汽車白車身焊點(diǎn)虛焊的控制

1、汽車白車身焊點(diǎn)虛焊的控制曾繁利（柳州柳新汽車沖壓件有限公司，廣西 柳州）摘要：根據(jù)筆者在汽車車身制造企業(yè)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)白車身焊點(diǎn)虛焊的主要影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，并從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的角度介紹了虛焊的控制方法和監(jiān)察機(jī)制，對(duì)白車身焊接質(zhì)量保證有較好的參考意義。關(guān)鍵詞：白車身 焊點(diǎn)虛焊 控制概述在汽車安全保證體系中，白車身的焊接強(qiáng)度保證是重要的一環(huán)，它直接影響到車身的強(qiáng)度和安全性能。汽車白車身制造中有7090%的工作量采用了點(diǎn)焊方式，30005000個(gè)焊點(diǎn)將將數(shù)百個(gè)薄板沖壓件拼焊成一臺(tái)白車身，在實(shí)際點(diǎn)焊生產(chǎn)過程中，對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度影響最大同時(shí)發(fā)生最普遍的便是焊點(diǎn)虛焊，因此如何控制焊點(diǎn)虛焊，是白車身制造過程中

2、的一項(xiàng)重要課題。本文通過焊裝車間的生產(chǎn)實(shí)例，對(duì)焊點(diǎn)虛焊的主要影響因素進(jìn)行調(diào)查分析并提出實(shí)用的改善建議，供同行參考。焊點(diǎn)虛焊的表現(xiàn)形式及危害虛焊焊點(diǎn)外觀表現(xiàn)為焊點(diǎn)發(fā)白，經(jīng)焊點(diǎn)剝離試驗(yàn)后表現(xiàn)為焊點(diǎn)熔合度很小，無熔核或者熔核的直徑小于工藝要求的最小值(有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)環(huán)形熔核)，其本質(zhì)是板件的焊透率不足。虛焊焊點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度小于工藝規(guī)定值，焊接件強(qiáng)度會(huì)明顯下降，因此，必須避免虛焊的發(fā)生。虛焊的原因分析及對(duì)策1、焊接規(guī)范設(shè)置不合理焊接規(guī)范設(shè)定是否合理，直接影響到板件的焊透率，低碳鋼薄板焊接可參考表1（美國(guó)電阻焊機(jī)制造協(xié)會(huì)推薦規(guī)范）進(jìn)行初步設(shè)定。表1 低碳鋼推薦焊接規(guī)范在初步選定焊接規(guī)范后，要結(jié)合各個(gè)工位的實(shí)

3、際工況（如焊機(jī)、電纜老化狀況、板件材質(zhì)及搭接狀況等）進(jìn)行調(diào)整，驗(yàn)證焊點(diǎn)質(zhì)量合格后才能作為工位的實(shí)際生產(chǎn)執(zhí)行規(guī)范。以下是焊接規(guī)范設(shè)定的一些經(jīng)驗(yàn)和常見調(diào)整方式：1.1 不同厚度板件焊接白車身覆蓋件通常比內(nèi)板件要薄，為保證熔核有效連接不同厚度的板件，同時(shí)薄板不被焊穿，規(guī)范設(shè)定時(shí)要注意以下問題 ：兩層板焊接當(dāng)兩層板料厚度相差不大時(shí)（小于3:1），按薄板選擇工藝規(guī)范并稍微增大焊接電流或通電時(shí)間（5%10%）即可。當(dāng)焊接的兩層板料厚度比值較大（大于3:1）時(shí)，因熔核位于兩層板件總厚度的1/2位置，無法有效連接薄板，這時(shí)除按薄板選擇工藝規(guī)范并稍微增大焊接電流或通電時(shí)間（5%10%）之外，還需增大厚板一側(cè)的電

