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关键词:汽车车身;同步工程;制造工艺
从汽车的构成来看,车身、地盘和发动机是重要的三大部件。随着汽车市场竞争的日益激烈,汽车车身制造工艺起到决定性的作用。与汽车的底盘和发动机相比较,汽车车身制造包括结构设计、制造工艺技术和车身的造型等多个阶段,这就意味着在汽车车身制造过程中,需要对制造的各个阶段系统规划。鉴于汽车车身制造投资大、更新快的特点,就需要考虑到汽车车身制造周期。启动同步工程,将汽车车身的研究、开发和制造等各个专业阶段同步协调,不仅可以缩短汽车从开发到制造的周期,而且还可以降低车身制造成本,提高汽车车身质量,以使汽车车身的生产效率有所提升。
1 汽车车身制造工艺的同步工程
1.1 汽车车身制造工艺的主要内容
汽车车身制造工艺主要包括三个方面的内容,即涂装、焊接、冲压。
汽车车身的涂装工艺就是通过采用油漆工艺和密封工艺提高汽车的美观度,并使车身具有较高的防腐蚀效果。汽车车身的涂装过程中,每一层都要细致均匀[1]。此外,车身制造工艺还含有现场快速同步,整合了多步骤的制造流程。
1.2 汽车车身制造的同步工程
汽车车身制造的同步工程,专业技术上是指现场快速同步工程和总装同步工程。在车身产品的研究、开发中,对产品的图纸以及数据模型进行分析,做出冲压工艺分析报告交送到产品研究开发部门,然后才能够进入到产品的专业制造流程。目前的汽车制造企业所实施的车身制造工艺同步工程,主要是指产品环节和制造环节的同步工程。其中,产品环节是汽车车身产品制造过程中的工艺并行工程。具体的操作流程为:汽车企业的研究开发部门将车身产品的设计图纸以及数据模型提供给冲压部门和总装部门,以制定冲压和总装的工艺预案。通过各个部门针对工艺预案的个性内容充分交流后,将现场总装必备的工艺方案制定出来。
2 汽车车身的相关工艺的同步工程
汽车企业的车身冲压是过程性的工艺,需要分析产品信息,根据分析结果对冲压工艺技术进行调整,以获得新的设计结果。通过优化汽车车身的冲压工艺技术,使得汽车的车身设计水平有所提高。汽车车身冲压工艺多采用智能技术,运用计算机辅助工程(CAE)对工艺设计进行检验、修改,还建立优化决策机制以确保汽车车身的各项指标符合设计要求[2]。虽然在汽车车身冲压工艺技术中采用而来智能新技术,如果没有考虑到冲压和总装工艺方案的同步性,就会导致汽车车身制造中存在着堵孔等等的问题,对车身的质量造成不良影响。
2.1 冲压工艺的同步工程
汽车车身的冲压工艺同步工程的具体内容是,汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给冲压专业部门,冲压专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后,做出冲压工艺分析报告提供给产品制造部门。(图1:冲压工艺的同步工程的流程)
2.2 总装工艺的同步工程
汽车车身的快速工艺同步工程的具体内容是,汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给总装专业部门,总装专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后,做出总装工艺分析报告提供给产品制造部门。
2.3 工艺不同步而导致的问题
由于零件冲压后会产生一定程度的回弹,使得零件成形后,法兰边与规定值不相符合。这种误差在工艺上是不可控制的,使得零件在生产中必然会存在定位上的偏差。零件冲压过程是落料冲孔,零件成形之后就进行翻边整形。在对零件进行翻边整形的过程中,先确定定位孔的位置,根据孔的方向确定其他的孔的位置。在对零件进行检测的时候,要对定位孔的位置进行检测,对定位孔约束下的其他的孔的方向位置进行检测。
