汽车框架

车架由前部和后部两部分组成。它们连接到前后的硬壳式车身上。前框架包含前悬架、防倾杆、前行李箱、前保险杠和大灯。后框架容纳后电机、电池、后悬架、防倾杆、后行李箱、后保险杠和尾灯。框架设计基于所有平面的完全三角剖分。三角剖分是将具有复杂配置的多边形区域划分为一组三角形的过程。这种设计的优点是它结合了轻便和高刚度和强度。在设计框架时，考虑了载荷传递区域。这些区域包含将负载均匀分布在框架的所有部分的节点。为了增加后框架的刚度，在减震器安装座之间安装了横杆。框架由结构铝合金 6061 制成。与其他金属相比，铝具有许多优点：重量轻、强度高、焊接性好、耐腐蚀性、耐温度变化。合金 6061 具有良好的机械性能组合。它能够在失效前承受很大的负载。拉伸强度为 310 MPa。它的弹性模量为 68.9 GPa。合金 6061 经过热处理以提高强度。回火后变得更强。这种合金很容易通过焊接连接，很容易通过铣削、钻孔加工，并且很容易变形成所需的形状。合金 6061 具有 2.7 g/cm3 的低密度。具有良好的耐腐蚀性。铝合金的高耐腐蚀性是由于 Al2O3 氧化膜的形成。它与引起金属腐蚀的元素不发生反应。镁 （Mg） 和硅 （Si） 用作主要合金元素。它们赋予合金强度和耐腐蚀性。由于含铜量，合金 6061 的耐腐蚀性略低于其他类型的合金（5052，不含铜）。合金 6061 具有良好的耐浓硝酸以及氨和氢氧化铵的腐蚀性能。合金 6061 的化学成分：97.9% 铝、0.6% 硅、1% 镁、0.2% 铬、0.28% 铜。框架使用标准轮廓使组装过程更容易。框架设计由简单的元素组成：圆管、方管、角钢、板。这种类型的设计成本低。它更容易操作和维修。由于管子之间的距离很大，框架内部的部件更容易安装和拆卸。管子的圆形可以很好地分配负载。高负载场所的框架部分由直径为 40 mm、壁厚为 5 mm （Ø40x5 mm） 的管道制成。负载较低的地方的截面由直径较小的 30 mm、壁厚为 3 mm （Ø30x3 mm） 的管道制成。电池和电机的连接位置由 55 毫米的方管和 5 毫米（55x5 毫米）的壁厚制成。悬架臂的连接处由 8 毫米厚的板制成。为了增加框架的强度和刚度，将 6 毫米厚的角撑板焊接到管道的接头上。管道的开口端经过焊接，以防止水和污垢进入管道。这是使用 1.5 mm 厚的铝板方形坯料完成的。焊接前，将管道切割成图纸的尺寸并进行标记。切割后，将管段放置在焊接台钉上。坐标根据图纸中的尺寸确定管道的位置，用特殊设备固定管道。磁性方块用于设置所需的角度。然后用几个焊点固定管段。检查完所有尺寸和角度后，对所有接缝进行最终焊接。所有接缝都按顺序从一侧绕过到另一侧，以避免出现间隙。只有严格遵守图纸和高质量焊接，框架的强度和完整性才足够。在准备用于焊接的框架部件时，要特别注意元件的安装。确保部件沿接头的整个周边相互均匀粘附，并保证最小间隙。这消除了结构中不必要的应力，确保了高质量的接缝和框架的适当强度。由铝合金 6061 制成的方形和圆形横截面的管道在氩惰性气体环境 （MIG） 中使用自耗电极的半自动脉冲电弧焊方法焊接在一起，在框架中形成坚固的永久接头。

与钢相比，铝及其合金具有特定的性能，这使得它们的焊接过程相对困难。这些特性包括以下内容：形成孔的趋势;高导热性，对氧的高亲和力，形成稳定的氧化物 Al2O3 以覆盖零件表面的薄膜形式;氧化膜的熔点 （2050 °C） 明显超过铝的熔点 （660 °C）;线性膨胀系数高;容易形成冷热裂纹;氧化膜的密度超过金属本身的密度，与母材相比，焊接接头的强度性能降低;流动性;加热时突然从固态转变为液态;焊接时对氢气的高吸收性。铝在焊接方面非常反复无常，因为它有一层氧化膜。氧化物的熔点为 2050 °C。 因此，为了用电弧击穿它，需要大电流。但铝本身在 600 °C 后在氧化物下熔化。 事实证明，在高焊接电流下：液体浴向两侧分散;电弧难以控制;底切和烧伤的数量增加。如果电流减小，将无法烧穿氧化膜 - 所有填充金属将留在表面，不会与贱金属熔合。这将使关节变弱，而不是气密。因此，使用了可以在焊接过程中自动改变电流的 MIG 装置。在大电流下烧穿氧化物，在小电流下焊接母材。这种模式称为脉冲。使用 MIG 方法焊接铝合金 6061，使用通用 MM215 装置。该焊机的焊接电流为 20 至 230 A，电压为 240 V，重量约为 29 kg。它配备了简化焊接参数设置的技术。它还具有软启动焊接的功能。焊接过程是使用焊工手动控制的焊枪进行的。ER4043 铝填充丝自动送入。由于铝是熔融形式的液态金属，因此连接是在较低的位置进行的。在 MIG 中电弧燃烧过程中发生的最重要的过程是电极丝的熔化金属转移到熔池中。该过程的性质受保护气体环境的成分、电流、电弧电压、电极丝的材料和直径等因素的影响。根据这些条件，熔化材料以短脉冲进入熔池。通过填充焊丝，最佳数量的合金元素和脱氧剂进入熔池，从而确保良好的连接。交流电模式允许您在焊接周期内自动切换电流的极性。结果，在循环开始时，氧化膜被破坏，在下一个循环中，实现了铝的深度和致密熔合。设置电流的极性和平衡允许您调整清洁区域和穿透深度。未来焊缝的质量取决于工件表面的准备。在工作之前，每个产品都经过清洁，即使其表面没有可见的油、碎屑或其他污染物的痕迹。氧化膜通过机械和化学方式去除。表面经过机械清洗，然后是铝的工作表面用溶剂（丙酮、汽油、石油溶剂油）处理，然后在焊接循环前将产品干燥。对于机械清洁方法，使用砂纸和钢丝刷。对于化学方法，使用碱性溶剂，然后用热水和冷水冲洗并干燥工件。所有焊缝均具有最高质量，并具有完全熔透。焊缝完全环绕管道的周长。焊接后，去除焊道，磨掉尖锐的角落和边缘，研磨所有表面。通常，焊接后，焊缝附近的性能约为整个金属强度的 40%。因此，为了赋予强度，框架经过热处理 - 回火。热处理后，框架上覆盖有保护性底漆。