基于正交试验设计的汽车消声器焊接工艺优化 .pdf

学兔兔 I I 俘扬 I I I 基于正交试验设计 的汽车消声器焊接工艺优化 哈尔滨理工大学 材料科学与工程学院(150080) 刘立君 范凤平 戴鸿滨 摘要 针对汽车消声器结构的特点，研究了前消总成中催化器总成环焊缝的特点。文中运用正交试验设计方 法，以焊接残余应力为评价指标，对催化器总成焊接的工艺参数进行优化设计，然后采用有限元模拟软件Mare对 最优焊接工艺的焊接残余应力进行数值模拟，获得了催化器总成焊接环焊缝的残余应力分布情况。结果表明，电 弧电压对焊接残余应力影响最为显著，其次为气体输出流量、焊接速度、焊接电流和焊丝直径等。研究结果为优化 消声器焊接工艺、有效控制焊接残余应力提供了参考。 关键词： 消声器 正交试验设计 焊接工艺 优化 数值模拟 中图分类号： TG442 动强度大，效率不高。二汽在 “八 ·五”期间从加拿大引 0 前 言 进了一条消声器 自动生产线 J。从20世纪90年代开始 汽车轻量化制造技术正成为有效降低油耗、减少汽 国内已开发了国产化的自动焊接专机，并在摩托车、轿车 车排放和提升安全性的重要技术之一…。汽车轻量化 消声器上开始应用 I9J。正交试验设计方法广泛地应用 的结构设计和分析，是 目前轻量化技术中发展最陕的 J。 于焊接工艺的优化，但大多采用焊接接头质量、抗拉强度 汽车排气系统的轻量化是车身整体轻量化的主要研究方 等作为优化设计的评定指标。以焊接残余应力作为评价 向之一，而排气系统的轻量化设计主要有外形尺寸简化、 指标还有待研究。 厚度减小等，影响了强度、塑性等性能。从距发动引擎最 1 正交试验方案设计 近的位置起，汽车的排气系统主要由排气歧管、前导管、 挠性管、催化转换器、中心管、消声器、尾管 7个部件组 1．1 焊接工艺参数的确定 成l3J。消声器是薄壁管件 ，厚度在0．8—1．5ITlln，焊缝较 采用厚度为 1～1．5mm 的304奥氏体不锈钢冲压 短，焊接时间短。常用材料有 304，340L，308，308L不锈 件、弯制管件作为母材，采用直径 4,1．2mm的308LSi 钢及409型不锈钢，常采用熔化极气体保护焊、钨极氩弧 奥氏体不锈钢实心气体保护焊丝，使用熔化极活性气 焊、高频电阻焊、激光焊等焊接方法 J。在各种焊接工艺 体保护焊(简称MAG焊)进行单层焊接一次成形，获得 参数中，焊接电流对焊缝晶粒尺寸影响最大。目前，国内 以308LSi钢为焊缝组织的焊接接头。焊接工艺参数见 消声器的焊接多数采用手工熔化极气体保护焊，工人劳 表 1。 表 1 催化器总成焊接工艺参数 如图1所示，催化器总成 由催化器分总成(图中方 总成，先将 出气弯管插入筒体 内，波纹管翻边贴紧夹具 框部分)和消声器筒体组成，需完成图中椭圆圈标示的 定