主機(jī)廠螺柱焊質(zhì)量

1、螺柱焊質(zhì)量穩(wěn)定性汽車車身螺柱焊接質(zhì)量穩(wěn)定性1.概述通常，汽車上的內(nèi)外飾件、線束、地毯和油管、制動油管（如圖1.）、隔熱板、導(dǎo)流板等附件與車身鈑金的安裝聯(lián)接主要是靠螺柱螺母來實現(xiàn)的，各種附件安裝件約40多種，所需螺柱也多達(dá)100多顆。螺柱與鈑金件采用凸焊或螺柱植焊的方式焊接固定，其在汽車制造中的用量日趨增長，應(yīng)用亦已趨成熟。 圖1. 制動油管固定件的焊接螺柱位置凸焊焊接是在螺柱的焊接端上預(yù)先加工出一個或多個凸點(diǎn)，使凸點(diǎn)與鈑金件表面接觸加壓、通電、熔化，從而形成焊點(diǎn)的電阻焊接方法。鈑金件與螺柱焊接位置需開孔，焊接時移動板件到凸焊電極上定位焊接。同種螺柱焊接不同板厚，穩(wěn)定性相應(yīng)會有變化。螺柱焊接是在

2、螺柱的焊接端上預(yù)先加工成凸臺或尖角，使尖角與鈑金件表面接觸通電、熔化、加壓，從而形成焊縫的電弧焊接方法。螺柱焊接是將焊槍移動到焊接工件處定位焊接。同種螺柱焊接不同板厚，穩(wěn)定性相應(yīng)能保證。由于螺柱焊焊接技術(shù)具有快速、可靠、工序簡化、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，它已逐步替代凸焊，并普及應(yīng)用于汽車焊接生產(chǎn)過程中。2.螺柱焊接原理汽車行業(yè)的螺柱為M8以下，所需焊接功率小，因此，生產(chǎn)中實際應(yīng)用的多為拉弧逆變式螺柱焊機(jī)，遵循電弧焊接原理。 螺柱焊接時，先用焊槍壓住板件，構(gòu)成電流回路；再扣動扳機(jī)，半自動焊槍內(nèi)部的伺服電機(jī)通電，并在焊槍內(nèi)部形成磁場，把焊槍的導(dǎo)電嘴以及整個焊釘向后提升，焊釘脫離板件，引出小電流

3、；此時焊釘與板件間形成電弧維持回路，然后再引出大電流，釋放的熱量熔化板件；達(dá)到設(shè)定的焊接時間后，伺服電機(jī)反向通電，產(chǎn)生反向磁場力推動焊釘，將螺柱壓入熔池里，完成整個焊接過程（如圖2.）。 圖2.螺柱焊接的階段劃分螺柱焊機(jī)主要構(gòu)成：主機(jī)、控制器、焊槍、焊接線、接地線等部分（如圖3.）。 圖3.螺柱焊機(jī)的主要構(gòu)成3.螺柱焊接應(yīng)用缺陷汽車裝配時主要采用扭力矩扳手在螺柱上進(jìn)行擰緊安裝螺母，擰緊對螺柱產(chǎn)生一定的拉拔力，如果焊接質(zhì)量不好，螺柱被從焊接面撕拉脫落。據(jù)統(tǒng)計脫落發(fā)生率高達(dá)萬分之十（10%），因此帶來大量的CO2焊機(jī)返工補(bǔ)焊作業(yè)問題，從而嚴(yán)重影響車身的美觀性。為解決裝配過程中出現(xiàn)脫焊問題，提高螺柱

