轿车白车身螺柱焊焊接工艺

2018年11月14日21:17:16 发表评论 122 次

随着汽车工业的不断发展,人们对 螺柱焊的认识更加深化,螺柱焊技术得到了更广泛的应用和更快的发展。 螺柱焊接技术发展到今天,已经成为西方发达国家的一种基本的热加工方法,螺柱 (焊钉) 的焊接大约 80% 以上是通过螺柱焊机完成的 。 轿车车身与车内各个部件 、 仪表 、装饰件之间主要是靠焊接在车身上的各类螺柱和销钉连接固定的 , 每辆车上的焊接螺柱和销钉有数百个 ,螺柱焊之所以得到如此快速的发展和利用 ,主要是由其焊接特点所决定的 。

( 1 ) 焊接在瞬间完成 , 提高了焊接工作效率 ;

( 2 ) 材料的适应性强 , 可适用于多种金属材质 ;

( 3 ) 热影响区小 , 焊接母材变形小 ;

( 4 ) 操作简单 ,焊接工人经过简单培训即可操作 。将金属螺柱或类似的其他金属紧固件 (栓、 钉等 )焊到工件上去的方法叫做螺柱焊 。 螺柱焊机按照焊接原理分为 电弧螺柱焊机和电容放电螺柱焊机两大类 ,前者以弧焊整流器作为电源进行焊接 , 后者则以电容器贮存的能量瞬间放电而进行焊接 。汽车中螺柱和螺钉焊接选用的是电容放电拉弧螺柱焊机 。 主要是由于

电容放电 拉弧式螺柱焊机自身特点决定的。

1 焊接工艺参数及影响焊接的因素

在汽车生产中 , 由于受到现代化生产线及批量生产的需求 , 电容放电 拉弧式螺柱焊在汽车行业中得到了很大的发展 。

焊接黑色金属时 , 采用 “直流正接 ”,这样可以增加熔深 。 因为焊接时 , 阳极的温度高于阴极的温度 。 若焊接铜 、 铝及其合金时 , 则应 “直流反接 ”,这样可以利用正离子的轰击雾化作用 , 清除工件表面的氧化层 , 提高焊接质量 。

电容放电螺柱焊机的焊接热输入由充电电压 、 放电电流与放电时间决定 。 放电电流随充电电压而变化 , 成正比关系 , 放电时间由设备本身给定 。 采用电容放电螺柱焊时 , 要根据被焊螺柱的材质 、 螺柱直径和选用的 焊接方法确定工艺要求 , 螺柱直径越大 , 所需的放电电流越大 , 相应的充电电压越高 (图 1 ),从而确定充电电压值 , 调节好充电电压值就确定了焊接热输入 。 为了保证良好的螺柱焊质量 ,需要制定合理的参数以满足要求 。 下面以 M5 mm× 14.2 mm 的 螺柱焊接为例 , 介绍工艺参数及参数对焊接质量的影响 。

1.1 试验条件及方法

1.1.1 设备的选择

焊机 : Emhart 电容放电拉弧螺柱焊机 ;

焊枪 : PK650 ;

其他 : 100 mm× 400mm× 1.0 mm 的 DC01 钢板 ;M5 mm× 14.2 mm 的螺柱 。

1.1.2 参数的选择

依据经验公式 I w = 焊接面直径 × 110 ( A ), t w =I w ×0. 04 ( ms ),确定 3 组参考数据 :

①540 A , 35 ms ;

②580 A , 25 ms ;

③620 A , 20 ms 。

根据焊后的 54 个螺柱质量得出如下结论 :

( 1 ) 随着焊接时间的延长 ,合格率在不断地提高 ;

( 2 ) 在达到某一定数值前 , 随着焊接电流的增大 , 不合格数不断地增加 , 而后随着焊接电流的继续增大 ,不合格率在不断地降低 。

通过试验证明 : 用 M5 mm× 14.2 mm 的螺柱焊接DC01 板材 , 采用 630 A , 35 ms 的焊接工艺参数 , 可以取得满意的焊接质量 。

