焊裝車身CO2焊接工藝對(duì)涂膠燒蝕的影響分析

李雪豐

摘 要：利用鈑金試板施加CO2焊接及車身用膠涂敷工藝，研究膠到CO2焊道距離遠(yuǎn)近對(duì)膠燒蝕的影響。結(jié)果表明：涂膠到CO2焊距離對(duì)膠燒蝕影響顯著，隨著涂膠到CO2焊距離的增大，車身用膠燒蝕情況逐漸減弱，當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離大于30mm時(shí)，車身用膠未出現(xiàn)燒蝕情況。

關(guān)鍵詞：CO2焊 涂膠距離 點(diǎn)焊密封膠 結(jié)構(gòu)膠素

1 前言

在汽車白車身設(shè)計(jì)過程中，為滿足車身設(shè)計(jì)剛度要求，抗腐蝕性要求，NVH要求以及密封性等屬性要求，大量的結(jié)構(gòu)膠，點(diǎn)焊密封膠會(huì)在車身鈑金搭接位置使用，故涂膠質(zhì)量的好壞對(duì)車身的性能息息相關(guān)[1-4]。但由于鈑金結(jié)構(gòu)空間限制，車身常用的點(diǎn)焊等工藝無法使用，不得不在鈑金搭接位置使用CO2焊連接工藝。當(dāng)CO2焊與涂膠同時(shí)出現(xiàn)在鈑金搭接同一位置時(shí)，若涂膠距CO2焊距離過近，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠有被燒蝕甚至起火的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響車身該區(qū)域性能。故本文著重研究車身涂膠到CO2焊距離對(duì)點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠燒蝕的影響，供車身設(shè)計(jì)及前期焊裝同步工程SE分析時(shí)參考，避免出現(xiàn)涂膠質(zhì)量問題。

2 實(shí)驗(yàn)方案

2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

按表1準(zhǔn)備車身常用的鈑金試板，并按表圖1對(duì)1#試板尺寸進(jìn)行鈑金裁剪，裁剪數(shù)量為10塊。焊裝涂膠選用點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠。設(shè)備選用C02焊機(jī)，實(shí)驗(yàn)焊接參數(shù)為：焊接電流為85A，焊接電壓為10～25V，保護(hù)氣體成分為80%Ar+20%CO2，氣體流量10～15，送絲速度1～3m/min，焊絲干伸長(zhǎng)10mm。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

在1#試板上按圖2中藍(lán)色、黃色線條位置分別涂上30mm結(jié)構(gòu)膠和30mm點(diǎn)焊膠，膠條間距20mm，涂膠直徑3mm，涂膠距切邊7mm，涂膠壓覆后，膠正好處于1#試板切邊處，并保證涂膠不溢出切邊，以保證涂膠壓合后膠邊緣到CO2距離按實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)值，如圖2（a）所示。將兩塊2#試板置于底部，3#試板壓在2#試板上，1#試板壓在2號(hào)試板上，如圖2所示。為避免試板在焊接過程中存在晃動(dòng)，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在1#試板搭接之前，先用大力鉗夾持2#和3#試板，然后用CO2焊每隔60mm進(jìn)行點(diǎn)定。待2#和3#試板冷卻后，再將1#試板搭接在2#試板上，并用大力鉗夾住1#試板及2#、3#試板，如圖3所示。在圖示紫色虛線位置進(jìn)行CO2焊接，每道弧焊長(zhǎng)度為20mm，待上一道CO2焊冷卻后，焊接下一道CO2焊。待試板冷卻，檢查涂膠部位是否有燒蝕，并記錄涂膠到CO2焊的不同距離L的值的點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠的燒蝕情況，以上重復(fù)進(jìn)行5組實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)果與討論

圖4為點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠到弧焊不同距離的點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠的燒蝕情況?？梢钥闯?，當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為5mm時(shí)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠處于CO2焊熱影響區(qū)高溫部分，此時(shí)點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠接收的CO2焊弧焊熱輸入非常大，當(dāng)熱輸入超過點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠的燃點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠開始起火并冒煙。實(shí)驗(yàn)中五組涂膠樣品中點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠也均觀察到起火和冒煙現(xiàn)象，如圖4所示。且點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠燒蝕嚴(yán)重，膠已經(jīng)碳化成粉末狀，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠基本失效。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為10mm時(shí)，因距離CO2焊焊道距離相對(duì)較遠(yuǎn)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠接收到的熱輸入相對(duì)減少，且涂膠所在試板的熱影響區(qū)的溫度也稍有下降，已出第1組點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠未起火，只是燒蝕比較嚴(yán)重。同時(shí)第2，3，4，5組實(shí)驗(yàn)點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠起火在實(shí)驗(yàn)中還是發(fā)現(xiàn)有膠起火現(xiàn)象，但火勢(shì)較距CO2焊焊道距離5mm明顯減弱，這表明隨著涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離增加，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠起火風(fēng)險(xiǎn)減少。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為15mm時(shí)，5組實(shí)驗(yàn)中只有第2組實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)焊密封膠和第3組點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠起火，其他組未發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠起火，但還是觀察到壓扁之后的膠均被燒蝕，但未碳化成粉末狀，只是靠近CO2焊焊道側(cè)的膠邊緣用鑷子夾持時(shí)，發(fā)現(xiàn)比較硬脆。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為20mm時(shí)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠起火現(xiàn)象開始消失，第1和2組點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠以及第3組的點(diǎn)焊密封膠燒蝕較嚴(yán)重，其他組涂膠邊緣往涂膠中心方向3mm寬度存在輕微燒蝕。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為25mm時(shí)，涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊弧焊熱影響區(qū)已存在3mm左右的距離，點(diǎn)焊密封膠與結(jié)構(gòu)膠接收到的CO2焊熱輸入已大幅減小，不足以達(dá)到點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠的燃點(diǎn)，僅第1組實(shí)驗(yàn)涂膠邊緣存在1mm寬度的輕微燒蝕，第2組和第3組實(shí)驗(yàn)點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠邊緣只是有被燒蝕的風(fēng)險(xiǎn)，而第4組和第5組均未發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠被燒蝕現(xiàn)象。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L大于30mm時(shí)，涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊高溫?zé)嵊绊憛^(qū)距離已有10mm，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠接收CO2焊的熱輸入已非常小，故5組實(shí)驗(yàn)中的點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠均未發(fā)現(xiàn)起火及燒蝕情況。涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊不同距離L的涂膠燒蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表2中。綜上所述，為保證車身點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠在CO2焊區(qū)域不被燒蝕和膠失效，建議涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊最小距離L為30mm。

4 結(jié)論

涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離對(duì)車身點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠燒蝕影響顯著，當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離小于10mm時(shí)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠起火風(fēng)險(xiǎn)非常大。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離在10mm～20時(shí)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠起火風(fēng)險(xiǎn)大大減小，但膠燒蝕仍較嚴(yán)重。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離為25mm時(shí)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠燒蝕進(jìn)一步減弱，僅第1組實(shí)驗(yàn)涂膠邊緣存在1mm寬度的輕微燒蝕。當(dāng)涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離大于30mm時(shí)，點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠未出現(xiàn)燒蝕和膠起火情況，為保證車身點(diǎn)焊密封膠和結(jié)構(gòu)膠在CO2焊區(qū)域不失效，建議涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊最小距離L為30mm。

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