4、極頭直徑，使熔核往薄板一側(cè)偏移以保證焊點(diǎn)連接的有效性。 三層板焊接當(dāng)較厚的板料處于中間層時(shí)，可按薄板選擇工藝規(guī)范，但要適當(dāng)增加焊接電流，約增加，或者增加通電時(shí)間。當(dāng)較薄的板料處于中間層時(shí)，可按厚板選擇工藝規(guī)范，但要適當(dāng)減少焊接電流，約減少，或者減少通電時(shí)間。1.2鍍鋅板焊接鍍鋅鋼板因具有良好的抗腐蝕性能，普遍應(yīng)用于轎車車身制造，但與普通低碳冷軋板相比，其點(diǎn)焊焊接性能相對(duì)要差，不利于熔核形成，因此鍍鋅鋼板的點(diǎn)焊規(guī)范值要相應(yīng)的調(diào)大，一般焊接電流值增大25%50%，焊接時(shí)間增加50%100%，電極壓力增大10%25%。2、輸出電流損耗雖然參數(shù)設(shè)置達(dá)到規(guī)范要求，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，輸出端電流值往往會(huì)出

5、現(xiàn)了損耗，從而存在虛焊的風(fēng)險(xiǎn)。下面我們依據(jù)車間生產(chǎn)實(shí)例對(duì)電流損耗的風(fēng)險(xiǎn)及控制方法進(jìn)行介紹。通過對(duì)各工位焊鉗輸出電流進(jìn)行持續(xù)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的推移，部分工位輸出電流值出現(xiàn)顯著下降，最終低于工藝規(guī)范的下限值。表2是三個(gè)明顯異常的工位實(shí)際輸出電流的數(shù)據(jù)記錄（其中測(cè)量值4是在更換電纜后，輸出電流值已恢復(fù)正常范圍）。序號(hào)焊鉗設(shè)定輸出電流（KA±10%）實(shí)測(cè)輸出電流測(cè)量值1測(cè)量值2測(cè)量值3測(cè)量值4電流結(jié)論電流結(jié)論電流結(jié)論電流結(jié)論1焊鉗18.48.4OK8.4OK7.2NG8.4OK2焊鉗28.98.8OK8.7OK7.6NG8.9OK3焊鉗39.39.1OK9.0OK7.9NG9.2OK表2

6、焊鉗輸出電流監(jiān)測(cè)經(jīng)對(duì)異常電纜進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)電纜銅芯出現(xiàn)了不同程度的斷股、磨損、老化等現(xiàn)象，這些情況的出現(xiàn)均會(huì)導(dǎo)致電纜電阻增大，輸出電流降低。下面對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行逐項(xiàng)分析。2.1電纜銅芯斷股焊接過程中，如果姿態(tài)不恰當(dāng)，電纜頻繁地進(jìn)行大角度折彎-拉直動(dòng)作，銅芯容易產(chǎn)生疲勞而不同程度的斷股（圖1）。焊接姿態(tài)不良的因素很多，焊點(diǎn)布局設(shè)計(jì)不合理、工裝焊接通過性差、焊機(jī)及焊鉗平衡器安裝不合理等，均可能造成焊接姿態(tài)不良。要改善焊接姿態(tài)，在焊點(diǎn)設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝階段就要充分地按照人機(jī)工程的理念進(jìn)行優(yōu)化；對(duì)已經(jīng)投入生產(chǎn)的工位，也要經(jīng)常進(jìn)行作業(yè)觀察，發(fā)現(xiàn)有姿態(tài)不良的情況，及時(shí)尋求改善。圖1 電纜斷股2.2電纜

7、異常磨損自動(dòng)焊、傀儡焊多采用空冷電纜，絕緣套很薄，而銅質(zhì)電纜通電過程中產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用使電纜劇烈晃動(dòng)，電纜與電纜、電纜與工裝之間極易產(chǎn)生頻繁摩擦，損壞電纜，影響電流輸出（圖2）。圖2 電纜磨損焊接時(shí)因磁場(chǎng)產(chǎn)生的晃動(dòng)是不可避免的，對(duì)自動(dòng)焊、傀儡焊等固定焊鉗的工位，電纜要進(jìn)行充分加固，同時(shí)，電纜要盡量避免螺旋狀布置，以免增大感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。2.3 電纜老化電纜老化是指在使用過程中，銅芯因過度發(fā)熱等外部因素影響導(dǎo)致銅芯發(fā)生氧化、局部熔損等情況（圖5），隨著使用時(shí)間增加，導(dǎo)電性能下降，輸出端電流降低。圖3 電纜老化 要控制電纜的異常發(fā)熱，首選要根據(jù)焊接電流和使用頻率合理選擇電纜，避免過載發(fā)熱，同時(shí)焊

