電容儲能凸焊機和普通固定式凸焊機螺母焊接質(zhì)量分析

董爭

南京星喬威泰克汽車零部件有限公司 江蘇省南京市 211100

1 引言

凸焊作為汽車制造中四大焊接工藝之一，完成車身90%以上的裝配工作量，因而凸焊質(zhì)量對汽車的整車質(zhì)量有重要影響。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，高效率、個性化的需求愈來愈明顯，在白車身的制造過程中，采用凸焊工藝焊接螺母可準(zhǔn)確定位螺母的位置、提升焊接質(zhì)量，相對CO2氣體保護(hù)焊，更能減少有害氣體，螺母及螺栓與鋼板的凸焊連接已成為汽車制造工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)[1]。

然而在普通固定式點（凸）焊機焊接過程中，常常會出現(xiàn)螺母熔融、發(fā)黑、板件變形等現(xiàn)象，影響焊件的外觀及性能質(zhì)量。電容式儲能焊機是利用電容儲存能量而在瞬時釋放出電流，同時集中大電流穿過小面積點時而達(dá)致熔接效果（焊接過程只在16毫秒內(nèi)完成，其間通過數(shù)萬安培到十多萬安培的次級熔接電流），因此在焊接時所產(chǎn)生的熱量致工件過熱變化和變形等情況均減至最少。

本文從焊接性能和焊接外觀，對比兩種焊機的焊接質(zhì)量。

2 實驗方法和目的

選取40件零件，為同一模具同批次零件。用儲能焊機和普通凸焊機分別焊接零件20件，評估兩組零件外觀質(zhì)量，并取兩組中各10個零件做壓載實驗和熔深試驗，對比試驗結(jié)果。

2.1 實驗設(shè)備

電容儲能式焊機（圖1），型號：HRC-201-0A。設(shè)置參數(shù)電壓650V，回火電壓400V，電極壓力0.5Mpa。

普通固定式點（凸）焊機（圖2），型號：DB-220（SSIN220-002005）。廠家小原（南京）機電有限公司電極壓力-實測6.5KN+0.24/-0.49KN，焊接電流-實測14/18.6KA+1.0/-0.5KA，通電時間實測20/14cyc+/-1cyc。

壓載試驗的機型：友科 YK-3355

扭力扳手：表盤式扭力扳手，日本東日TOHNICHI-DB200N

零件介紹：某車型車門防撞梁（圖3）。零件為高強度板，板厚1.9mm，材質(zhì)NSSQAS1500；

3 實驗過程和實驗結(jié)果對比

選擇同批次零件44臺份，儲能焊機焊接22臺份（下文系列1零件）。固定式點（凸）焊機凸焊22臺份（下文系列2零件）。記錄焊接參數(shù)，并對零件外觀和壓載后外觀

分別用來做壓載試驗，壓載至螺母脫落，記錄壓載峰值。扭力試驗，扭力扳手加力至螺母明顯變形或開裂失效，記錄并對比扭力值；熔深實驗，顯微鏡測量螺母凸點和基材相互熔入的深度，記錄對比熔深結(jié)果；硬度試驗，用硬度試驗儀檢測基材熱影響區(qū)的硬度。

3.1 壓載試驗

壓載至螺母脫落，記錄壓載峰值，對比焊件外觀。表1為壓載實驗對比圖，圖四是螺母壓載峰值。

表1 凸焊件壓載試驗對比

3.2 扭力試驗

扭力扳手加力至螺母明顯變形或開裂失效，記錄并對比扭力值（見圖5）。

3.3 熔深試驗

表2 凸焊件熔深試驗對比

對焊接螺母和基板的熔接區(qū)進(jìn)行了微觀檢測，對比零件熔深結(jié)果，表1是凸焊件熔深試驗結(jié)果對比。

3.4 基材熱影響區(qū)硬度試驗

對三種系列的基材進(jìn)行了硬度檢測，系列1是儲能凸焊件熱影響區(qū)基材的硬度，系列2是普通凸焊件熱影響區(qū)基材的硬度，系列3是零件基材原始硬度值（即非熱影響區(qū)的零件硬度）。

4 實驗結(jié)果分析

外觀對比：系列1零件，焊件外觀沒有任何燒痕，也未出現(xiàn)螺母和焊件熔融現(xiàn)象，螺母邊緣有些許焊接飛濺，螺紋內(nèi)側(cè)未發(fā)現(xiàn)飛濺；系列2零件，焊件表面有明顯燒痕，焊件有明顯熔融現(xiàn)象，影響焊件外觀質(zhì)量；

壓載試驗值對比：從壓載試驗來看，系列2零件，壓載峰值在12.0KN左右；系列1零件，壓載峰值可達(dá)21.98KN；壓載試驗值差別明顯，儲能焊機焊件更牢固。

熔接實驗結(jié)果對比：系列1零件熔深數(shù)值優(yōu)于系列2零件，且系列2零件熱影響區(qū)較大；

硬度實驗結(jié)果對比：經(jīng)過對零件基材熱影響區(qū)的硬度試驗，發(fā)現(xiàn)熱影響區(qū)的零件性能有明顯變化，且老式凸焊機的熱影響區(qū)硬度降低較為明顯。

5 結(jié)語

固定式點焊機，由于在焊接過程放電時間長，零件熱影響區(qū)的機械性能明顯降低。而儲能焊機是利用電容儲存能量，當(dāng)能量能使小面積焊點熔化時瞬時放電，熱影響區(qū)小，零件焊接熔接質(zhì)量良好，且焊接時所產(chǎn)生之熱量引致工件過熱變化和變形等情況均減至最少。

通過以上比較，儲能焊機在保證零件焊接質(zhì)量上具有明顯優(yōu)勢。

6 啟示和思考

對于螺母焊接件，如果零件實際應(yīng)用中，螺母承載力較大，或零件材質(zhì)對焊接質(zhì)量影響較大，這時儲能凸焊機就有明顯優(yōu)勢。儲能式凸焊機適用材料廣泛，就汽車零部件而言，螺母基材不論是冷沖零件還是高強度熱壓零件，均可達(dá)到較好的焊接質(zhì)量。且儲能焊機長時間使用不會產(chǎn)生過熱，也不會影響焊接能力及焊接性能；另外在維護(hù)及檢修方面亦減至最低及最簡便[2]。