4、焊的焊接質(zhì)量，經(jīng)過對螺柱焊接的工藝過程進(jìn)行深入分析研究，發(fā)現(xiàn)焊接后的虛焊、過焊、偏弧等幾種焊接缺陷是造成螺柱脫落的原因（如圖4.）。1.虛焊：所謂“焊接虛焊”,就是指當(dāng)按設(shè)定的扭矩擰緊時，螺柱從焊接處斷裂脫落現(xiàn)象，主要是焊接強(qiáng)度不夠。虛焊表現(xiàn)為焊接氣孔多和焊接縫窄。而虛焊的產(chǎn)生主因是螺柱伸出長度，提升高度，提升時間，引弧電流，引弧時間，焊接電流，焊接時間，下壓時間等焊接參數(shù)設(shè)置不當(dāng)所引發(fā)的。焊接氣孔：如果焊接時的下壓力小、下壓時間長，結(jié)果會導(dǎo)致焊接產(chǎn)生的氣體未及時排除，從而造成焊接氣孔多，焊接疏松。焊接縫窄：螺柱伸出長，提升時間不夠；或焊接電流小，焊接時間短；焊接熔深淺，焊縫窄。2.過焊：所謂

5、“焊接過焊”，就是指焊接處的板件在焊接后呈現(xiàn)凸出或燒穿現(xiàn)象。過焊的產(chǎn)生主要是由焊接電流參數(shù)設(shè)置過大或焊接時間過長引發(fā)的。3.偏?。核^“偏弧”，主要是指由于外界因素影響，焊縫不對稱。 圖4. 螺柱焊的幾種焊接缺陷4.焊接質(zhì)量的影響因素通過對焊接缺陷及其成因的分析，并結(jié)合實際生產(chǎn)中的焊接質(zhì)量情況，我們發(fā)現(xiàn)由“虛焊”和“過焊”兩種缺陷所造成的脫焊，其總比重僅約占10%，而90%的脫焊則是因為焊接偏弧造成的。由于通過優(yōu)化設(shè)備參數(shù)的方法就可以避免虛焊和過焊，所以，本文謹(jǐn)對實際可能造成焊接偏弧的螺柱、產(chǎn)品設(shè)計、夾具設(shè)計等主要致因重點(diǎn)分析，制定并實施改善措施，提升了螺柱焊接質(zhì)量。以下分析謹(jǐn)供同行分享和參考

6、。1.螺柱對焊接質(zhì)量的影響由于焊接的特殊性，螺柱與母材焊接后的焊接區(qū)存在一定的減弱。一般螺柱底端直徑設(shè)計大于柱體，焊接面積大于螺柱的面積，以此保證焊接的強(qiáng)度不小于螺柱本體強(qiáng)度。螺柱焊釘根部焊接位置的形狀一般設(shè)計成錐型面或球型面（如圖5. 特殊的T型釘除外）。通常國內(nèi)汽車行業(yè)應(yīng)用的多為錐角形式，起引弧和排出焊接產(chǎn)生氣體的作用。如果螺柱制造的錐角不在螺柱中心，焊接電流會偏離螺柱中心，從而會造成焊接縫偏離底端中心，形成偏弧缺陷。 圖5. 螺柱焊釘根部焊接位置的形狀2.結(jié)構(gòu)件形狀對焊接質(zhì)量的影響螺柱與被焊接件表面相互垂直狀態(tài)下焊接，具有最佳的焊接質(zhì)量。而汽車車身金屬結(jié)構(gòu)件設(shè)計時，未考慮螺柱焊工藝質(zhì)量的

7、特殊性，所以車身結(jié)構(gòu)件形狀對螺柱焊接質(zhì)量影響較大。結(jié)構(gòu)件的形狀設(shè)計應(yīng)盡量避免螺柱在弧面上焊接。因為焊槍的垂直角度儀是通過焊槍螺柱回退距離感應(yīng)的，螺柱在弧面上焊接，不垂直狀態(tài)下，角度儀誤認(rèn)的回退距離滿足設(shè)定值，焊接時則產(chǎn)生偏弧缺陷。（如圖6.） 圖6.弧面焊接結(jié)構(gòu)件的形狀設(shè)計要充分考慮到螺柱焊槍的尺寸，以避免出現(xiàn)焊接螺柱與搭接板距離小于防飛濺套半徑尺寸（如圖7.）。否則，焊接時會出現(xiàn)螺柱與焊接面不垂直，從而產(chǎn)生焊接偏弧。 圖7. 焊接螺柱與搭接板的距離結(jié)構(gòu)件的形狀設(shè)計應(yīng)能保證螺柱焊在實施時可以有選擇折疊面中間的余地，以此來避免焊接在折疊上，造成焊接偏?。ㄈ鐖D8.）。 圖8. 金屬零部件的折疊邊3

