全镀锌车身的焊接质量的提升毕业论文.doc

全镀锌车身的焊接质量的提升目录 中文摘要 2英文摘要31 引言42 镀锌钢板的点焊特点53 技术方面保证焊接质量 62.1 工艺参数方面62.2 焊钳选型方面74 过程管理方面保证焊接质量 94.1电极修磨方面104.2焊点计数方面104.3其他质量控制方法11结论 12致谢13参考文献 14 全镀锌车身的焊接质量提升摘要：本文主要从技术方面，过程管理方面阐述了如何保证全镀锌车身（G5）的焊 接质量。G5(B21)作为公司最高端车型，除了动力系统及内外室配置优良，白车身还采用了高性能的全镀锌板拼焊而成，并且部分采用高强度钢板拼焊，而奇瑞公司一直采用普通冷轧低强度钢板拼焊车身，提升G5焊接质量没有先例、也没有经验。焊装二车间G5工艺负责人李成辉与G5规划设计项目组一起结合理论知识经过反复摸索，不断试验。最终从以下几个方面实施，提升G5焊接质量，达到公司质量指标,也创造公司全车身镀锌板焊接质量提升的先例。关键词：全镀锌车身、焊钳、电极、焊接Abstract:This article describes how to ensure the welding qualityall of the galvanized body (G5) from the technology and process management.As the companys most high-end models, the power systems and the inside and outside rooms configuration of G5(B21) are very well ,besides ,the white body is welded of high-performance welding galvanized sheet , and some high-strength steel welding, and the Chery company has used ordinary cold-rolled low-strength steel welding body,while it has no precedent and no experience to improve the quality of welding of G5.Chenghui Li who comes from the Welding Technology II Workshop combines the theoretical knowledge through trial 、error and continuously test with the planning and design projects of G5 .We carry out the following methods , enhancing the quality of welding 、achieving the company quality indicators and also tcreate the precedent of the company which enhance the quality of welding galvanized sheet .Keywords:Full galvanized body, welding clamp, electrodes, welding1 引言 现行钢制车身制造工艺的核心部分是冲压工艺和焊接工艺。用各种冲压设备组成的车身部件生产线具有效率高和精度易保证等显著优点。焊接生产线的构成有多点焊机为主的车身分总成装配线和以计算机操纵的机器人焊机为骨干的车身总装配线。这种焊接机器人在整个车身厂所使用的机器人中占50%以上。这样的车身总装配线“柔性”化很强，只须修改计算机的运行程序就可以改变机械手的点焊操作程序，也就是说，可在同一条车身焊接装配线上生产不同车型的车身。毫无疑问，这种完善且有效的生产方式将会延续很长时间。不过，从最新发展趋势来看。新材料与新技术的应用，正在挑战以上传统车身造型设计与制造工艺。 轿车要在恶劣的气候环境中保持12年不产生穿孔性蚀锈，选用镀锌板来制造车身自然十分理想。国内帕萨特、奥迪等中高档轿车，整车都采用来镀锌钢板。上海大众刚上市的POLO轿车也全部采用镀锌钢板，目前轿车的内腔也已全部采用热镀锌钢板来制作，外附件则选用来电镀锌钢板。正常的镀锌层厚度应该为7-10um，过薄的镀锌板对提高防腐蚀能力不利，但镀锌层过厚对涂装也十分不利。当镀锌层厚度大于15um时，由于镀锌层本身有孔隙，很可能会造成电泳后的针孔。这种针孔是密密麻麻的，中涂漆遮盖不住，罩面时还存在针孔。这是由于镀锌层具有较高电导率的电荷，使部分金属和涂料挥发，而形成洞穿的小孔，可以通过降低电压，入槽处不装阳极管，提高漆温、建防针孔剂和提高沸点溶剂来防止针孔。