作为发动机飞轮齿圈电阻焊接质量的探测，为了使用生产过程易于控制，一般选择焊接拉伸强度检测、焊接缝融合质量的探测作为生产质量的控制；也可以辅助以焊接端口金相检测，以观察焊接融合状态。焊口拉伸强度要求焊接后强度不低于材料本身拉伸强度，采用拉伸试验机进行试验；由于发动机
10、飞轮起动齿圈承受频繁的冲击载荷，所以焊接出来的飞轮齿圈焊口抗拉强度必须大于材料本身的抗拉强度，抗拉检测时焊口不允许断裂。见图4所示；图4 齿圈焊接后焊接强度检查试验较为简单方便；焊缝融合质量检查采用超声波探伤、磁粉探伤等方法进行探测；超声波探测用于探测焊接完精车工序完成后，焊缝内部融合缝隙的探测；磁粉探伤用于探测齿圈热处理后，焊缝外部裂纹的探测；两种探伤方法结合，可以有效检测齿圈电阻焊接的质量。四、总结1.电阻焊中的闪光对焊工艺在发动机飞轮生产中应用，减少了以往滚筒切片工艺消耗大量材料的浪费，减少制造环节，而且在生产节拍快，能够适合现代化大批量生产。2.生产制造设备要求不是很高，可以直接购买，在现有生产系统中进行适当的改造便可以实现。闪光对焊可以直接在设备上自动完成，不需要人工手动操作，可以保证产品质量。3.焊接质量探测手段要求不是很高，易于实现。如果焊接设备稳定，焊接工艺参数选择得当，可以省去焊缝探伤也可以保证产品质量。闪光对焊成功在飞轮齿圈制造过程中的应用，是制造行业不断进行探索，持续改进制造工艺的成功案例。现代制造业需要不断改进，自我完善，降低制造所产生的多余浪费。制造业中还有更多的地方可以改进，需要改进；我们需要投入更多的努力进行改进。参考文献：1 gbt 198671.5-2008 电阻焊焊接工艺规程.2 钢筋闪光对焊工艺标准（414-1996）.