Решение для сварки осей аппаратом Megmeet Artsen PM 500

I. Ось и процесс сварки
1.1 Тип и функция осей
Ось транспортного средства соединяется с рамой (или несущим кузовом) через подвеску, на обоих концах закреплены колеса. Роль оси состоит в том, чтобы выдерживать нагрузку транспортного средства и поддерживать нормальное движение транспортного средства на дороге. Ось является одним из ключевых компонентов транспортного средства и несет высокую нагрузку под воздействием разных сил. Она не только несет и передает силы, но также несет изгибающий момент и крутящий момент, создаваемый огромной динамической и статической нагрузкой. По этой причине ось должна иметь достаточную прочность, жесткость и упругость. Среди множества сварных швов на оси, кольцевая сварка корпуса оси и трубы моста является ключевым моментом, который напрямую связан с безопасностью вождения транспортного средства и личной безопасностью пассажира и водителя. Поэтому важно обеспечить высокое качество сварки.

В зависимости от функции использования существует четыре типа осей: ведущая ось, рулевая ось, рулевая ведущая ось и опорный мост, как показано на рис. 1. Функция ведущей оси заключается в передаче движущей силы, передаваемой двигателем. к ведущему колесу, благодаря чему достигается эффект замедления и увеличения крутящего момента и одновременное изменение направления передачи мощности. На самых ранних автомобилях ведущая ось представляла собой сплошную тягу с двумя прикрепленными колесами, повернутую цепью; совсем как на картинге. Рулевая ось же использует поворотный кулак, чтобы отклонить колесо на определенный угол и обеспечить рулевое управление транспортным средством, выдерживая вертикальную нагрузку между колесом и рамой. Поворотный кулак является основанием для ступицы, на которую монтируется колесо.

Ведущий мост имеет функции рулевого управления и привода. При повороте, ведущий мост обеспечивает ведущим колёсам возможность вращаться с различным числом оборотов, позволяет менять крутящий момент и передавать его на ведущее колесо, передавать толкающее усилие и реактивный момент от ведущих колёс к несущему кузову машины или раме. Опорная ось представляет собой ведомую ось, то есть ось без функции рулевого управления или привода.

Рис. 1 Классификация осей транспортных средств

1.2 Процесс сварки оси
Ведущий мост является одним из ключевых компонентов автомобиля, а качество сварки напрямую связано с безопасностью автомобиля. Он не только должен выдерживать и передавать усилие, но также выдерживать большой изгибающий и крутящий моменты, вызванные динамической и статической нагрузкой. По этой причине задняя ось имеет достаточную прочность, жесткость и упругость, что предъявляет высокие требования к качеству сварки задней оси. Задний мост транспортного средства приваривается к корпусу полуоси, неподвижному диску, задней крышке, фланцу, трубой моста и другими деталями. Процесс сварки заключается в следующем:

Рис. 2 Компоненты ведущего моста автомобиля

II. Процесс сварки трубы моста и группы осевых головок
2.1 Требования к компонентам процесса
Среди многочисленных сварных швов в корпусе оси особенно важны два кольцевых сварных шва деформированной оси и корпуса оси. Они интегрированы с корпусом ведущей оси, чтобы зафиксировать относительное осевое положение левого и правого ведущих колес. Они совместно поддерживают положение рамы при монтаже на ней. Между тем, они отвечают за сцепление с дорогой и крутящий момент, передаваемый колесом при движении автомобиля, и взаимодействуют с рамой через подвеску. Используется горизонтальный пневматический зажимной инструмент. После того, как головка моста и мостовая труба зажаты, центр не должен иметь наклонов; сварной шов должен быть без дефектов, таких как неполное проплавление, трещины и поры, чтобы соответствовать требованиям глубины проникновения и усталостной прочности.

2.2 Сварочное решение
1) Текстура основного материала и форма паза
В настоящее время материалы, используемые в автомобильных осях, в основном представляют собой конструкционную низкоуглеродистую сталь, в частности Сталь 20, которая имеет более низкое содержание С и других легирующих элементов, которые могут улучшить упрочняющую способность, меньшую избыточных закалочных фазу упрочнения, меньшую тенденцию к появлению холодных трещин при сварке, и лучшее качество сварки.
Толщина осевой трубы составляет около 7-15 мм, а стыковая сварной паз принимает форму канавки с узким зазором, чтобы уменьшить степень нагрузки на металл сварного шва и улучшить размер грануляцию и эффективность сварки структуры сварного шва. Форма паза показана на рис. 3. Угол β составляет около 3 градусов, а R составляет около 8 мм.

