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webaroo纸上谈兵帖子汇总,之4130铬钼材料焊接要点

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 楼主| 发表于 2013-4-5 14:16 | 显示全部楼层
相对于弯管来说坡口是另一件令人头大的加工步骤,不可避免,并且坡口的形状和长度多样,有多个钢管交接的情况工人看了都想撞墙。坡口如果做好了,放在车架焊接夹具里会很舒服,焊接难度也会小一些,根据我们以往的经验,有些钢管往夹具上放之间总要打磨半天,放的时候还要锤子侍候,有时候为了把几根钢管拼在一起恨不得十八般兵器都用上,下面用一个简单的结构分析各种坡口加工的工艺。






这是我做的一个简单的结构,主要是测试激光坡口精度的,外框架是一个三角,左右两个角分别是45度和60度,侧面有一根管子和45度的垂直相交,另外一边平分120度的角,然后中间穿一根细管,这种穿管的结构暂时还没有在哪一家的车子上看到,因为除了激光加工之外,别的工艺把这个通孔加工出来要么难度太大,要么代价太高,仅作为参考。






这就是右边的那根管子和左边的那根交接的坡口,图纸上拉伸切除出来一般都是这个样子,切口很锋利,要加工成这个口我接触的有四种方式。


第一种是铣口,不管是用数控铣床还是专用的卧式钢管铣口机器,结果都是一样,把钢管以一定的角度送到和钢管一样粗细的旋转的波刃铣刀上,直到把坡口部分铣出来,铣好的坡口和这个图上的钢管坡口几乎没有什么两样。




波刃铣刀,一般都是拿对应规格的刀来铣钢管,用大一号的规格铣速度会快一些,但要控制切削量。铣管专用的卧式铣床结构非常简单,基本上就是大功率电机,减速器,联轴器,铣刀夹头,高低挡控制器,钢管装夹虎钳,角度刻度盘等组成。


这种铣口方式比较稳定,只是速度一般,尺寸的一致性也是一般,比较晕的是铣好后需要大量的人工去打磨铣管中出现的飞边毛刺等。这种工艺相当于把钢管切除的部分变成了铁屑,不是一种理想的加工方式。


第二种铣口方式要比第一种好一些,因为不需要把钢管切除部分变成铁屑,国内有人做过类似的设备,E族上有人用了感觉还可以,我们曾经在钻床上尝试过这种工艺,因为不理想最终放弃。






这种铣口就是用和钢管对应尺寸的开孔器在钢管开一个孔,市面上能买到的开孔器对付角度比较大的铣口都有深度不够的问题,还好开孔器可以锯开然后用钢管加长,这是美利坚的牛人们干的事。在国内的情况是要买一只像样的开孔器都很困难,买回来的开孔器开玻璃钢都用不久,更别提开钢管了。这种加工因为不行需要把切除的部分完全变成铁屑,总算是一些进步,或许也可以用来批量生产,但是看起来总像是一玩具。


第三种铣口方式比较古老,在没有专用设备的情况下钢管坡口加工也是可以实现的,那就是用角磨机或者砂轮机来打磨,大家应该都比较熟悉,图就不上了,除非条件实在有限,钢管数量很少,这种加工工艺并不值得推荐。因为磨坡口特别耗人工,效率是所有坡口工艺中最低的一种,磨出来的坡口可以做到很高的精度,比如TONY想出的办法是把坡口的钢管展平,然后打印出来一比一的图纸,然后包在钢管上由工人根据图纸上的轮廓打磨,这样出来的钢管坡口效果是完全可以保证的,只是不适合批量制作,人为因素比较多,一致性也比较难控制。但是了解下来国内改装厂包括做车的工厂以这种方式处理坡口的大有人在,我想说的是这种古老的工艺是可以改进的,因为效率低下会直接削弱产品的竞争力。


目前来看替代前面三种铣口加工工艺的只有激光坡口了,在美国用激光坡口的工艺加工一台车架和在中国用传统的方式加工同样一台车架的成本已经相差很少了,因为自动化程度很高。以BILL为例,6台车的钢管连坡口加弯管一个星期可以搞定,钢管拿回来之后放在夹具上焊接坡口部分基本上不需要打磨,如果在一些关键的钢管坡口上进行合理的定位,焊接工人甚至都不需要自己去量尺寸找钢管交接的位置,这样连焊接的时间都可以节省不少。。