8、接規(guī)范設(shè)定時(shí)不能一味的追求焊接效率，在一個(gè)焊接周期里要保證足夠的休止時(shí)間，避免電纜冷卻不足而持續(xù)升溫；對(duì)于自動(dòng)焊密集的工位，要注意改善通風(fēng)條件，保證空冷電纜散熱及時(shí)。2.3 電流輸出損耗的風(fēng)險(xiǎn)防范以上方法只能減少電纜的異常情況發(fā)生頻次，但不能完全杜絕。在電纜出現(xiàn)異常時(shí)，往往是內(nèi)部銅芯損壞，通過肉眼難以發(fā)現(xiàn)，因此，要想降低電流損耗的風(fēng)險(xiǎn)，還需要建立日常的監(jiān)測(cè)機(jī)制，比如可以使用毫歐表按一定周期對(duì)電纜進(jìn)行循環(huán)測(cè)量，確保所有電纜在異常變化的早期就受到監(jiān)控，及時(shí)采取糾正措施。建議對(duì)各工位電纜更換的頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，得出各個(gè)工位電纜更換的時(shí)間規(guī)律，以便及時(shí)進(jìn)行預(yù)防性更換，對(duì)異常情況比較集中的工位，要查找

9、根本原因進(jìn)行改善。 3、焊接分流在焊接過程中，一部分電流沒有經(jīng)過焊接區(qū)參與焊點(diǎn)形成的現(xiàn)象叫做焊接分流，點(diǎn)焊的分流有兩種，一種是經(jīng)過已經(jīng)焊好的焊點(diǎn)分流，一種是偶然接觸分流，如焊接過程中焊鉗與零件或夾具接觸分流。分流會(huì)造成通過焊接區(qū)的電流密度減小，分流嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致虛焊。焊接區(qū)周圍的焊點(diǎn)越多，通過這些焊點(diǎn)的分流就越大，因此，在保證焊接強(qiáng)度的前提下，增大焊點(diǎn)間距，可以降低焊接分流，低碳鋼焊點(diǎn)間距一般取30mm0mm。要減少焊鉗與零件、工裝接觸分流，應(yīng)在焊點(diǎn)位置設(shè)計(jì)、焊鉗和工裝設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮焊接姿態(tài)。目前不少工裝制造企業(yè)已采用模擬軟件檢查焊鉗通過性，在設(shè)計(jì)早期就可以對(duì)焊接姿態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于無法完全避免

10、的工裝接觸，應(yīng)對(duì)工裝接觸部位進(jìn)行絕緣處理。4、電極頭端面直徑偏大電極頭未及時(shí)修磨或修磨量不夠會(huì)造成端面直徑偏大，進(jìn)而導(dǎo)致板件接觸面積增大，焊接加熱部位電流密度減小，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致虛焊。解決方法是根據(jù)不同板厚設(shè)定電極頭修磨標(biāo)準(zhǔn)（表3），及時(shí)修磨和更換電極頭。序 號(hào)零件厚度（單層板厚）/mm電極頭端面直徑D/mm10.85.3021.01.26.0031.57.0042.08.0052.59.0063.010.00表2：電極頭端面尺寸（參考）當(dāng)兩層板料厚度相差不大時(shí)（小于3:1），按薄板選擇電極頭尺寸，當(dāng)焊接的兩層板料厚度比值較大（大于3:1）時(shí)，還需增大厚板一側(cè)的電極頭直徑，使熔核往薄板一側(cè)偏移以保證焊點(diǎn)連接的有效性。需要指出的是，人工修磨電極頭存在標(biāo)準(zhǔn)不好把握、修磨質(zhì)量差等問題，除存在虛焊風(fēng)險(xiǎn)外，焊點(diǎn)外觀質(zhì)量也較差。而采用電極修磨器則可以較好的保證修磨質(zhì)量。目前機(jī)器人焊接工位已較多的采用自動(dòng)修磨技術(shù)，即達(dá)到設(shè)定的焊接點(diǎn)數(shù)后自動(dòng)進(jìn)行電極頭修磨。結(jié)語以上介紹了焊點(diǎn)虛焊的主要影響因素和控制方法，在實(shí)際生產(chǎn)中，如果要很好地防止虛焊缺陷流出，還需要開展以下工作;1、建立輸出電流的監(jiān)測(cè)機(jī)制，推薦對(duì)重保崗位每半月進(jìn)行一次輸出電流檢測(cè)，普通崗位一個(gè)季度進(jìn)行一次檢