Рис. 3 Форма сварочной канавки

2) Использовался цифровой сварочный инвертор MEGMEET Artsen PM 500F и сварка круглым швом.
Сварочный аппарат серии Artsen PM - это полностью цифровой многофункциональный сварочный источник питания CO2 / MAG / MIG с инверсией IGBT, разработанный для профессиональных сварщиков. Параметры импульсной сварки на каждом этапе позволяют осуществлять точную настройку в соответствии с различными условиями работы для достижения лучшего качества сварки и высокоскоростного полностью цифрового управления. А также позволяют контролировать каждый этап переноса капли для точного достижения «одна импульс-одна капля», поэтому сварка получается стабильной и почти без брызг.

Рис. 4 Megmeet Artsen PM 500 сварочный аппарат, который использовался при данных работах.

Автоматическое сварочное оборудование для двухосевой сварки головки оси, с двумя сварочными горелками и одновременной сваркой. Управление ПЛК, автоматическое качание, подъем и отслеживание функций. С функцией автоматического зажима, чтобы обеспечить монтажный размер заготовки. Параметры процесса сварки продукта: Количество сварных швов - 3, диапазон тока в пределах 240-270А, напряжение 25-28В, скорость сварки 0,5М / мин, диаметр проволоки 1.2, защитный газ составляет 80% аргона и 20% углекислого газа, а тип проволоки ER50-6.

Рис. 5 Автоматический специальный сварочный аппарат для двухосевой сварки осевой головки.

Рис. 6 Пример сварного шва

2.3 Сравнение результатов сварочных аппаратов
Сварочный аппарат серии MEGMEET Artsen PM может взаимодействовать с роботами и специальным оборудование для автоматизации сварки аналоговым или цифровым способами. Аппарат Artsen PM полностью соответствует требованиям автоматизации. На поверхности и по периферии сварного шва отсутствуют брызги, поэтому после сварки нет необходимости чистить поверхность заготовки. Отсутствие дефектов сварного шва в 99% случаях при должной квалификации сварщика. Усталостная прочность соответствует требованиям заказчика.

III. Процесс сварки опоры оси
3.1 Требования к процессу
Высота сварного шва 8 мм; однородности сварных швов, без трещин, пор, шлака, подрезов и т.д. Температура предварительного нагрева 150—200 ° С; Проникающая способность превышает 0,5 мм, твердость по Роквеллу при сварке менее 78 ГБ, а твердость по Роквеллу в зоне термического влияния - менее 83 ГБ. Параметры качества процесса сварки: ток 260—300, напряжение 28—31, диаметр проволоки 1,2, материал ER70S – 6, 80% аргона и 20% смешанного газа углекислого газа, расход газа 18–25 л / мин, обратная полярность постоянного тока DC, сухое удлинение в кондиционном состоянии 15—20 мм.

Рис. 7 Чертёж опоры оси

3.2 Сварочное решение
В начале, при работах сварщики, использовали обычные сварочные аппарата в режиме DC на постоянном токе. Когда ток был 260, происходило обильное разбрызгивание большими частицами на поверхности заготовки, которые после приходилось очищать после сварки. Поэтому было принято решение об использовании сварочного аппарата MEGMEET Artsen PM 500F. Теперь он успешно используется для сварки без брызг в импульсном режиме.

Рис. 8 Сварка опоры оси

3.3 Сравнение эффектов сварочных аппаратов
По сравнению с предыдущим сварочным аппаратом на постоянном токе количество разбрызгиваний было уменьшено более чем на 80%, а общая эффективность сварки увеличена на 30%. Уменьшилась необходимость трудоемкой полировки детали. Качество сварного шва стало выше 98%.

IV. Сварка кольца жесткости оси и крышки корпуса моста
4.1 Требования к процессу
Среди многочисленных сварных швов в корпусе оси особенно важны два кольцевых сварных шва деформированной оси и корпуса оси. Они интегрированы с корпусом ведущей оси, чтобы зафиксировать относительное осевое положение левого и правого ведущих колес. Они совместно поддерживают положение рамы при монтаже на ней. Между тем, они отвечают за сцепление с дорогой и крутящий момент, передаваемый колесом при движении автомобиля, и взаимодействуют с рамой через подвеску. Используется горизонтальный пневматический зажимной инструмент. После того, как головка моста и мостовая труба зажаты, центр не должен иметь наклонов; сварной шов должен быть без дефектов, таких как неполное проплавление, трещины и поры, чтобы соответствовать требованиям глубины проникновения и усталостной прочности.

4.2 Решение
Для операции сварки корпуса оси задняя крышка корпуса оси сначала фиксируется точечной сваркой, а затем задняя крышка корпуса оси поворачивается сварочным позиционером, позиционер наклоняется на 45 градусов, при этом сварочная горелка располагается в центре. Как видно из процесса, основные дефекты возникают из-за следующего: 1) выставляются неподходящие параметры сварки, слишком низкие ток или напряжение, что приводит к неполному расплавлению или недостаточному проникновению; 2) слишком высокая скорость сварки, подвод тепла слишком мал, что приводит к неполному плавлению или недостаточному проникновению; 3) Крышка корпуса оси не соосна с промежуточным установочным отверстием после сборки крышки корпуса оси, что приводит к отклонению сварочной горелки от сварного шва, что приводит к неполному расплавлению или недостаточному проникновению с одной стороны. Сварка крышки корпуса моста показана на рис. 9.

