楼主: webaroo

webaroo纸上谈兵帖子汇总,之4130铬钼材料焊接要点

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发表于 2013-7-23 16:40 | 显示全部楼层
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发表于 2013-8-11 00:52 | 显示全部楼层
我以前在一家日资汽车焊装夹具生产厂家呆过,他们生产的东西都是非标的,这个厂家主要的工艺就是焊接、机加工,一些形状特殊的就外发用线切割机切割,常用的金属处理工艺也是外发的,用得最多的就是退火、真空淬火、打钢砂、镀镍或者镀铬。
对于钢管的坡口处理,我觉得用线割还是比较有优势,就算是不同形状的管子,只要管径一样,就可以通过使用一些简单的固定夹具进行多管叠加同时开坡口,如果形状和管径都一样的就更简单。这样操作不论坡口精度、生产效率都比较合理。个人认为,如果有焊装夹具,那么坡口精度就稍微可以放松一点,其实一个简单的手动整车焊装夹具价格并不高,那些世界大厂研制新车也是用类似的方式进行的。

如果楼主你需要这方面的帮助,我可以帮您牵线。
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webaroo
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 楼主| 发表于 2013-8-11 11:17 | 显示全部楼层

回复 32楼 寂寞之星 的帖子

十分感谢,将来一定需要的。

使用线切割做钢管坡口已经有不少人在用,两根钢管夹角比较小的,坡口比较长的加工起来会比较麻烦,因为线切割的切割高度是有限的,对于大部分坡口来说简单的夹具就可以搞定。还有一个问题是线切割和激光切割坡口出来的效果是有明显的区别的,线切割就是实体切割,电脑上直接拉伸或者扫描切除是什么样子,线切割出来就是什么样子,外侧通常会比较薄,直接焊接出来的强度会受到影响,一般都还会再把锋利的边角打磨掉再焊接。如果是钢管搭在另一根钢管的弯管位置,线切割只能采取近似处理来加工,或者加工之后再打磨。激光切割是正交切除,不管在钢管的什么位置,激光切割的厚度都是钢管的厚度,根据匪兵他们使用的情况,切割之后坡口基本不需要怎么打磨。

线切割的加工速度和激光比较下来会慢不少,线切割加工比较普及,设备价格比较便宜,不管是自己配置还是外发加工都不是大问题。激光设备目前门槛比较高,但是将来设备价格下来之后肯定会普及。
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发表于 2013-8-11 15:23 | 显示全部楼层
十分感谢,将来一定需要的。

使用线切割做钢管坡口已经有不少人在用,两根钢管夹角比较小的,坡口比较长的加工起来会比较麻烦,因为线切割的切割高度是有限的,对于大部分坡口来说简单的夹具就可以搞定。还有一个问题是线切割和激光切割坡口出来的效果是有明显的区别的,线切割就是实体切割,电脑上直接拉伸或者扫描切除是什么样子,线切割出来就是什么样子,外侧通常会比较薄,直接焊接出来的强度会受到影响,一般都还会再把锋利的边角打磨掉再焊接。如果是钢管搭在另一根钢管的弯管位置,线切割只能采取近似处理来加工,或者加工之后再打磨。激光切割是正交切除,不管在钢管的什么位置,激光切割的厚度都是钢管的厚度,根据匪兵他们使用的情况,切割之后坡口基本不需要怎么打磨。

线切割的加工速度和激光比较下来会慢不少,线切割加工比较普及,设备价格比较便宜,不管是自己配置还是外发加工都不是大问题。激光设备目前门槛比较高,但是将来设备价格下来之后肯定会普及。