激光设备在国内已经可以买得到,激光源不同,机器的做工性能不同价格差异也比较大,就像汽车有保时捷911和奇瑞QQ一样。进口的先不提了,起价一般在百万美元,国产的做工精良的机器如和和机械的激光切管机报价也要300W以上,不仅可以搞定圆管,而且可以切方管,矩形管等各种异型管,而且有自动送料的功能,而由平板激光切割机加装相贯线装置的管板两用机器,40-50W也能买得到,切管功能相对单一,切方管已经是一个挑战。
去年年底天合特种车打算引进激光切管机设备,我协助考察了国内十多家的设备,个人认为管板两用的机器还是比较适合巴吉车制作加工的,虽然只是使用固体激光,虽然使用成本有点高,但是强度比较小,并且同时可以搞定平板的钣金的切割,自己使用比较便利,当然如果不计较这点设备成本上和和的专业切管设备那是最好不过了。






去年在上海的设备展上和和机械的激光切管机现场切出来的钢管样品。


激光切出来的坡口和以上各种工艺加工出来的坡口是不一样的,因为激光能切割的厚度有限,正常情况下爱激光头应该垂直于切割表面,也就是说在输入到激光切管机里的钢管坡口必须做到这一点。设备的定位不同,机器配套的软件易用性在钢管坡口的处理上就体现出来了,和和机械的设备根据我现场了解可以直接读取三维数模图纸,并且使用机器自带软件可以直接建模,拉伸切除后坡口部分软件自动处理成激光可以加工的坡口形式,大多数进口机器的操作与这个类似。而管板两用机器一般使用两种软件,一种是和切平板的软件共用,钢管的坡口除了做成和钢管表面垂直外还必须把钢管展成平板形式,然后设备才能识别加工;另外一种稍微进步一些,可以读取dxf的三维线框进行加工,但是图纸的坐标定位,方向等都必须严格按照软件的要求设置好,否则就不知道会切成什么样子。






上面一根钢管坡口处理好的形状,注意观察坡口的任意位置和钢管内外表面都是垂直的,其实和平板的钣金是一个概念,只要切到一点,这部分料就全部除掉。




同一根钢管展平的样子,在这个基础上做成工程图,得到dxf的线框就可以上机器切割了。


激光切管机引进比较困难的地方就是上面提到的钢管坡口的处理,每一根钢管上每一个坡口都要处理成机器可以读取的格式,直管做到这一点问题还不是很大,但是弯管就有一些难度了,因为上面提到的激光切管机都不能切弯管,必须先把两端的坡口切好,然后才能进行弯管,而弯管后的长度会因为钢管的材质外景和弯的角度有变化。电脑上完美无缺的图纸做出来的钢管可能会偏差很多,特别是弯比较多的管子。针对这一问题只有一种办法可以解决,那就是多次试验,然后了解钢管在弯的时候长度变化规律,然后在弯之前根据这些规律对钢管的长度进行调整。弯管两端的坡口需要根据弯的角度和坡口方向重新计算做成激光可以加工的直管坡口形式,单一弯的管子还好处理一些,多个弯,多个平面的弯处理起来会比较头大。
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发表于 2013-4-6 04:39 | 显示全部楼层
哈哈 和和的贯穿线切割机开价360万 武汉的80多万 兄弟怎么玩 机械部分不值钱 其实就是软件价 软件有卖的 人家一开价就30多万 怎么办 弯完管 你还需要三维立体扫描系统对产品质检 信息反馈到中央处理单元进行运算数据调整 才能切割 这些功能只有象丰田 宝马等等这些工厂才有 普通企业谁用的起 对一般人来说 简直就是天方夜谭 匪兵说的高端进口破口切割 其实上海就有几家工厂在生产这种机器 只是没进口的好
现在中国机械加工能力不缺 电器部分也不缺 并且也不贵 几个普通伺服或步进就能解决 750瓦的伺服才2000多 步进电机才几百块 一台做到你所说的功能 也就5-6个电机 不值钱 PLC也不贵 扫描部分也不贵  工控电脑也不贵 现在就缺谁去做配合 也就是软件 如果找到个有经验的程序工程师 那这些东西对他来说就是小菜一碟  你说是不

哈哈 夜谈之说 不要当真哦。。。。。。

[ 本帖最后由 老枪撒野 于 2013-4-6 04:53 编辑 ]
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发表于 2013-4-6 05:03 | 显示全部楼层
做这弯管切割机比做钢管车烦多了  没办法 要省钱 争取在100万之内做好 现在日夜睡不好 中毒太深了 老年痴呆啊。。。。。。
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有图就完美了
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顶啊,加油啊,!!!
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 楼主| 发表于 2013-4-10 21:10 | 显示全部楼层

