淺析汽車車身焊接參數(shù)調(diào)整

莫云

摘 要：在汽車工業(yè)中，汽車車身是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體。由于車身沖壓件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳鋼，所以焊接是現(xiàn)代車身制造中廣泛應(yīng)用的制造方式。焊接是車身制造過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起著承上啟下的特殊作用。在目前汽車白車身的制造中主要的焊接方式有電阻焊、CO2氣體保護(hù)焊和激光焊接。電阻焊運(yùn)用廣泛，電阻焊接的關(guān)鍵在于焊接電流、焊接壓力、焊接時(shí)間的控制，這三個(gè)要素為電阻焊接過(guò)程中主要控制的焊接參數(shù)，也是焊接過(guò)程中比較好監(jiān)控的焊接參數(shù)，所以焊接參數(shù)的調(diào)整顯得至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：車身焊接；焊接；焊接參數(shù)；調(diào)整

中圖分類號(hào)：TG438.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）11-0081-02

汽車車身焊接是整個(gè)汽車生產(chǎn)過(guò)程的主要組成部分，整個(gè)焊接過(guò)程是由三個(gè)交替且相互影響的中間過(guò)程組成：焊接熱過(guò)程、焊接化學(xué)冶金過(guò)程、焊接金屬的結(jié)晶和相變過(guò)程。焊接參數(shù)的調(diào)整是圍繞這幾個(gè)過(guò)程相互關(guān)系而設(shè)置的。

1 電阻焊接影響因素

1.1 電阻焊接原理

焊件組合后通過(guò)電極施加壓力，利用電流通過(guò)接頭的接觸面及臨近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行的焊接方法，具體原理如圖1所示：

電阻熱：Q=I2RT，其中Q為電阻點(diǎn)焊能量；I為焊接電流；R為電焊過(guò)程中的動(dòng)態(tài)電阻；T為焊接時(shí)間。

影響因素：電流、焊接時(shí)間、電阻、電極壓力、電極形狀和材料性能、工件表面狀況等。

1.2 焊接參數(shù)確定

正交試驗(yàn)法是將試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能有影響的因素分別確定相應(yīng)的水平，選取對(duì)應(yīng)的正交表后進(jìn)行試驗(yàn)。然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算相應(yīng)的極差，并按極差的大小排出因素的主次順序，從而確定顯著的影響因素，選取較優(yōu)的生產(chǎn)條件。正交表具有正交性，主要是指以下兩個(gè)特點(diǎn)：

①每個(gè)因素的各個(gè)不同水平在試驗(yàn)中出現(xiàn)了相同的次數(shù)。

②任何兩個(gè)因素的各種不同水平的搭配，在試驗(yàn)中都會(huì)出現(xiàn)，并且出現(xiàn)次數(shù)相同。用正交試驗(yàn)法就能夠減少試驗(yàn)次數(shù)。

焊接電流、焊接時(shí)間和電極壓力是影響螺母電阻焊質(zhì)量的主要因素，因此選取這三個(gè)因素，各因素水平選三種。首先針對(duì)匹配規(guī)格M6螺母和1.2 mm板材進(jìn)行正交試驗(yàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備屬性選取每種水平代表數(shù)值（見(jiàn)表1），進(jìn)行正交表進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)指標(biāo)為螺母能承受的扭矩值。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

按照正交法相應(yīng)的因素水平進(jìn)行試驗(yàn)，每組試驗(yàn)焊接4個(gè)試片，其中2個(gè)進(jìn)行扭矩測(cè)試，另2個(gè)進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2：

現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，見(jiàn)表3。級(jí)差R的大小用來(lái)衡量試驗(yàn)中相應(yīng)因素作用的大小，級(jí)差大的因素，意味著它的三個(gè)位級(jí)對(duì)于抗扭強(qiáng)度的影響較大，通常是重要因素，而級(jí)差小的因素往往是不重要因素。根據(jù)極差R的大小順序，排出影響螺母電阻焊質(zhì)量因素的主次順序?yàn)閜-I-T，說(shuō)明電極壓力對(duì)螺母電阻焊質(zhì)量的影響最大，為主要因素，焊接電流和時(shí)間次之。選取各因素的最高水平，I2，p1，t1，即最佳的工藝參數(shù)為焊接電流4.5 kA，電極壓力0.28 MPa，焊接時(shí)間4 cycle。

調(diào)整焊接參數(shù)時(shí)，先從電極壓力開(kāi)始，通過(guò)觀察壓痕情況，調(diào)節(jié)電極壓力到最佳值，然后根據(jù)扭矩和破壞性試驗(yàn)情況調(diào)節(jié)焊接電流和焊接時(shí)間與之匹配，最后根據(jù)材料屬性和凸點(diǎn)尺寸精度調(diào)節(jié)預(yù)壓時(shí)間和保持時(shí)間。

3 焊接參數(shù)優(yōu)化

虛焊是車身焊接質(zhì)量中的主要問(wèn)題之一，焊點(diǎn)的時(shí)效會(huì)導(dǎo)致返工，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、產(chǎn)生異響的后果。影響焊點(diǎn)時(shí)效的原因很多，主要包括焊接分流、焊點(diǎn)扭曲、零件搭接離空、壓力過(guò)小等原因，而這些影響點(diǎn)主要也是影響了焊接過(guò)程中的焊接壓力及焊接電流，使焊接壓力減小，焊接電流密度減小導(dǎo)致焊點(diǎn)虛焊，焊核過(guò)小等質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)焊接參數(shù)的優(yōu)化，可以從焊接電流及焊接時(shí)間等因素考慮。如圖2所示，分別對(duì)焊接電流及焊接參數(shù)調(diào)大的結(jié)果。

由圖可知，增加焊接電流及焊接時(shí)間可以增加焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，減少焊接過(guò)程中一些外部原因造成的焊接質(zhì)量的影響。但焊接時(shí)間的增加會(huì)延長(zhǎng)焊接時(shí)間，焊接電流增加導(dǎo)致電極頭比較容易磨損，電極頭更換周期縮短，這都增加了成本，這就需要再增加的成本和焊接質(zhì)量中找到最佳狀態(tài)。

4 結(jié) 語(yǔ)

焊接參數(shù)的調(diào)整主要包括：焊接時(shí)間、焊接壓力、焊接電流等的調(diào)整。焊接時(shí)間直接影響焊接過(guò)程中的加熱過(guò)程，影響的是焊接的晶相；焊接壓力的大小影響接觸電阻、電流密度、電極散熱效果及焊接區(qū)的塑性變形，壓力不足會(huì)起壓痕過(guò)深、表面徑向裂紋，影響焊接強(qiáng)度。焊接電流影響熔核直徑和焊透率，電流增大時(shí)，其熔核直徑、焊透率也會(huì)增大；但電流過(guò)大，易產(chǎn)生飛濺，焊點(diǎn)強(qiáng)度降低，電流過(guò)小，易產(chǎn)生焊不透，熔核直徑小等缺陷。焊接參數(shù)的調(diào)整就是要找到時(shí)間、壓力、電流的一個(gè)平衡點(diǎn)，使焊接效果達(dá)到最佳。

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