分析點(diǎn)焊設(shè)備及鍍鋅板點(diǎn)焊工藝

韋樂樂+陸德利+呂俞霖

摘 要：使用鍍鋅板對提高轎車車身防腐性能、延長其使用壽命具有明顯的作用。本文重點(diǎn)分析鍍鋅板電焊工藝。針對二次脈沖試驗(yàn)、更換電極帽材質(zhì)以及改進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)等方式 提升焊接質(zhì)量。經(jīng)試驗(yàn)證明，提升工藝可有效控制和減少焊點(diǎn)粘銅以及飛濺的情況，解決主纜線過熱的現(xiàn)象，延長電極的使用壽命。鍍鋅板應(yīng)用于汽車行業(yè)中，而新的點(diǎn)焊工藝也在不斷的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：汽車車身；鍍鋅板；點(diǎn)焊工藝

中圖分類號：TG453.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）17-0047-02

1 前言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，這些年來投入運(yùn)行的汽車數(shù)量在不斷上升，人們對乘坐汽車質(zhì)量的要求也越來越高。特別是汽車鈑金件方面的性能維護(hù)關(guān)系到了汽車使用安全及壽命。根據(jù)相關(guān)報道，1輛國產(chǎn)汽車1年內(nèi)就有腐蝕斑點(diǎn)，而3至4年就會出現(xiàn)腐蝕穿孔的情況出現(xiàn)，特別是嚴(yán)寒、濕熱以及鹽霧較多的地區(qū)。而國外汽車維護(hù)方面已經(jīng)使用鍍鋅板維護(hù)車身，提高其耐腐蝕度，延長使用壽命。鹽霧試驗(yàn)中顯示，鍍鋅板耐腐蝕時間為一般冷軋鋼板的2-3倍。近幾年來，鍍鋅板已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于汽車制造業(yè)中。

2 鍍鋅板應(yīng)用過程中存在的問題

鍍鋅板應(yīng)用過程中存在的問題主要有以下的三點(diǎn)：其一，焊點(diǎn)參數(shù)設(shè)定科學(xué)性不足，出現(xiàn)開焊及飛濺的現(xiàn)象。其二，外觀質(zhì)量不理想，出現(xiàn)焊點(diǎn)粘銅及電機(jī)磨損的情況。其三，焊接設(shè)備未能滿足參數(shù)設(shè)定。

3 鍍鋅板焊接工藝及改進(jìn)對策

3.1 車身鍍鋅板類型及電阻電焊的作用

汽車車身使用鍍鋅板鋼板主要有熱鍍純鋅鋼板（GI）、電鍍純鋅鋼板（EG）、熱鍍鋅鐵合金鋼板（GA）和電鍍鋅鎳合金鋼板，當(dāng)前，我國經(jīng)常使用的是熱鍍純鋅鋼板（GI），對比著四類鋼板的優(yōu)缺點(diǎn)。其中電鍍純鋅鋼板（EG）的優(yōu)點(diǎn)，基本鋼體性能及表面影響力小，且鍍鋅量薄。但其缺點(diǎn)則是使用成本比較高，多應(yīng)用與歐美車型的外覆蓋件。而熱鍍純鋅鋼板（GI）具有成本低、沖壓性能好，且具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。但有鍍層厚且焊接性差等缺陷，一般用于歐美及我國內(nèi)覆蓋件，以及部分車型外覆蓋件。熱鍍鋅鐵合金鋼板（GA）主要表現(xiàn)有焊接性能好，且涂裝簡單等優(yōu)勢；但成本高，容易出現(xiàn)粉化和剝落，一般應(yīng)用于日系車型。而電鍍鋅鎳合金鋼板材質(zhì)在具備電鍍純鋅的優(yōu)點(diǎn)，還表現(xiàn)有良好的耐腐蝕性，但有明顯的成本高、鍍層硬以及成形性差等缺點(diǎn)。電阻電焊具有高效率、節(jié)能以及節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，將之用于汽車車身裝配中，比如車身、車門以及側(cè)圍等零部件裝配，汽車車身的連接方式，根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示汽車車身有2000～5000個焊點(diǎn)[1]。電阻點(diǎn)焊工藝的是車身結(jié)構(gòu)連接，焊點(diǎn)質(zhì)量決定車身質(zhì)量以及汽車使用安全性能。