为了控制这种回弹,就要对零件的开口的回弹以控制,采用法兰边约束的方法,对起翘曲回弹以控制。在技术处理的过程中,要保证零件冲压、装配的一致,做好检测工作,使零件成型后的实际测定值与理论值相一致,确保车身的生产质量。
3 汽车车身的快速工艺同步工程的新内涵
现代的汽车企业普遍实施了车身制造工艺同步工程,但是同步工程的内容被赋予了新的涵义。汽车车身制造工艺属于是系统化工程,各个部门都要相互协调,确保产品研究、开发、制造的各个环节统一。此外,还要增加改装工艺和后续的服务的,以提高车身的制造精度,保证车身质量。工艺并行工程是车身制造工艺同步工程中的重要内容,将该工程纳入到工艺同步工程的标准化管理中,可以确保汽车车身工艺同步工程的系统化展开。
4 结语
综上所述,汽车车身的制造过程属于是系统化工程,制造周期中的每一个环节的工艺水平对汽车车身都会产生一定的影响。汽车车身制造要经历冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺和总装,其中冲压工艺和焊接工艺要相互协调,要能够保证零件质量。将同步工程引入到汽车车身制造中,实施系统化、制度化、标准化管理,实现汽车车身的研究、开发和制造工艺同步,以提高汽车的整体质量。
参考文献:
关键词:船舶薄板;高强度钢;焊接技术
中图分类号:TG4文献标识码: A
船舶焊接技术是船舶制造业的关键工艺技术之一。据有关数据统计,在船舶结构建造过程中,薄板焊接工时约占船舶结构建造建造总工时的百分之三十至百分之四十。由此可以看出,薄板焊接的质量以及焊接的效率与船舶建造的质量、建造所需要的周期,以及建造船舶所提供的成本息息相关。从理论上来说,船舶薄板焊接是一门技术应用,在实际生产中,船舶薄板的焊接问题的解决往往还需要一定的经验知识的支撑。因此,船舶薄板的焊接技术被认为是能够实现一定程度的智能化的一个较为理想的发展领域,对提高造船质量、缩短建造周期、降低造船成本具有重要意义。高强度焊接结构用刚简称高强钢。作为一种焊接结构用钢,高强钢具有强度高、韧性好、焊接性能优良、品种规格多样等特点。本文主要就船舶薄板以及其高强度钢的焊接技术进行研究。
1、船舶薄板的焊接
1.1薄板焊接变形的原因
一般焊接包括加热、冷却两个方面。在这两个阶段过程中,金属的结构会会破坏导致变形,加热过程中的热塑性变形影响较为显著。如在熔化焊接过程中,随着温度的降低,金属原子之间的吸引力渐渐的增大,温度降到金属的凝固温度以下后,液态金属会开始结晶,金属原子会有规律性的排列,形成晶格。温度的持续降低,原子振动范围的不断缩小,导致晶格发生收缩,这种收缩最终表现为焊接缝隙间金属的收缩,包括横向收缩和纵向收缩两种。在薄板焊接中,由于收缩作用,会使形状发生大面积的形变,其中包括扭曲变形、波浪状变形、角变形,或局部凹陷等。这些形变会影响薄板的结构。除此之外,还应该注意焊接刚的刚性定位以及结构定位,包括焊接程序,工艺参数等会对变形造成一定的影响。
1.2如何选择合理的焊接方法
焊接方法的选择主要为了减少形变。一般的焊接方法有二氧化碳气体保护焊,不锈钢薄板焊接,以及电阻焊接等多种焊接方法。为了防止薄板变形,反变形技术较为广泛使用,反变形是指在焊接前,将工艺变形向相反方向变形。反变形方法的选择与反变形量的控制需要工艺师认真斟酌,仔细推敲。选择合理的焊接方法对焊接过程的实施以及焊接的质量都有着至关重要的作用。
2、高强度钢焊接技术的研究
2.1高强度钢焊接性能分析
高强度钢船舶薄板结构用钢是经过细化处理晶粒的钢,又称为镇静钢,其含碳量较小,为了提高强度和硬度可加入Nb、Al等元素,这些元素要均为细化晶粒元素,焊接性很复杂。除此,对于一些强度级别较低而且其含碳量也较低的钢,这类钢的焊接性能较好,形变以及产生裂纹的倾向和淬硬倾向都比较小。钢强度级别越高,在热影响区域的裂纹倾向和淬硬倾向影响会越大。尤其是那些厚度较大的焊接钢件受裂纹倾向和淬硬倾向的影响较大。