线割机的切割高度和机器的体型有关,不过一般的机器也能叠加3~5根1.5寸的管子同时切割,所以量产效率还是可以的。
关于你说线割切出来的效果会出现较薄且锋利的外侧,其实这个可以利用管子的厚度作为加工余量,然后通过编程把切割形状设定一下就能避免外侧较薄这个缺点,这样就可以省去人工打磨的工序。另外还可以通过改变切割方向来避免这一情况,一般的加工方法都是先切外侧的,这种切法如果不经过形状编程就无法避免外侧较薄这种情况,但是将切割方向反过来,就可以避免这一情况,我们可以先从内侧切起,这种切法切出来的外侧厚度就是你想要的钢管的厚度,内侧可以通过形状编程来解决内侧较薄的问题,而且这种切法不用为焊口强度的问题而烦恼,因为整个坡口焊接之后最大的应力点和受力点就在两个外侧,而这种切法的两个外侧坡口厚度就是管子的厚度,所以不用过分担心焊接之后的强度。
激光机器虽然好,但是投资成本太高了,如果没有足够的生产数量回本就成了包袱,这毫无意义更不是车友需要的和能够承受的。说到激光机器,我觉得投入激光开料切割机倒不如投入激光焊接机切割两用机,有了激光焊接就不用为不同材料焊接而烦恼更不用为焊接强度而苦恼。
咱们再聊聊焊接口的应力消除问题,我认为有条件进行退火再淬火的也不算很好的工艺,如果能再进行喷丸和喷粗砂再喷细砂就能适应大部分赛车工况,如果能送入深冷库进行深冷处理就更完美了,没条件的可以浇干冰、浇液氮或者浇低压LNG。
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webaroo
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 楼主| 发表于 2013-8-12 11:13 | 显示全部楼层

回复 34楼 寂寞之星 的帖子

大部分坡口3-5根堆叠切割应该是没有问题的,线切割和激光切割的最大的不同是在切割的过程中线切割的钢管是固定不动的,只有钼丝在走,而激光切割的钢管是在旋转的,同时激光头也在动,是相贯线切除。实际坡口的时候确实都可以通过软件调整坡口的形状,给出加工余量的。
其实不管是线切割还是激光坡口已经比手工打磨好多了,这是一个涉及到生产效率的问题,但是在总的产出有限的情况下,单一提高其中一种工艺的效率意义不是很大。
激光焊接切割一体机还没有看到,但是可以定制两台设备共用一个激光头的,楚天激光的工程师提到过这种做法。
焊接口应力消除问题大家处理的并不是特别多,因为如果弯管,坡口相对精准,而又采用氩弧焊接的话,焊接点应力是比较有限的,目前做巴吉车最大的问题依然是材料性能不够稳定。但是这两点目前都是通过车架结构设计解决的,喷砂处理一般都是作为静电喷涂的前道工艺进行的,应该对消除应力有些帮助。
深冷处理消除应力了解较少。
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Tony

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发表于 2013-8-12 12:26 | 显示全部楼层
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上海 DXM Buggy 制造公司 13564876660 Tony
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 楼主| 发表于 2013-8-12 14:44 | 显示全部楼层

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是这个问题,就像寒星说的,如果只是造车,设备投入太大利用率不高,压力会非常大。但是如果有别的产品可以保证产能,同时又加工车上的钢管是没有太大问题的。
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发表于 2013-8-15 12:33 | 显示全部楼层
大部分坡口3-5根堆叠切割应该是没有问题的,线切割和激光切割的最大的不同是在切割的过程中线切割的钢管是固定不动的,只有钼丝在走,而激光切割的钢管是在旋转的,同时激光头也在动,是相贯线切除。实际坡口的时候确实都可以通过软件调整坡口的形状,给出加工余量的。
其实不管是线切割还是激光坡口已经比手工打磨好多了,这是一个涉及到生产效率的问题,但是在总的产出有限的情况下,单一提高其中一种工艺的效率意义不是很大。
激光焊接切割一体机还没有看到,但是可以定制两台设备共用一个激光头的,楚天激光的工程师提到过这种做法。
焊接口应力消除问题大家处理的并不是特别多,因为如果弯管,坡口相对精准,而又采用氩弧焊接的话,焊接点应力是比较有限的,目前做巴吉车最大的问题依然是材料性能不够稳定。但是这两点目前都是通过车架结构设计解决的,喷砂处理一般都是作为静电喷涂的前道工艺进行的,应该对消除应力有些帮助。
深冷处理消除应力了解较少。