电容放电拉弧式螺柱焊在充电电压一定的情况下 ,焊接电流和焊接时间合理的搭配可以取得高质量的焊接接头 。

1.2 影响焊接的因素

在生产中 , 除了确定合理的焊接工艺参数外 , 焊接质量还与焊枪内螺柱与板件的角度 、 螺柱下降的时间 、 焊枪喷嘴内的清洁度 、 夹持器与防溅套的同心度 、地线接法等有很大的关系 。

1. 2.1 地线接法

地线位置的正确接法对螺柱焊接质量有非常重要的影响 。地线的位置直接影响着螺柱焊的 磁偏吹 。 磁偏吹导致螺柱有效贴合的焊接面减小 ,影响焊接接头的强度 。如地线接触不良 ,除了会影响焊接质量 ,还会影响生产的效率 ,因此在接地线时要充分考虑到磁偏吹的问题 。单工位多把焊枪时 , 接地线 、 测量线可串联也可并联 ; 多工位多电极采用并联 。

1. 2.2 夹持器与防溅套同心度

夹持器与防溅套的同心度影响着螺柱焊接的位置 ,同时 , 当防溅套与板件垂直接触时 , 由于不同心会导致螺柱焊偏 , 螺柱焊接面只有少部分接触 , 影响焊缝强度 , 因此 , 平时要做好充分的保养与检修 , 保证其同心度 。

1. 2.3 焊枪喷嘴内清洁度等因素

焊枪内 (夹持器 、 防溅套 ) 的清洁度 , 对螺柱的焊接有一定的影响 ,焊渣的存在影响到手动枪螺柱的装配 、 焊后的螺纹质量等 , 因此要做好焊枪内的清洁 。螺柱焊在操作时要保证防溅套与所焊板件垂直接触 ,如图 2 所示 。

除了以上的因素外 , 螺柱的起 、落时间也直接影响到电弧及螺柱焊的质量。

2 螺柱焊的质量检验

螺柱焊在焊接过程一般会出现 : 一侧熔化、气孔、熔化不完全 (电弧长度不够 )、烧穿 、 裂纹 、 气孔等缺陷 , 部分表面质量缺陷通过目视可以清楚地判断 。 对于螺柱焊接头的强度检验一般采用负荷进行检测 , 依据不同材质弯曲的不同角度 , 用于检测焊接质量 (图 3 ),检测是否存在虚焊等现象 。

对于低碳钢 , 用套筒或者皮锤敲击螺柱 , 使弯曲角度 α= 15° 左右 , 目视检测要求无裂纹 , 同时检测与工件接触面是否有飞溅 、 孔洞等缺陷 。

对于螺柱焊接头强度 , 通过拗力扳手或皮锤敲击螺柱 , 使螺柱弯曲角 α= 90° , 当螺栓从钣金上分离开后 ,观察其熔合状况 :

( 1 ) 断裂处在法兰面以下 , 断面上连有母材金属 ,与法兰面焊接处钣金撕裂 , 即合格 ;

( 2 ) 断裂部位在其法兰以上部位 , 螺柱法兰面留在钣金上 , 折断出现在螺柱位置 , 即合格 ;

( 3 ) 断裂部位出现在焊缝区 , 断裂端面含有部分母材或无母材金属 , 呈虚焊或者法兰面熔合不均匀 ,即不合格 。

3 结语

螺柱焊焊接工艺参数的选取 , 除了要设定合适的充电电压 , 选取合适的焊接电流和焊接时间外 , 地线位置 、 夹持器等对螺柱焊焊接质量的影响也较为重要 。 试验证明 : M5 mm× 14.2 mm 的螺柱 , 焊接 DC01板材采用 630 A 、 35 ms 的工艺参数可以获得良好的焊接质量 。 随着螺柱焊在汽车整车厂内应用的不断增多 ,螺柱焊的质量也将得到进一步的提高 。

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