3.2 鍍鋅板焊接參數(shù)設(shè)置

在提升焊接鍍鋅板電流方面，鍍鋅鋼板開展點(diǎn)焊首先需要將表面鋅層去掉，將鋅層熔化，這樣可增板與板之間的接觸面積，因此設(shè)定焊接參數(shù)時，針對冷軋鋼板的實(shí)際需求設(shè)置焊接電流[2]。首先，將127組厚度不相同冷軋的鋼板組合在一起后，開展試片撕裂試驗(yàn)，將每一組的焊接參數(shù)確定，經(jīng)試驗(yàn)得到焊接參數(shù)范圍在3500～111000A。而每組中應(yīng)用冷軋鋼板使用厚度相同的熱鍍純鋅鋼板替換，開展試片撕裂試驗(yàn)，由此可確定每一組焊接參數(shù)，而實(shí)試驗(yàn)得到的焊接參數(shù)范圍在8800～12500A之間。試驗(yàn)總結(jié)：焊接同樣厚度鍍鋅板與冷軋鋼板時，前者的電流高于后者，電流將會提升至10%～30%。

而焊接參數(shù)二次脈沖中，因?yàn)殄冧\板會增加鋅層，焊接的時候電流太高，電極磨損的速度就會相對增加，出現(xiàn)飛濺的情況，因此傳統(tǒng)單脈沖方式不符合鍍鋅板焊接要求，目前采取多脈沖焊接方式。多脈沖原理為第一次焊接一定要先將鋅層打破，第二次焊接是鋼板的焊接，這樣的焊接方式可減少焊點(diǎn)粘銅，并減少的飛濺的情況出現(xiàn)。而鋅層參數(shù)的確定，本次開開展以下研究，使用厚度相同的鋼板、材質(zhì)的鍍鋅試片，設(shè)置通電時間為0.1秒（5周波），初始電流設(shè)置在3500A，并漸漸的增大，每次可增加至500A，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，當(dāng)電流增加至4000～4500A時鋅層被打破，數(shù)據(jù)設(shè)置多脈沖焊接參數(shù)即可[3]。點(diǎn)焊工藝的參數(shù)選擇方面，在開展點(diǎn)焊操作時，因?yàn)殄冧\板材料表層的鋅和電極發(fā)生反應(yīng)，鍍鋅層位于電極上方，出現(xiàn)氧化鋅這樣的情況，從而使得電極性能發(fā)生變化，加快電極磨損速度，減少且使用壽命的；以此同時，工件與電極基礎(chǔ)面積大，使得電流密度增大，影響焊接質(zhì)量及性能。鋅層進(jìn)入焊接部分，焊點(diǎn)易發(fā)生裂紋或者是氣孔，從而影響焊接件的質(zhì)量。

3.3 改善焊點(diǎn)質(zhì)量

鍍鋅板焊接時需要將焊接電流，并采用二次脈沖的方式，出現(xiàn)主纜冷卻不良以及電極臀過熱和電極帽粘貼的情況。選擇焊鉗電極帽材質(zhì)，汽車廠使用的電極帽材質(zhì)一般為鋯鉻銅，鋯鉻銅是在銅中參入0.25%的鋯以及0.1%的鉻組合而成的合金。為解決該問題，當(dāng)前汽車廠采用彌散鋁強(qiáng)化銅材質(zhì)的電極帽，該材質(zhì)的電極帽在銅中放入0.5%或者是0.1%的AL2O3形成合金。而含有該成分的銅因?yàn)槠漕w粒結(jié)構(gòu)的緊密對鋅有一個穿透的作用，可減少鋅層反應(yīng)，而與此同時AL2O3抗分解對液體金屬的侵蝕有一個抵制的作用。某一款汽車中，該材質(zhì)電極帽可減少點(diǎn)焊粘銅的情況，但不能完全去除粘銅現(xiàn)象[4]。規(guī)范制定電極帽修磨工作，粘銅會使得電極帽磨損速度加快，因此需要將各個工位焊鉗焊接參數(shù)，將電極帽的修磨操作規(guī)范，有利于降低粘銅的情況發(fā)生及減少電極帽的磨損。提升焊接質(zhì)量實(shí)例分析：母材厚度2mm，鍍鋅鋼板2GA，焊點(diǎn)工藝操作方式如下：

