主機(jī)廠(chǎng)螺柱焊質(zhì)量

1、螺柱焊質(zhì)量穩(wěn)定性汽車(chē)車(chē)身螺柱焊接質(zhì)量穩(wěn)定性1.概述通常，汽車(chē)上的內(nèi)外飾件、線(xiàn)束、地毯和油管、制動(dòng)油管（如圖1.）、隔熱板、導(dǎo)流板等附件與車(chē)身鈑金的安裝聯(lián)接主要是靠螺柱螺母來(lái)實(shí)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(chē)制造中的用量日趨增長(zhǎng)，應(yīng)用亦已趨成熟。 圖1. 制動(dòng)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(gè)或多個(gè)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(kāi)孔，焊接時(shí)移動(dòng)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(huì)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(tái)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(dòng)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(jiǎn)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(chē)焊接生產(chǎn)過(guò)程中。2.螺柱焊接原理汽車(chē)行業(yè)的螺柱為M8以下，所需焊接功率小，因此，生產(chǎn)中實(shí)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(shí)，先用焊槍壓住板件，構(gòu)成電流回路；再扣動(dòng)扳機(jī)，半自動(dòng)焊槍內(nèi)部的伺服電機(jī)通電，并在焊槍內(nèi)部形成磁場(chǎng)，把焊槍的導(dǎo)電嘴以及整個(gè)焊釘向后提升，焊釘脫離板件，引出小電

3、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(xiàn)、接地線(xiàn)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(chē)裝配時(shí)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(duì)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(jì)脫落發(fā)生率高達(dá)萬(wàn)分之十（10%），因此帶來(lái)大量的CO2焊機(jī)返工補(bǔ)焊作業(yè)問(wèn)題，從而嚴(yán)重影響車(chē)身的美觀(guān)性。為解決裝配過(guò)程中出現(xiàn)脫焊問(wèn)題，提高螺柱焊的焊接質(zhì)量，經(jīng)過(guò)對(duì)螺柱焊接的工藝過(guò)程進(jìn)行深入分析研究，發(fā)現(xiàn)焊接后的虛焊、過(guò)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?cái)Q緊時(shí)，

4、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(zhǎng)度，提升高度，提升時(shí)間，引弧電流，引弧時(shí)間，焊接電流，焊接時(shí)間，下壓時(shí)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(shí)的下壓力小、下壓時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致焊接產(chǎn)生的氣體未及時(shí)排除，從而造成焊接氣孔多，焊接疏松。焊接縫窄：螺柱伸出長(zhǎng)，提升時(shí)間不夠；或焊接電流小，焊接時(shí)間短；焊接熔深淺，焊縫窄。2.過(guò)焊：所謂“焊接過(guò)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(guò)焊的產(chǎn)生主要是由焊接電流參數(shù)設(shè)置過(guò)大或焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(duì)稱(chēng)。 圖4

5、. 螺柱焊的幾種焊接缺陷4.焊接質(zhì)量的影響因素通過(guò)對(duì)焊接缺陷及其成因的分析，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的焊接質(zhì)量情況，我們發(fā)現(xiàn)由“虛焊”和“過(guò)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?yàn)楹附悠≡斐傻?。由于通過(guò)優(yōu)化設(shè)備參數(shù)的方法就可以避免虛焊和過(guò)焊，所以，本文謹(jǐn)對(duì)實(shí)際可能造成焊接偏弧的螺柱、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)等主要致因重點(diǎn)分析，制定并實(shí)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。1.螺柱對(duì)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(jì)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

6、焊接位置的形狀一般設(shè)計(jì)成錐型面或球型面（如圖5. 特殊的T型釘除外）。通常國(guó)內(nèi)汽車(chē)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(huì)偏離螺柱中心，從而會(huì)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(duì)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(chē)車(chē)身金屬結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，未考慮螺柱焊工藝質(zhì)量的特殊性，所以車(chē)身結(jié)構(gòu)件形狀對(duì)螺柱焊接質(zhì)量影響較大。結(jié)構(gòu)件的形狀設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免螺柱在弧面上焊接。因?yàn)楹笜尩拇怪苯嵌葍x是通過(guò)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

7、回退距離滿(mǎn)足設(shè)定值，焊接時(shí)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(jì)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(shí)會(huì)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(jì)應(yīng)能保證螺柱焊在實(shí)施時(shí)可以有選擇折疊面中間的余地，以此來(lái)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.夾具結(jié)構(gòu)對(duì)焊接質(zhì)量的影響車(chē)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(jì)時(shí)，一般會(huì)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(shí)，通常都是焊槍先下壓焊釘接觸板件，焊槍自動(dòng)

8、提升螺柱，進(jìn)行焊接。相對(duì)板料厚度為0.8mm及以下的結(jié)構(gòu)件，受到焊槍下壓后會(huì)存在下凹，螺柱提升過(guò)程時(shí)，板件回彈，造成引弧距離不夠，形成偏弧。所以，對(duì)于板料厚度為0.8mm及以下的結(jié)構(gòu)件，夾具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到在焊接背面設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)相應(yīng)螺柱焊槍的定位導(dǎo)向套裝置。而定位導(dǎo)向套的大小和垂直度，亦會(huì)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(duì)焊接質(zhì)量

9、的影響碳鋼類(lèi)材料屬于鐵磁體，具有在外磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，且強(qiáng)度大小隨外磁場(chǎng)變化而變化，并還具有外磁場(chǎng)撤除、仍有剩磁的特性。電弧焊接時(shí)，周?chē)鷮a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)在電弧軸線(xiàn)四周的分布對(duì)稱(chēng)，電弧穩(wěn)定規(guī)則。當(dāng)焊接電弧周?chē)嬖趶?qiáng)鐵磁體導(dǎo)致磁場(chǎng)不均勻時(shí)，電弧中心將會(huì)偏離軸線(xiàn)，偏向一側(cè)，從而產(chǎn)生偏弧缺陷，稱(chēng)做磁偏吹。夾具通常采用碳鋼制造而成，經(jīng)過(guò)機(jī)加工、焊接，會(huì)不同程度被磁化。螺柱焊接時(shí)，剩余磁力線(xiàn)流經(jīng)工件與電弧電流所產(chǎn)生的磁力線(xiàn)相疊加，磁場(chǎng)大的一側(cè)會(huì)產(chǎn)生推力，將電弧推向磁場(chǎng)小的一側(cè)，造成偏弧。車(chē)身結(jié)構(gòu)件應(yīng)用碳鋼類(lèi)材料，當(dāng)幾何形狀不對(duì)稱(chēng)時(shí)，焊接電流流經(jīng)工件、電弧和螺柱時(shí)，電流導(dǎo)通走最快的通路，會(huì)被電磁場(chǎng)干擾所引起的電弧“偏吹”到局部集中方向，造成偏弧。對(duì)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(xiàn)位置及數(shù)量來(lái)消除。 圖10.消除磁偏吹”的方法設(shè)計(jì)螺柱導(dǎo)向套時(shí)，為便于工件焊接螺柱后能輕松從夾具中取出，通常會(huì)將部分焊槍導(dǎo)向套設(shè)計(jì)成半圓型或開(kāi)個(gè)缺口。此種設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)導(dǎo)致電弧磁力線(xiàn)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(duì)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(yǔ)通過(guò)對(duì)汽車(chē)車(chē)身螺柱焊接的焊接質(zhì)量的改善與應(yīng)