Tesla和Fisker,为什么Tesla可以活下来

这篇文章翻译自MIT技术评论,原文链接:http://www.technologyreview.com/ ... ed-and-fisker-wont/

现在做巴吉车的车队和厂家不少,还有更多的人跃跃欲试,每个人都认为自己的车子会一举成名,然后YY无限。但是现实总是残酷的,就像美国做电动跑车的Tesla和Fisker面临的命运一样,如果你已经在做车或者打算做车,你的核心技术是什么,提供更好的车子的同时能不能很好的控制成本,单是买到更便宜的配件貌似不是一个很有竞争力的优势。

Tesla在电池方面的创新夺得了先机,而注重设计的Fisker缺乏的正是这一点。
曾经轰动一时的作品,Atlantic的模型车,本来是Fisker汽车的第二款车,可能根本就不会生产出来。








Fisker汽车和Tesla汽车,两家都是为制造电动汽车而创立的公司都出现在了新闻里,只是原因有些不同。Tesla汽车最近宣布他们的销售超乎预期,并且预测2013第一个季度将是其首个盈利的季度。而Fisker打算给雇员放假以缩减开支,一些报道甚至提到Fisker濒临破产的困境。

两家公司的不同处境是有不少因素造成的,而Tesla之前的日子也不好过,四处募资。但是一个战略性的决策最终取得成效,Tesla研发了自己的核心技术-电池,电机和控制系统。Fisker更注重车子外观,技术部分完全依赖供应商。
Brett Smith是汽车技术研究中心的制造,设计总监,他评价道:“Fisker想在设计方面有所创新,他们认为如果你设计的车子外形够漂亮,人们就愿意掏钱把车子开走。Tesla的车子外形也不差,但他们更注重技术,而不是车子上的铁皮。”

Tesla自助研发的技术不仅性能卓越,成本也得到很好的控制,不仅Fisker做不到,任何一家汽车公司都做不到。一个很好的例子就是Tesla的电池技术。“Tesla用在乘用电动汽车上的锂离子电池组技术,在综合制造成本和性能的情况下至少领先竞争对手五到十年。”Dougherty的分析师,Andrea James这样评价道:“Tesla在电池技术的领先优势让其可以生产出价格合适但是性能更好的车子。”

J.B. Straubel认为便携电子设备上使用的锂离子电池完全可以用来做成电动汽车可以使用的电池组,并且造价不会很高,Tesla就是基于这个想法创立的,J.B. Straubel现在是Tesla汽车的技术总监。成千上万个小电池接在一起可以提供足够的能量和动力驱动一辆汽车跑几百英里。要实现这个想法,并且保证电池组的安全性,Straubel不得不开发一套独有的系统监控冷却这些电池(见“J.B. Straubel:电动跑车的开发”)。

Fisker,像日产,通用,还有其他一些推出电动汽车的分公司一样,走的是完全不同的路线。Fisker从A123购买电池,A123是一家已经失败的电池创业公司,这种电池是为电动汽车设计定做的,已经小批量生产(见“A123什么情况”)。这种电池的优势有两点,首先电池设计更安全,体积大,但是比柱形电池要扁平一些,做成电池组也更容易。一个电池组只要几百个就够了,而不是几千个Tesla使用的电池。

但是这种量身定做的电池组太贵了-至少现在是这样。去年James估算A123的电池每瓦时的造价是1000-1500美刀,Tesla的只有320-420美刀,现在A123已经宣布破产。A123的电池自身还有问题,消费者报道测试Fisker的Karma时电池就出了问题,测试的车子不得不拖走换电池组。A123后来召回了不少存在制造缺陷的电池。

Tesla不仅在自己的车上占有低成本的优势,他们还把自己的技术卖给别的汽车制造商,所得进项让其能够在生产出第一款车Roadster,目前是型号S维持下去。

Fisker注重设计的理念也不是完全没戏。只是考虑到多重因素,设计本身可能很吸引人,但是很难让人单纯为设计买单。不少测评认为Fisker的车子反应迟钝。不像Tesla纯电动S,Fisker的Karma为了照顾行驶里程采用油电混合模式。把两种动力单元继承起来增加不少重量,也占用不少空间。Tesla S可以装5个成人,第三排还可以放两个小孩子进去。karma外形尺寸接近,里面却挤得多,四个成人已经很成问题。

Tesla会不会成功现在还很难讲(见“Tesla能活下去吗?”和“Tesla能不能上量?”)。如果要大批量销售-到现在为止才销售出去不到5000辆-Tesla需要继续降低电池成本。但至少Tesla已经赢在起点了。

[ 本帖最后由 webaroo 于 2013-4-10 21:12 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2013-7-15 17:15 | 显示全部楼层

4130铬钼材料焊接注意10点

这儿总结了4130铬钼材料使用氩弧焊焊接最常见的10个问题。

这些注意事项主要是针对运动领域,比如飞机试样,赛车车架,防滚架,沙地车,自行车和摩托车的架子等,这些焊接要点是否适用和具体用途有很大关系。

问:4130铬钼材料是否可以用氩弧焊焊接?


