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焊接前轴在我国的发展前景



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焊接前轴在我国的发展前景
摘要:概述了焊接前轴的技术和性能优势,探讨了焊接前轴在我国的发展现状及发展前景,介 绍了焊接前轴的工艺技术及工艺要点。 关键词:焊接前轴 工艺 发展 文献标识码:B

中图分类号:U463.218.7

湖北三环车桥有限公司

王吟洪 吕言言 范学林 孔繁博

付正勇

1 焊接前轴在我国的发展现状及发展 前景
近年来焊接前轴在国内发展很快,目前主要应 用在重型辅助承载转向桥上。它利用空气悬架技术根 据载荷不同举升降下车桥,能够有效减少道路摩擦阻 力,节省燃油消耗。这种技术已在欧美发展运用了40 多年,技术成熟,在节省油耗的同时能够增加承载质 量,尤其适合物流车的使用。目前,国内技术实力强 的重型载货车制造商均已开发出采用焊接前轴辅助承 载桥的车型。 此外,工程车配置浮动桥提高路况适应能力,特 别是在复杂路况的西南云贵山区,配置辅助承载转向 桥的工程车操纵稳定性好,综合承载能力强,很受用 户的欢迎。 对于云梯消防车、汽车起重机、市政专用车等使 用路况好、轮距大、承载质量吨位大的专用车辆,与 锻造前轴的工艺及经济性相比,焊接前轴性能更符合 其使用要求。目前,几家技术实力强的工程机械公司 已经在26 t级以上的云梯消防车和汽车起重机上批量
2011年第3期

使用了7 t级和10 t焊接前轴。 虽然目前焊接前轴并没有在国内批量使用,但是 国内各大车桥厂均在研究试验焊接前轴,东风德纳车 桥、中联重科车桥等厂家在焊接前轴生产工艺试验方 面均已取得较大的进展。 由于焊接前轴具有较多优点,可以预测未来 10年内其在汽车车桥的细分市场上会有长远的发 展前景。

2 焊接前轴的工艺技术
焊接前轴(如图1)的生产工艺主要分为成形工 艺和机加工工艺。

图1 焊接前轴

成形工艺:排样下料→板材冲压成形→板材焊接 →冷校正→喷丸调质处理。 机加工工艺:铣板簧面→钻十孔→铣前轴拳头端
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面→U钻主销孔→粗、精镗前轴主销孔、精车前轴主 销孔端面→钻、铰前轴拳头部位锁销孔。 焊接前轴与锻造前轴机加工工艺基本类似,技术 难点主要是弯颈处成形工艺。 前轴受力特性不同于后桥壳。前轴主销孔到板簧 位落差大,主销孔到板簧位之间的弯颈处截面受很大 的弯矩和扭矩,要求焊缝必须具有较高的冲击韧度和 抗疲劳强度。该段需要合理设计内部加强结构,设计 合理的焊接工艺,增大抗弯、抗扭系数,防止弯曲变 形和断裂。 前期台架试验表明,疲劳断裂主要发生在这一截 面区域。由断口形貌断定,其疲劳断口为脆性断裂和韧 性断裂的混合型断裂,属于疲劳断裂。金相分析发现, 焊接工艺不当造成焊缝处温度过高使晶粒长大,产生微 裂纹源;焊接材料中Mo和Cr等元素的富集造成微观偏 析从而形成裂纹源,降低了焊缝的抗疲劳性能。 因此,前轴焊接成形宜采用二氧化碳气体保护 焊接工艺,选用合金元素不易偏析的焊接材料,避免 焊缝周围部位产生偏析,以降低断裂倾向;调整焊接 工艺参数,避免产生焊缝过热,控制焊缝处的初始裂 纹,提高疲劳寿命和冲击韧度。

制和小批量市场需要,满足多层次客户需要。 (3)具有特定化的细分市场。 尽管焊接前轴有以上两大优点,但目前由于国 内焊接工艺水平整体较为落后,焊接前轴抗冲击性较 差、疲劳寿命较短,因此短期内工艺改进提升性能有 限,不能取代使用工况复杂的锻造前轴,主要还是应 用于辅助承载桥及挂车转向承载桥。 在特定的细分市场上还有很大的发展潜力。焊接 前轴还可使用在路况较好、采用空气悬架的大型低地 板公交车上。该种类前轴要求载荷大、自重轻、轮距 宽、落差大,国内锻造设备很难成形。空气悬架能够 大大减少前轴受到的冲击载荷,对前轴的冲击韧度要 求降低,使得焊接前轴能够达到使用要求。

4 焊接前轴工艺优点
与锻造前轴相比,焊接前轴工艺有以下优点。 (1)前轴质量轻,加工余量小,节省钢材。 采用数控等离子切割,无模锻飞边,切割口整齐 光滑,加工余量小,加上自重较轻,因此可大幅度节 省钢材。 以5 t级焊接前轴为例,锻钢汽车前轴105 kg, 焊接前轴84 kg,两者差异21 kg。如年产50 000件 (根)焊接前轴,1年节省钢材可超过105 000 kg, 可省钢材采购成本45万元(公司2009年产汽车各类 前轴75万件)。 (2)工艺节能、高效。焊接前轴成形过程中仅 需要板材成形焊接,相比锻造前轴省去钢坯棒材中频 加热和锻压机的巨大能耗。 (3)符合国家节能、减排的发展方向,企业生 产成本降低。 (4)自动化程度高,劳动强度小,柔性化生产强。 采用数控自动化钢板切割和焊接设备,焊接过程 节能、环保,自动化程度高,大幅度降低工人劳动强 度,有效降低人力成本。 焊接前轴不需要大量锻造制坯模具,生产转产 快,新产品开发成本低。
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3 焊接前轴的性能优点
(1)质量轻,精度高,外观质量好。 以5 t级焊接前轴为例,焊接前轴相比锻造前轴轻 21 kg左右,前轴质量减轻6%,提高商用车燃油效率。 钢板等离子切割焊接精度高,前轴外观和尺寸精 度要远远好于锻造前轴,解决了目前复合辊锻模锻工 艺前轴外观差、锻造毛坯尺寸精度差的问题。 (2)新产品开发成本低,适合试制及小批量 生产。 锻造前轴新产品需要投入大量的模具费用,不利 于前轴产品的研发创新,并且部分小批量产品高昂的 模具成本让部分客户难以接受。而焊接前轴不受模具 和设备限制,只需要改变钢板焊接切割形状及前轴内 部加强结构。新产品改型成本低,能够适合新产品试

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