2.1.1裂纹问题
裂纹倾向包括冷裂纹倾向和热裂纹倾向两种。其中冷裂纹是指产生于厚度较大的高强度钢的焊接缝,以及热影响区域中。冷裂纹一般产生的时间是在当焊接接头冷却到300摄氏度以下直至室温后,在热影响区域下的焊道处、其根部等出,一般,有些要隔很多天才能被发现。产生冷裂纹主要有几个方面的因素,首先,由于焊接过程中焊接缝隙以及热影响区域所产生的焊氢量过多,使其密集处于热影响区域熔合线附近,形成富氢带,如若此刻晶格空穴缺陷,则容易形成冷裂纹。其次,由于焊接接头内部温度分布不均,也会导致冷裂纹现象产生。除此,焊接金属以及淬硬组织对冷裂纹的敏感性较大,容易产生冷裂纹。
热裂纹主要是指在焊接过程中温度过高而产生的裂纹,一般是在金属熔化或凝固的时候。影响热裂纹的因素也包括几个方面。从一方面来说,一般来说焊接金属中的合金成分,还有金属中的碳、硫含量都是产生热裂纹的主要因素。另一方面,对于刚性要求较大的焊接接头,其产生热裂纹的可能性也比较大。另外,对于焊接横截面方面,焊接缝的宽度与熔深比值越大,其中液态金属的流动性越好,热裂纹产生的倾向会越小。
2.2防止裂纹产生和减少淬硬的措施
2.2.1焊接方法
对于高强度钢的焊接技术,一般采用二氧化碳气体保护焊、焊条电弧焊、埋弧焊接等多种。一般而言,好的焊接方法会带来好的薄板高强度钢焊接质量。对于不同的材料,采取不同的焊接方法会达到较好的焊接效果。
2.2.2焊接材料
各类焊接材料包括焊条、焊丝均应该符合国家规定标准,符合国家船级CCS认证。焊条、焊丝在使用前可进行除污处理,并严格按照规定的时间、方法进行烘焙。
2.2.2焊接参数
一般而言,焊接时有事先规定好的参数。参数包括焊接电流、电弧电压以及焊接速度三种。其三者的关系对裂纹倾向以及淬硬倾向都有一定的决定作用。一般而言,高强度的焊接采用的焊接参数比低强度的焊接采用的焊接参数规范要大。
2.2.3焊接坡口形式
一般而言,焊接缝的破口形式必然与焊接的横截面积密不可分。焊接时,角度较小的坡口对金属材料内液态金属的流动性起到抑制作用,这样容易有裂纹产生。除此,对于高强度钢的坡口,一般采用机械加工的方式。
2.2.4焊接前预热
焊接前预热是焊接的必要准备。一般,预热温度不能低于150摄氏度。在焊接过程中,其前一道的焊接是后一道焊接的预热,在多层多道焊接过程中,每个层间温度都不该低于预热温度。在船舶薄板构建中,一般不采用预热方式,但是,预热对于高强度钢来说,可以通过减缓冷却的速度来改善焊接接头的组织,从而能降低焊接热影响区域的硬度值,提高焊接区域的韧性。
2.2.5焊接后热处理
与焊接前预热一样,焊后热处理也是焊接后的必要步骤。一般而言,焊后是否需要热处理主要看钢的结构以及其化学效应。薄板的焊接方法,薄板的厚度,使用条件等因素综合考虑。一般船体构造过程中不采用焊接后热处理。
结束语:
船舶技术一直是我国的强项,为了促进经济发展,成就社会繁华稳定,我们应该加大船舶制造业的投入。在发展船舶制造业的同时,可寻求新的高强度钢焊接技术,将船舶事业发展壮大。受国际经济影响,船舶制造业面临着机遇与挑战,我们必须运用新的科技,将船舶制造业推向顶峰,将船舶薄板质量造就更好,将高强度钢技术炼就辉煌。新型的材料包括合金材料,新型的技术都值得被合理的使用开发。而焊接技术则要求焊接人员更加专业、实施更加严格,这需要船舶行业去发掘、采用以及培养。期待船舶制造业更加辉煌的明天。
参考文献:
[1]中国船级社材料与焊接规范[M]北京人民交通出版社.2009
[2]刘福才,陈超.模糊系统万能逼近理论研究综述.智能系统学报,2007,2(1):44-48.
[3]苏安集.CO2气体保护焊工艺参数优化研究.广东工业大学硕士学位论文,2009.