答:可以的,氩弧焊焊接4130铬钼材料的做法在航空航天领域已经采用多年。和所有的焊接一样,氩弧焊焊接需要遵循合理的步骤和技术。

问:要不要预加热?


答:薄壁管(厚度小于0.12"或者3mm)的部件一般不需要300-400华氏(约149-204摄氏度)的预热达到理想的效果。但是焊接之前钢管的自身温度不应该低于室温70华氏度(约21摄氏度)。

问:应该用什么焊丝?


答:尽管好的焊丝选择很多,最合适莫过于ER80S-D2。这种焊条出来的焊缝强度基本接近4130材料自身的强度。ER70S-2也可以考虑,只是出来的焊缝强度稍微弱一些。

问:如果采用ER70S-2的焊丝,是不是牺牲了强度,获得了更好的延展性?


答:是的,焊丝和母材融合的时候,焊丝的强度一般都不及4130的强度。但是通过合理的结构设计(比如增加加强筋或者支撑管)多点支撑和更长的焊缝可以弥补焊丝自身强度的不足。

问:为什么不推荐4130材质的焊丝?


答:4130的焊丝一般用在后道会进行热处理的工件上。因为硬度太高,延展性不足,不推荐运动器材上使用,比如飞机,赛车车架和翻滚架等。

问:4130可以使用别的焊丝吗?


答:有的师傅喜欢用奥氏体的不锈钢焊丝来焊接4130钢管。310和312牌号的不锈钢焊丝也是可以使用的。别的牌号的不锈钢会造成开裂,还有不锈钢焊丝通常更贵一些。

问:4130的工件焊接之后需要热处理去应力吗?


答:薄壁管一般是不需要去应力的,壁厚超过0.12"或者3mm的材料焊接之后最好能进行热处理,管件的最佳处理温度为1100华氏度(约593摄氏度),氧气加乙炔形成的中性火焰可以用来加热的,加热过程中要不停的移动以避免局部过热。

问:4130材料焊接之前需要清理吗?


答:钢管表面的杂质和油需要用中号砂纸和丙酮清理掉,毛刺,角尖都需要打磨,干净的接触面出来的焊接效果会更好。

问:4130材料焊接时背面要不要气体保护?


答:一般不需要焊接背面气体保护,尽管一些师傅也这样做,背面气体保护对焊接没有坏处,而且对一些焊接来说会提高焊道的焊接质量。

问:焊接好的工件可以淬火吗?


答:不可以,焊接工件快速淬火会造成很多问题,比如会出现裂纹或者分层撕裂,一定要让工件自然冷却。



根据美国林肯焊接官网资料整理,原文:http://www.lincolnelectric.com/en-us/support/welding-how-to/pages/chrome-moly-detail.aspx
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纸上谈兵之4130铬钼钢管和钢板的化学成分及机械性能

最常用的钢材20#钢和45#钢的化学成分和机械性能。


4130的化学成分和机械性能。




三种材料的化学成分和机械性能比较。


4130的30其实就是指的碳的含量,如果按照20#钢和45#钢的命名方式来说的话应该叫30#钢,当让除了碳的含量的区别之外主要就是4130的Cr铬和Mo钼的含量比较高,因此不少人把这种材料成为铬钼材料,最接近的牌号是35CrMo。这种材料比较坚硬,抗拉强度和屈服强度是20#钢的两倍,是45#钢的1.5倍多,因为碳的含量比例适中,尤其适合焊接。

早期铬钼材料比较稀少的时候大多用在飞机起落架上,后来一些专业的自行车的车架也开始采用这种材料制作,并且是一大卖点,现在基本上都被高强度铝合金和碳纤维材料取代了。不过对于越野比赛用的防滚架和钢管结构的车架来说4130材料依然是最佳选择,在保证同等甚至更高强度的前提下,采用4130材料的车架完全可以做的更轻。

不过需要注意的是4130材料本身强度很高,热轧之后如果不进行回火或者正火处理的话,抗拉强度超过1000MPa,屈服强度也是非常高,伸长率不足10%,结果就是无法折弯,钢管在弯管的时候会断裂,而钢板在折弯不足90度的时候就开始开裂。正确处理之后加工过程中出现的应力会基本消除,并且在保证强度的同时获得了良好的韧性,剧烈冲击的时候受力点会有瞬间变形,但是很快会恢复过来,即使出现永久变形也不会出现开裂的情况,保证赛车的安全性。
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