通过这一工件的修复实践可以证明,钢板弹簧断裂能够直接进行焊接修复,还可以保证质量达到使用上的要求。在焊接修复的过程中应注意以下几点:
一是汽车钢板弹簧焊接修复后不能直接用,否则会由于焊接应力和热影响脆化的双重作用,而在使用中再次断裂。
二是焊接材料的选择不能遵循等强原则,一定要保证化学成分的相同,否则在热处理过程中焊接接头的强度和弹性会达不到使用要求。
选用H01—20焊炬2号焊嘴。点燃焊炬,将火焰调至轻微碳化焰,将坡口两侧100mm左右的范围内加热至250~350℃;取已经准备好的弹簧丝,对焊缝做定位焊。定位焊时,先用火焰在焊缝坡口的一端加热,同时将弹簧丝也置于火焰的外焰下加热,当坡口达到温度时,将弹簧丝置于内焰加热熔化。由于弹簧丝的直径较大,故不能像一般气焊时那样加热焊丝。另一端点焊方法相同。定位焊后,检查工件钢板弹簧是不是满足定位要求,角度和直线度都符合标准要求后便可进行焊接。
该钢板弹簧的厚度为12mm,宽度为120mm。根据板簧的厚度,可选择V形或X形坡口。由于该工件焊后有必要进行热处理,为了焊接方便,开V形坡口即可。坡口角度为60°不带钝边。
为了保证焊接位置的准确,应对工件进行简单的装夹,以保证焊接质量。图1为钢板弹簧的结构和断裂位置示意图。这是板簧组最上面的一块板簧。断裂位置为中间偏后。由于工件不大,并且两端上翘,不宜直接垫平焊接,应采取了适当的方法将工件垫好或制作一个卡具将工件夹好再焊接。
三是焊后热处理时应对整个工件做处理,不宜使用局部淬火。热处理工艺为淬火中温回火。
四是为了证实修复质量,热处理后应进行强度和弹性试验。本文所选的工件为加力弯曲试验,在对其他类弹簧试验时,可采取对应的试验方法。
五是对拉簧和板簧试验时不可加力过大,以防变形过度而损坏弹簧。压簧的试验一般没有破坏的可能,故对加力大小没有特殊的要求。
工件假如慢慢的出现角变形,可在热处理过程中进行矫正,即在加热到淬火温度后,用锤击的方法矫正,再进行淬火处理。该工件的热处理为淬火加中温回火。
焊完后的钢板弹簧应进行弹性试验。试验方法是:将已焊好的钢板弹簧放在特制的试验架上,用千斤顶加力试验。试验时,先将钢板弹簧两端的安装环套在试验架的定位轴上,注意两个定位轴应是一个固定、一个横向可动;在钢板的下面装一块短的钢板弹簧作衬板,以减小应力集中;将千斤顶放在支撑板上,再使千斤顶向上顶,顶至钢板平直的形状;再将千斤顶退回,此时钢板弹簧应恢复至原来的形状。试验可以证明,钢板弹簧的弹性符合要求。
汽车的钢板弹簧是一个工作条件比较特殊的工件,一般是不做修复使用的。在无法购买的条件下,笔者成功地进行了一次65Mn钢板弹簧的修复,效果良好。
为了确保焊接的质量,65Mn由于焊后需要热处理,故焊接材料应选择与板簧相同的材料,即必须选用65Mn弹簧钢。由于没65Mn钢焊条,故不能用焊条电弧焊焊接,只能选用气焊或钨极氩弧焊。
图2为焊接钢板弹簧时所用的定位方式。在钢板弹簧下面垫上四块高低不同的物体,上面压上两块重物,其质量应在15kg以上,以保证工件的牢固。
以上工作做好以后,即可进行焊接。重申一下:焊接材料取一个废旧的螺旋弹簧(必须是65Mn钢),以保证化学成分相同;预热温度取250~350℃;为了预热方便,采用气焊方法焊接为宜。焊接前应将坡口两侧50mm内清洗整理干净,不得有油污和铁锈。
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