铸造铝合金副车架焊接方法及工艺优化研究

摘要

随着汽车轻量化的需求，研究设计铸造铝合金汽车副车架势在必行，铝合金副车架整体铸造困难大，一般采用分段铸造然后焊接的方式，这对铸造铝合金副车架的焊接方法选择、焊接接头的设计、焊接工艺参数与成形、力学性能的关系等焊接问题提出了挑战。
　　针对A356铸造铝合金焊接研究，首先设计了机器人弧焊系统，建立了基于Labview的电信号采集系统、熔滴高速摄影系统及它们之间的同步系统，为焊接过程中的熔滴过渡与能量分布规律提供分析平台。
　　其次，分析了不同焊接方法（直流单脉冲（GMAW-P）、CMT、交流CMT（CMT Advanced））的熔滴过渡规律及起弧、燃弧和熔滴过渡等阶段的能量差异；以及焊接方法对焊缝成形、气孔的影响规律。
　　研究结果表明：
　　1）GMAW-P能够形成稳定的一脉一滴过渡过程；CMT利用焊丝的机械回抽，能够实现稳定无飞溅的短路过渡；CMT Advanced在正负半周内均能实现稳定的短路过渡。各电流模式中，起弧阶段的焊接能量最高，燃弧阶段其次，熔滴过渡阶段最低，且熔滴过渡阶段焊接能量在焊接周期中所占比例依次降低。
　　2）GMAW-P、CMT与CMT Advanced方法中，当单位长度的焊丝填充量一致的条件下，焊缝成形规律如下：余高依次增加，熔深、熔宽与熔合比依次降低。表明GMAW-P适合于厚板焊接，CMT适用于对熔深有一定要求的中厚板焊接，CMT advanced适用于薄板焊接。
　　3）各电流模式下，CMT Advanced模式气孔率最低，约为0.3%。
　　基于田口正交试验方法，采用5因子（焊接电流、焊接速度、间隙、焊枪倾角及干伸长）3水平的试验，研究了焊接工艺参数对焊缝成形、力学性能的影响规律，研究结果表明：间隙、焊接电流与焊接速度是主要影响因子，建立了焊接工艺参数与焊缝成形、力学性能的预测模型。
　　最后，设计了铸造铝合金副车架局部模拟接头，制定了铸造铝合金副车架焊接工艺规程，进行了局部模拟件焊接，焊接接头性能达到了设计要求，为铸造铝合金副车架生产提供了工艺指导和理论支撑。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 副车架结构及铝合金副车架的应用现状

1.3 铸造铝合金A356成分及力学性能

1.4 铝合金焊接难点与研究现状

1.5 常用铝合金焊接方法及优缺点

1.6 田口正交方法在焊接试验设计中的应用

1.7 本文研究内容

第二章 实验系统

2.1 焊接系统

2.2 电信号采集系统

2.3 高速摄影系统

2.4 焊后检测系统

2.5 本章小结

第三章 GMAW电流模式对焊缝成形与气孔分布的影响规律

3.1 试验条件

3.2 GMAW不同电流模式的熔滴过渡分析

3.3 GMAW不同电流模式焊接能量分析

3.4 GMAW不同电流模式的焊缝气孔分布规律

3.5 本章小结

第四章 焊接参数对焊缝成形与力学性能的影响规律

4.1 试验方案

4.2 实验结果与分析

4.3 铸造铝合金副车架局部模拟接头焊接

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文