不好意思,这两天有点小事缠身。


其实两轴的卧式机床也基本能够达到类似激光切割的效果,只不过薄壁管材的加工有难度,而且还要人工去除毛刺的后续工序,效率低下,如果是制造赛车,我由始至终都推崇全人工化。


激光切割没太多技术难度,但是激光焊接的技术难度相当大,首要解决的就是焊口应力和气泡的问题,如果投入这么大的资金应用这么高的技术硬件,一旦工件与工件之间的焊口达不到分子结合就没多大意义。如果是采用激光堆铁粉或者铜粉这种焊接方法就失去激光焊接的先天优势,这种方法只比氩弧焊等普通焊接技术的焊接应力低一点、效率高一点,但是强度却差不多。管材应用激光拼接技术相当有难度,要考虑坡口形状和精度以及可用的焊接厚度等等这些不稳定因素,而且还不能进行二次修补焊接,就算是板材拼接也是这样,大众奥迪的激光焊接技术应对气泡和小缝隙等不影响强度的焊接小缺陷都会采用烫锡来填补缝隙。


说到材料,我觉得巴吉赛车应该试验一下高强度的航空钛合金无缝管材,这种材料的优势很明显,不过这种材料几乎不能通过弯管机来进行角度弯曲,焊接也是一个很大的技术难题,切割也只能由激光机器来完成。


打砂除了除锈这个功能之外还能增强材料表面的强度和韧性,这种物理手段也能一定程度的改善应力问题,因为打砂是整个工件进行的,所以有一定效果,不过不是很理想。


深冷处理和淬火退火追求的目的都是改善材料的性能,不过这个技术有些优势是加温处理所不能及的,这种方法可以让材料更加耐磨、让材料的屈服强度得到一个很稳定的质的提升但同时对韧性不会产生不良影响。从物理的角度去理解可以理解成静态的热胀冷缩的应力加速,这样就可以让材料动态时的表现出色。从化学的角度去理解,就是奥氏体和马氏体的转变。
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发表于 2013-8-15 15:44 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2013-8-15 15:55 | 显示全部楼层

回复 38楼 寂寞之星 的帖子

其实在造X18的时候一直使用的都是自制的专用铣床铣管的,有点像你说的两轴铣床,但是实际更简单,简单到只有一台电机,联轴器,轴承,铣刀夹头和台虎钳。那时候是在量产的,每个月平均五六台车的产量,用下来还是比较稳定的,当然去毛刺有点麻烦,有时候铣的还不是很准,需要返工,但是不失为一种手工打磨之外廉价而且有一定效率的加工方式。

如果使用机械手激光焊接,那设备投入成本是非常高的,暂时美国也没有见到有类似的做法,最精致的焊接都是手工出来的,并且强度完全可以满足赛车的技术要求,因为这种焊接工艺也用在飞机起落架上,国内有的车子焊接已经非常漂亮了。相比之下把资金投入在切割设备上对于提升设计能力和加工效率更划算一些。

其实钢管也有强度非常高的,最近了解一种材料,屈服强度在1250-1400MPa,超过4130的50%,暂时只用在高端的自行车车架上,暂时国内还没有生产。但是对车身材料强度的无限追求是没有意义的,因为有种种别的限制,比如弯管工艺,焊接工艺,车子结构设计问题等。

但是对材料和处理的深入研究是有意义的,因为悬架等局部位置的零件依然需要非常精细的处理才能保证极限状态下的强度,耐磨性或者韧性的需要,还请多多指教。
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