一、车桥及焊接工艺
1.1 车桥种类及作用
汽车车桥（又称车轴）通过悬架与车架（或承载式车身）相连接，其两端安装车轮。车桥的作用是承受汽车的载荷，维持汽车在道路上的正常行驶。车桥是汽车的关键部件之一，受力复杂。它不但承重和传力，还承受巨大的动载荷和静载荷所形成的弯矩和扭矩，为此要求车桥有足够的强度、刚度和韧性。在车桥众多焊缝中，桥壳与半轴套管的环缝焊接时关键，直接关系到汽车的行驶安全和乘客及司机人身安全。因此，保证焊接质量是十分重要的。
按使用功能划分，车桥分为驱动桥、转向桥、转向驱动桥和支持桥四种，如图1所示。驱动桥的作用将发动机传出的驱动力传给驱动车轮，实现降速增扭的作用，同时改变动力传递的方向。转向桥利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时承受车轮与车架之间的垂直载荷。转向驱动桥具有转向和驱动两种功能。既具有一般驱动桥的基本部件，还具有转向桥特有的主销等。支持桥属于从动桥，即无转向又无驱动功能的桥。
a. 驱动桥 b. 转向桥
c. 转向驱动桥 d. 支持桥
图1 汽车车桥分类
1.2 车桥焊接工艺流程
驱动桥是汽车的关键部件之一，其焊接质量的好坏关系到汽车的安全性问题。它不但要承重和传力，还要承受由动载荷和静载荷所引起的较大的弯矩和扭矩，为此要求后桥具有足够的强度、刚度和韧性，这就对后桥的焊接质量提出了很高的要求。汽车后桥由半桥壳、固定盘、后盖、法兰盘、半轴套管及杂件等几部分焊接而成，如图2所示。其焊接工序如下：
图2 汽车驱动桥部件组成
二、 桥管与轴头组焊的焊接工艺
2.1 部件工艺要求
在桥壳众多焊缝中，变形轴管与桥壳的两条环焊缝尤其关键，它与驱动桥壳形成一体，使左右驱动车轮的轴向相对位置固定，一起支承车架及其上的各总成质量，同时在汽车行驶时承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，并经悬架传给车架。使用卧式气动夹紧工装，轴头与桥管夹紧后，中心不得有倾斜现象；焊缝要求，无未熔合、裂纹、气孔等缺陷，满足熔深和疲劳韧性要求。
2.2 解决方案
1）母材材质及坡口形状
目前汽车车桥所用材料多为低碳钢系列，以20钢为主，其C和其它提高淬透性的合金元素含量较少，淬硬相比较少，冷裂倾向较小，焊接性好。
轴管的厚度在7-15毫米左右，对接焊缝坡口采用窄间隙坡口形式，减少焊缝金属的填充量，提高焊缝组织的晶粒度和焊接效率。坡口形式如图3所示。β角度在3度左右，R在8毫米左右。
图3 焊缝坡口形状 图4 Artsen PM系列焊机
2）采用麦格米特Artsen PM 500F逆变数字焊机和环缝专机设备。
Artsen PM系列焊机是面向专业用户设计的全数字IGBT逆变CO2/MAG/MIG多功能焊接电源，脉冲焊接的各阶段参数，根据不同的工况进行微调，可获得更优的焊接质量，高速全数字控制，监控熔滴过渡的每一个阶段，精确实现“一脉一滴”，从而获得稳定几乎无飞溅的焊接。焊机如图4所示。
车桥轴头双环缝自动焊接设备，安装两把焊枪，并同时焊接。PLC控制，自动实现摆动，提升和跟踪功能。带有自动夹紧功能，保证工件安装尺寸。专机图片如图4所示。
图5 车桥轴头双环缝自动焊接专机 图6 车轴轴头环焊缝
产品焊接工艺参数：焊接层数3层，电流范围240-270A，电压25-28V，焊接速度0.5M/Min，焊丝直径1.2，保护气体80%氩气和20%二氧化碳，焊丝型号ER50-6。焊缝照片如图6所示。
2.3 效果对比
麦格米特Artsen PM系列焊机可实现与机器人、专机配合，通过模拟或者数字两种通讯方式，实现焊接控制。满足其自动化要求。焊缝表面及周边没有飞溅颗粒，焊后工件表面不用清理。焊缝探伤检测，合格率99%。疲劳韧性满足客户要求。
三、轴座与轴的焊接工艺
3.1 工艺要求
焊缝高度8mm；焊缝均匀，无裂纹、气孔、夹渣、咬边等缺陷；预热温度150—200℃；熔深大于0.5mm，焊缝洛氏硬度小于78HB，热影响区洛氏硬度小于83HB。焊接工序质量参数：电流260—300，电压28—31，焊丝直径1.2，材质为ER70S—6，80%氩气和20%二氧化碳混合气体，气体流量18—25L/Min，直流反接，干伸长15—20mm。工件焊接位置，如图7所示。