8、.夾具結(jié)構(gòu)對焊接質(zhì)量的影響車身結(jié)構(gòu)件在固定夾緊狀態(tài)下進(jìn)行焊接，夾具在設(shè)計時，一般會考慮可夾持性，而忽略可焊接性。這也影響螺柱焊接質(zhì)量由于螺柱焊接時，通常都是焊槍先下壓焊釘接觸板件，焊槍自動提升螺柱，進(jìn)行焊接。相對板料厚度為0.8mm及以下的結(jié)構(gòu)件，受到焊槍下壓后會存在下凹，螺柱提升過程時，板件回彈，造成引弧距離不夠，形成偏弧。所以，對于板料厚度為0.8mm及以下的結(jié)構(gòu)件，夾具設(shè)計應(yīng)考慮到在焊接背面設(shè)計支撐（如圖9.），以避免板件回彈產(chǎn)生焊接偏弧。 圖9. 焊接面的背面設(shè)計的支撐 螺柱與焊接面在垂直狀態(tài)下焊接效果最好。因此，為了保證人工焊接位置的定位精度和垂直度，夾具設(shè)計相應(yīng)螺柱焊槍的定位導(dǎo)向套

9、裝置。而定位導(dǎo)向套的大小和垂直度，亦會造成焊接狀態(tài)不垂直，產(chǎn)生焊接偏弧。因此，夾具上的定位導(dǎo)向套外徑要大于焊槍的防飛濺套外徑約0.50.8mm，且必須保證與焊接表面垂直。4.材質(zhì)對焊接質(zhì)量的影響碳鋼類材料屬于鐵磁體，具有在外磁場作用下，產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，且強(qiáng)度大小隨外磁場變化而變化，并還具有外磁場撤除、仍有剩磁的特性。電弧焊接時，周圍將產(chǎn)生磁場，磁場在電弧軸線四周的分布對稱，電弧穩(wěn)定規(guī)則。當(dāng)焊接電弧周圍存在強(qiáng)鐵磁體導(dǎo)致磁場不均勻時，電弧中心將會偏離軸線，偏向一側(cè)，從而產(chǎn)生偏弧缺陷，稱做磁偏吹。夾具通常采用碳鋼制造而成，經(jīng)過機(jī)加工、焊接，會不同程度被磁化。螺柱焊接時，剩余磁力線流經(jīng)工件與電弧電流所

10、產(chǎn)生的磁力線相疊加，磁場大的一側(cè)會產(chǎn)生推力，將電弧推向磁場小的一側(cè)，造成偏弧。車身結(jié)構(gòu)件應(yīng)用碳鋼類材料，當(dāng)幾何形狀不對稱時，焊接電流流經(jīng)工件、電弧和螺柱時，電流導(dǎo)通走最快的通路，會被電磁場干擾所引起的電弧“偏吹”到局部集中方向，造成偏弧。對于以上兩種情況，可以采用如下圖10.所示的方法加以調(diào)整或增加接地線位置及數(shù)量來消除。 圖10.消除磁偏吹”的方法設(shè)計螺柱導(dǎo)向套時，為便于工件焊接螺柱后能輕松從夾具中取出，通常會將部分焊槍導(dǎo)向套設(shè)計成半圓型或開個缺口。此種設(shè)計結(jié)果會導(dǎo)致電弧磁力線集中到半圓型導(dǎo)套上，電弧偏向半圓型導(dǎo)套一側(cè)，造成偏弧。對于此種情況，可以采用將半圓型改成整圓形，或者更換導(dǎo)向套為銅合金或尼龍等材料，仍保持半圓型的方法，則可能給予消除偏弧缺陷（如圖11.）。 圖11. 可以消除偏弧缺陷的兩種焊槍導(dǎo)向套5.結(jié)束語通過對汽車車身螺柱焊接的焊接質(zhì)量