（1）焊前準(zhǔn)備工作：焊前對焊表面做好常規(guī)處理，特別是油污、鐵銹或者是水分等鋼板，然后檢查電極頭，保證電極頭表面清潔，并且可投入工作狀態(tài)。（2）焊件定位：完成上一步焊件表面清潔工作后，將次固定。每一次焊接需要將鋼板進(jìn)行壓緊或者是定位，尤其是面積較大的焊接件，可利用大汽缸夾緊。焊接工藝程序多，焊接時間長，需要做好防錯裝置，避免遺漏某一道工序。（3）選擇電極材質(zhì)：根據(jù)以上步驟可知，電極與鍍層會發(fā)生反應(yīng)，因此點(diǎn)焊時，電極發(fā)揮極為重要的影響，并且經(jīng)過多次點(diǎn)焊，電極的影響慢慢的減弱，其端面磨損面積較大，表面會出現(xiàn)腐蝕的情況，因此在汽車鍍鋅板材料焊接這一方面，一般采取硬度較強(qiáng)的鉻鋯銅電極，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐磨性，顯示斜錐形。（4）選擇焊接設(shè)備：汽車鍍鋅板材的焊接，現(xiàn)代工藝中使用機(jī)器人完成焊接工作，局部通過焊條電弧焊完成焊接。機(jī)器人焊接質(zhì)量有保證，焊點(diǎn)可重復(fù)性良好，可做精確定位，焊點(diǎn)質(zhì)量不會受到焊工工作狀態(tài)的影響。同時，通過機(jī)器人焊接的方式，也可避免焊接變形或者是不穩(wěn)定性，局部補(bǔ)焊 以焊條電弧焊作為輔助。（5）焊接工藝制訂要點(diǎn)：汽車電信板材焊接件厚度一般為2mm上下，使用點(diǎn)焊工藝，制訂焊接工藝之前，要對實(shí)際焊接定位、分流以及焊接變形、工件等方面進(jìn)行思考。（6）焊后檢測工作：根據(jù)焊接實(shí)際工作，首先，對焊接頭以及熱影響區(qū)域做好金相就檢查，確定焊縫是否有氣孔、未熔合、裂紋或者是未焊透等情況。其次，就要對焊縫做X射線探傷；最后，對焊接頭做硬度測試。endprint

3.4 改善焊接冷卻系統(tǒng)

冷卻不善的改善工作中，懸掛點(diǎn)焊機(jī)循壞水使用的流量為每分鐘18L，足夠普通冷軋鋼板點(diǎn)焊接設(shè)備時要求的冷卻條件。但因?yàn)殄冧\板焊接時的電流以及通電時長的變化，流量不能滿足冷卻需求，由此出現(xiàn)主纜過熱的情況，不能再繼續(xù)開展生產(chǎn)工作。對焊鉗冷卻效果進(jìn)行改善，需要進(jìn)一步對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行改造，具體情況如下：改善前：電極臀以及輔電纜和主電纜是串聯(lián)的關(guān)系，進(jìn)水管出來的水的按照電極臀、輔電纜以及主電纜的順序的進(jìn)行冷卻，這樣的冷卻方式稱之為弱水冷，詳細(xì)可見圖1所示。電極臀進(jìn)入冷卻水過程中溫度會漸漸的增高，到達(dá)電纜水溫已達(dá)到一定的溫度，而主電纜冷卻效果比較差，主要顯現(xiàn)為主電纜過熱[5]。

而改善后，電極臀與輔電纜為串聯(lián)，與主電纜是并聯(lián)。進(jìn)水管出水分為2路，一路冷卻電極臀以及輔電纜，而另外一路則是冷卻主電纜，這樣的冷卻方式成為強(qiáng)水冷，可見圖2所示，冷卻主電纜與冷卻電極臀水溫與初始水水溫相同，對主纜過熱有一個良好的緩解過程。

3.5 選取焊接設(shè)備

工頻焊機(jī)具有價格便宜、耐用以及維修便利等優(yōu)勢，汽車車身將普通冷軋鋼板作為主要板材，加上對工頻焊機(jī)性能要求不高，被廣泛應(yīng)用于此，當(dāng)前汽車廠引入鍍鋅板后，焊接參數(shù)需要不斷的調(diào)整，工頻焊機(jī)容量不能滿足較大型工藝參數(shù)設(shè)置的需求，就會出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行的情況，其不足之處主要有幾個方面：其一，焊機(jī)單相供電模式，不利于電網(wǎng)平衡；其二，焊接電流波動與飛濺程度較高；其三，電力配置需求比較高，電能轉(zhuǎn)化率低。由此，可引進(jìn)中頻焊機(jī)，該設(shè)備為三相同時供電模式，具有對電網(wǎng)沖擊小、焊機(jī)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。而針對工頻焊機(jī)存在的不足，如電力配制高，且電能轉(zhuǎn)化率低等，在引入新焊接設(shè)備后（中頻焊機(jī)），工頻焊機(jī)與中頻焊機(jī)的工作原理分析中，后者首先將電網(wǎng)三相50Hz電整流為高電壓直流，功率逆變器將直流轉(zhuǎn)換為1千赫茲的高電壓方波，然后將中頻變壓器輸送低電壓至電極處。逆變頻率高，焊接變壓器尺寸與質(zhì)量就越小。

4 結(jié)語

汽車行業(yè)的快速發(fā)展，鍍鋅板在汽車行業(yè)中得到有效利用，可將更多精力探究鍍鋅板點(diǎn)焊工藝，全面提升焊接質(zhì)量，延長車身壽命。

參考文獻(xiàn)

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