图7 轴座与轴焊接位置图
3.2 解决方案
客户早先使用的焊机是晶闸管焊机，电流类型是直流，电流在260时，飞溅大，工件表面有大颗粒飞溅物，焊后需要清理。现采用麦格米特Artsen PM 500F焊机，利用脉冲模式，实现焊接过程中无飞溅焊接。现场焊接图，如图8所示。
图8 轴座与轴焊接现场
3.3 效果对比
与之前的直流焊机对比，飞溅量减少了80%以上，整体焊接效率提高30%。减少打磨的劳动强度。焊缝合格率在98%以上。
四、车桥加强环及桥壳盖焊接
4.1 工艺要求
在桥壳众多焊缝中，变形轴管与桥壳的两条环焊缝尤其关键，它与驱动桥壳形成一体，使左右驱动车轮的轴向相对位置固定，一起支承车架及其上的各总成质量，同时在汽车行驶时承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，并经悬架传给车架。使用卧式气动夹紧工装，轴头与桥管夹紧后，中心不得有倾斜现象；焊缝要求，无未熔合、裂纹、气孔等缺陷，满足熔深和疲劳韧性要求。
4.2 解决方案
在桥壳焊接作业中，桥壳后盖先点焊固定，然后通过变位机带动桥壳后盖圆周旋转，变位机倾斜45度，焊枪居中。从工艺角度分析，产生缺陷主要有以下几个方面：1）焊接参数不合理，电流电压过低，导致未熔合或者熔深不足；2）焊接速度过快，热输入过小，导致未熔合或者熔深不足；3）桥壳盖在进行装配后盖外圆与中间定位孔同轴度不好，导致焊枪偏离焊缝，产生一边未熔合或者熔深不足的缺陷。桥壳盖焊接示意图，如图9所示。
图9 桥壳焊接示意图
根据客户工艺需求，此焊缝焊接采用麦格米特Artsen CM 500直流焊机。该系列产品搭载“特殊能量控制的短路过渡”控制工艺，该工艺通过实时控制焊接电流和电压，调节熔滴过渡特性和熔滴形状，从而改善焊缝成型，提高焊接速度，减小焊接飞溅。
图10 客户现场桥壳焊接照片
焊接工艺为，焊接电流300—320，电压29—32，焊丝直径1.2，材质为ER70S—6，80%氩气和20%二氧化碳混合气体，气体流量18—25L/Min，直流反接，干伸长15—20mm，焊接速度420mm/min。
4.3 效果对比
Artsen CM 500焊机，比普通焊机提供更稳定的焊接电流电压输出，电弧的稳定性和抗干扰性更强。在焊接碳钢中厚板时，能够实现飞溅量较低，熔深较深的焊接。能够与机器人或者专机配套。产品的合格率在99%以上。
五、车桥凸缝盘焊接
5.1 工艺要求
车轴上的两个固定环，四条环角焊缝同时起弧焊接。要求熔深大于2mm，焊脚尺寸大于10mm，焊缝平整光滑，无咬边、裂纹、气孔、未焊透等缺陷。固定环的自动焊采用Artsen Plus 500P系列焊机，4枪同时焊接设备。具有快速到位、自动调节的功能。该专机如图11所示。
图11 四枪环缝焊接设备
5.2 解决方案
麦格米特Artsen Plus系列焊机具有电弧挺度高、指向性好、焊接电弧稳定、抗干扰能 力强等特点；可实现多枪同时焊接，解决了以往多枪同时焊接时发生干扰问题。电弧压力提高，焊接熔深比普通脉冲熔深大。焊缝成型及熔深尺寸如图12所示。该系列电源还具有熔滴尺寸均匀，弧长短而稳定，熔池扰动低，气孔概率小等特点。图13对比了该电弧与普通电弧的区别。此外该系列电源大幅降低对焊接外件的损耗，延长了导电嘴的使用寿命，由原来的一天换一次，提高到3天换一次；喷嘴清理的次数也由原来的半天清理一次，提高到现在2天清理一次。
图12 焊缝成型及熔深尺寸
a. 普通脉冲 b. 短弧脉冲
图13 Artsen Plus焊机短弧脉冲与普通脉冲对比
5.3 效果对比
该四枪专机系统，采用了麦格米特Artsen Plus焊机，不仅解决多枪干扰问题，而且给客户生产提高了效率，减少了易损件的损耗。导电嘴和喷嘴等物品的损耗量降低3到4倍，焊缝的合格率几乎达到100%。
六、总结
采用上述麦格米特焊机和焊接设备，使汽车后桥的生产批量增加，焊接质量大大提高；不仅改善了工人的作业环境，而且降低了工人劳动强度，节约能源，减少材料消耗，降低生产成本。麦格米特一直致力于不断满足与超越客户的期望，不断加大对研发的投入和持续创新，提供尽善尽美的技术和产品，为客户提供最佳解决方案。