载重卡车铝合金燃油箱.doc

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1、载重卡车铝合金燃油箱焊接技术研究及产业化开发摘要：本文介绍了载重卡车铝合金燃油箱焊接技术，对该产品的焊接结构、焊接工艺、焊接夹具等方面进行了系统的研究，使批量生产的载重卡车铝合金燃油箱质量、成本和制造技术达到了国际先进水平。关键词：载重卡车、焊接、铝合金、燃油箱前言采用铝合金制造汽车燃油箱，具有耐腐蚀、重量轻、产品生命周期内经济效益好、材料的再生利用率高等优点，符合目前国际上汽车生产向绿色制造、减少有限资源消耗、节能、环保方向发展的趋势。2000年起国外的大容积汽车燃油箱已普遍采用铝合金制造，欧洲

2、与美国目前生产的重型卡车中几乎100%采用铝合金燃油箱，同时随着大马力发动机的使用，燃油箱容积在不断增大，国内传统的电阻焊燃油箱已不能满足使用寿命的要求，因此，研究铝合金燃油箱产品及其制造技术非常必要。该项目2002年立项，03年完成产品开发，05年在生产线上生产出鼓型铝合金燃油箱，装配在一汽新研制的J6卡车上参加了上海汽车展，经过不断改进提高，到2007年底实现了年产6万辆铝合金燃油箱的能力，产品质量、成本在国际上都具有竞争力。图1铝合金燃油箱外型（鼓形）项目开发的铝合金汽车燃油箱，基本结构为鼓

3、形，见图1，本体与端盖、隔板均为球状曲面，端盖与本体的联接为插入式结构。一、卡车燃油箱国内外发展水平载货卡车传统上采用电阻焊（缝焊）工艺的燃油箱，该种焊接方法的设备、工艺简单，对零件要求不严格，但随着燃油箱容积的增大，截面尺寸同时也增大，使端盖的刚性下降，当燃油箱使用时受到油的冲击，端盖会产生变形，在焊缝处产生一个弯曲的力。燃油箱下部受到液体的压强较大，弯曲一定次数后会在下部焊缝处产生裂纹。因此对于大容积，大截面燃油箱的焊接，采用传统的缝焊工艺是不能满足强度要求的。并且缝焊工艺在大容积燃油箱上应用

4、不能通过强度试验，必须改为对接接头的电弧焊结构。该种结构的端盖环焊缝工作时主要承受拉应力，燃油箱的刚性也好，寿命会大大提高，但制造难度增加，需要采用自动化焊接才能保证焊接质量，因此很多国外生产的电弧焊结构的燃油箱为圆桶形的，主要原因是方型燃油箱的自动化焊接难度较大，但圆桶形燃油箱不能很好的利用汽车的下部空间，在车上的美观性也不如方形燃油箱。随着国际上对汽车绿色制造、节能、环保要求的进一步提高，铝合金燃油箱开始投入应用，1980年欧洲生产出了第一只铝合金燃油箱，到2004年欧洲一年生产的铝合金燃油箱

5、多于40万只，容积最大达到1100升，奔驰、MAN公司生产的载货卡车燃油箱已100%采用铝合金制造。其优点是重量轻，仅为同容积钢燃油箱的40%；不需要油漆，生产过程环保；寿命长，可以达到十年不锈蚀，是同结构钢燃油箱的2倍以上；材料可以再生利用，铝合金燃油箱报废后材料再生利用率在85%以上。因此国际上载货卡车燃油箱的应用情况是：中、重型卡车采用铝合金材料，轻型卡车采用非金属材料。见图2。图2MAN卡车上装配的带脚踏板大容积鼓形铝合金燃油箱在燃油箱外形上，到2003年美国只能生产圆形铝合金燃油箱，见图

6、3，但已经着手开发方形的。韩国至今仍只生产四面为平面只有四个角是圆弧的铝合金燃油箱，只有欧洲开发的铝合金燃油箱大体上是方型，但其所有的面都是曲面，我们称其为鼓形，该形状的燃油箱外形美观、承载时受力状况好。方形和鼓形燃油箱制造困难的原因是方型燃油箱的自动化焊接难度较大，鼓形燃油箱焊接难度更大，因为要满足焊接质量要求，需要焊枪的姿态随时都要变化，对焊接夹具、零件精度要求也很高。图3美国卡车生产线上的圆形铝合金燃油箱（装车前带保护膜）二、产业化开发研究产品研发完成后，2004年开始进行批量生产铝燃油箱生

7、产准备，产品容积为400升，当时国内没有鼓形电弧焊结构燃油箱（钢、铝）应用的先例，很多问题需要研究解决，并且批量生产要全面考虑产品质量、生产效率、产品成本等各方面因素，在产业化开发中对以下问题进行了试验研究，并开发了专用设备。1、端盖、隔板成型端盖与隔板成型采用拉延工艺，不产生压边废料，以提高材料利用率，隔板上的孔直接冲出来。端盖收口采用模具收口，经过反复试验研究，解决了四个角出褶的问题后，端盖质量可以满足焊接工艺要求，实现了端盖与隔板的大批量生产。2、本体折弯、焊接直缝、鼓形截面成型将尺寸合适的

8、铝板在折弯机上初成型，采用熔化极氩弧焊（MIG焊）自动焊机焊接直焊缝，形成一个近似于方形的筒体。鼓形的成型难度较大，要保证成型后尺寸稳定，必须使铝板产生一定的塑性变形，根据材料的机械性能，计算得到本体塑性变形量要达到1.5—3%,这样还可以使本体的刚性、强度提高。经过对各种方案论证，采用了专用设备配模具内胀成型的方案，当产品变化时更换模具即可。如图4。图4本体胀型专机（鼓形成型）采用内胀成型效率高，胀型后尺寸一致性好，可以满足后续的焊接工序要求，生产效率高，设备投资相对较小。经生产