Рис.9 Схема сварки корпуса моста

В соответствии с требованиями заказчика к сварному шву так же использовался сварочный аппарат Megmeet Artsen CM 500 DC. Эта серия аппаратов оснащена функцией контроля сварной дуги, которая улучшает формирование сварного шва, увеличивает скорость сварки и снижает разбрызгивание при сварке, контролируя сварочный ток и напряжение в режиме реального времени, регулируя подачу проволоки.

Рис.10 Фотография сварки корпуса моста в цеху

Процесс сварки: сварочный ток 300—320, напряжение 29—32, диаметр проволоки 1,2, материал ER70S – 6, 80%, аргон и 20% углекислого газа, скорость потока газа 18–25 л / мин, положительный электрод постоянного тока, сухое удлинение 15—20 мм, скорость сварки 420 мм / мин.

4.3 Сравнение эффектов сварочных аппаратов
Сварочный аппарат Artsen CM 500 обеспечивает более стабильную мощность сварочного тока и напряжения, чем обычные сварочные аппараты, а также лучшую стабильность дуги. В процессе сварки средних и тяжелых листов из углеродистой стали, он может реализовать низкий уровень разбрызгивания и глубокое проникновение сварного шва. Его можно сочетать с роботом или специальной техникой под различные задачи. Показатель качества выпускаемой продукции составляет более 99%.

V. Сварка выпуклой оси
5.1 Требования к процессу
Два неподвижных кольца и четыре кольцевых угловых шва на оси одновременно подвергаются дуговой сварке. Глубина сварки должна быть более 2 мм, размер сварочного шага более 10 мм с гладким сварным швом. Отсутствие таких дефектов как: подрезка, трещины, воздушные отверстия и неполное проникновение. Автоматическая сварка неподвижного кольца осуществляется сварочным аппаратом Artsen Plus серии 500P и оборудованием для одновременной сварки с 4 пистолетами. Имеет функции быстрого реагирования и автоматической регулировки. Эта специальная машина показана на рис. 11.

Рис. 11. 4-пистолетное сварочное оборудование для формирования кругового шва

5.2 Сварочное решение
Сварочные аппараты MEGMEET серии Artsen Plus имеют высокую неподвижность дуги, хорошую направленность, стабильность и способность противостоять помехам.

Рис. 12 Форма сварного шва и глубина проникновения сварного шва

Сильная прочность и другие характеристики: вы можете реализовать одновременную сварку с несколькими пистолетами и решить проблему одновременной сварки с несколькими пистолетами. Когда напряжение дуги увеличивается, увеличивается и глубина проникновения сварки, больше чем при обычной импульсной сварке. Форма сварного шва и глубина проникновения сварного шва показаны на рис. 12. Эта серия источников питания также обладает характеристиками, позволяющими добиться одинакового размера капли, короткой и стабильной длины дуги, низкого уровня структурных изменений расплавленной сварочной ванны и низкой вероятности воздушных отверстий. На рис. 13 сравнивается разница между этой дугой и обычной дугой. Кроме того, последовательный источник питания значительно снижает потери при стыковой сварке соединяющих внешних частей, продлевая срок службы проводящего сопла с одного раза в день до одного раза в 3 дня. Частота чистки форсунок была увеличена с одного раза в полдня до одного раза каждые 2 дня.

a. Нормальный импульс b. Короткий импульс дуги

5.3 Сравнение эффектов сварочных аппаратов
Был создан специальный станок с четырьмя пистолетами оснащенный сварочными аппаратами MEGMEET Artsen Plus, который не только решил проблему сварки несколькими пистолетами, но также повысил эффективность производства для клиентов и снизил потери быстроизнашивающихся деталей. Износ таких элементов, как проводящие трубы и сопла, уменьшился в 3-4 раза, а скорость прохождения сварного шва составила почти 100%.

VI. Резюме
Использование сварочного оборудования MEGMEET Artsen, упомянутого выше, может увеличить объем производства задней оси автомобилей и значительно улучшить качество сварки. Это не только улучшает условия труда работников, но и снижает трудоемкость, экономит энергию и снижает материальное потребление и производственные затраты. Ориентируясь на постоянное удовлетворение и превышение ожиданий клиентов, MEGMEET увеличивает инвестиции в исследования, разработки и постоянные инновации, чтобы предоставить клиентам совершенные технологии, продукты и лучшие решения.