图1.1：点焊接头示意图2 镀锌钢板的点焊特点根据镀锌钢板镀锌工艺的不同，生产中经常使用的镀锌钢板一般分为热镀锌和电镀锌两种,生产中经常使用电镀锌钢板的镀锌层较薄 ,热镀锌钢板的镀锌层较厚。由于钢板表面镀锌层的存在 ,镀锌钢板与普通钢板的点焊相比具有一定的特殊性，主要表现在：2.1 减小了点焊适用的焊接参数范围：对于镀锌钢板来说 ,钢板表面锌层的厚度对其焊接性能的影响较大。由于表面锌层的存在,在点焊开始阶段,焊件之间的接触实际上是板材表面锌层的接触,由于锌的电阻率较小、硬度较低,在电极压力作用下产生较大的塑性变形,增大了板材间的接触面积 ,降低了接触面的接触电阻,不利于熔核的形成。并且,由于锌的熔点较低 在焊接过程中先于母材本身熔化,进一步增大了焊件间的接触面积,使接触面的电流分布更加发散 (如图 2),降低了焊接电流密度 ,影响母材熔化形成熔核。所以：一般来说,相同规格的板材,镀锌板比普通钢板需要更大的焊接电流。随着锌层厚度的增加,适用的焊接电流范围减小,而且电流范围的位置要上升,也就是说在锌层厚度增加时,焊接电流的中间值要提高。图2.1：电流分布示意图2.2缩短了电极的使用寿命： 由于镀锌板表面锌层的熔点较低,在焊接过程中,电极与工件接触处的温度较高,锌层熔化后容易粘负在电极表面,在温度较高的情况下,锌原子向电极内扩散,在电极表面形成铜锌合金,增加了电极端部的电阻,降低了电极的导电、导热性能,使其表面硬度下降,加速了电极磨损速度。电极端部很容易变成蘑菇头状或者产生蚀坑,降低了焊接电流密度,从而影响焊点强度及表面质量,容易产生虚焊等焊接缺陷。镀锌钢板点焊需要频繁的修磨或更换电极, 导致生产率降低,生产成本上升。2.3对焊接接头的性能具有一定的影响：镀锌钢板点焊接头最重要的性能是强度(包括拉剪强度和疲劳强度等)和耐腐蚀性能。在镀锌钢板点焊过程中,表面锌层熔化后会使焊接接头内残留部分锌或锌铁合金,在熔核结晶过程中容易产生缺陷,对于接头的强度是有害的。另外,如果接头处的锌层在焊接过程中受到破坏，会大大降低它的耐腐蚀性能。另外,由于镀锌钢板表面锌层的存在,使其焊接过程的物理现象更为复杂,大大提高了对其焊接过程及焊接质量的控制难度。在焊接过程中,产生焊接缺陷和点焊喷溅的趋势加大,增加了焊接难度。3 技术方面保证焊接质量3.1 工艺参数方面经过查找相关理论知识总结镀锌焊接有如下特点：1）点焊初期阶段，电极接触低电阻率，低硬度的锌层，不利于熔核形成的特点。2）焊接过程中锌层熔化，被挤出塑性环，增加接触面积，减小电流密度。这两点都不利于焊核成形到合格尺寸。以二层双面镀锌板焊接为例 ,分别通过调整焊接点焊的焊接工艺参数对喷溅的产生影响较大 ,主电流及电极压力参数,在保证焊接接头质量的前提下要的焊接参数包括焊接电流Iw、焊接时间tw和电极压观察点焊缺陷的产生情况,实验结果见表1.1：为了消除锌层的不利影响，经过反复验证，在正式焊接电流前增加4000A-6000A的预热电流（时长6-8cyc），在焊点处提前熔化锌层。降低锌层在焊接过程中的不利影响。并且正式焊接电流要比同等厚度的普通冷轧钢板焊接电流提升2030%，这样可以充分熔化零件间的锌层及形成尺寸合格的熔核。表3.1：参数调整对点焊缺陷的影响 3.2 焊钳选型方面 G5车型车身还采用了部分高强度钢板，并且因G5车身结构复杂，规划产能节拍较高（400秒），工位数量较少，夹具结构复杂，按照以往车型焊钳选型不能满足焊接质量需要，所以采用如下方法：3.2.1提高焊钳压力规格：普遍提高焊钳压力规格，由以往常用的2000N-2500N压力规格焊钳更改为3000N压力规格焊钳，个别厚度较大，强度较高，零件成型不好的部位采用3500N压力规格焊钳。3.2.2 优化焊钳电极：尽可能取消非普通电极帽结构的焊接电极，如：一次性弯电极，电极头，蘑菇头电极等，这些电极有个共同的特性，即电极端部实心，不通冷却循环水，如下图1.1中标示部分：图3.1镀锌板件焊接需增加预热电流并且提高焊接电流，所以电极端部产生的热量比普通零件焊接产生的热量高，如果电极端部散热不良，电极端部温度过高对形成合格焊点熔核不利。并且一次性电极使用寿命与一个电极帽接近，而成本确是电极帽的30倍以上。3.2.3防止焊钳分流：规划初期阶段没有实物，只能靠经验在电脑中模拟，与实际情况难免会有些差异，在工序审核过程中，让员工按正常速度操作，如果焊钳比较容易碰到或非常接近零件、夹具 ，就要采取措施。一般措施如下：3.2.3.1更换焊钳型号：尽量使用尺寸小一点的型号的焊钳，小焊钳重量小，人工操作时更容易控制焊钳的运动方向，焊点位置更准确，同时降低了焊钳的分流几率。3.2.3.2结合成本综合考虑，如果不更换焊钳可以使用一些防分流装置：如使用绝缘布或胶皮包裹焊钳或者夹具，如果是焊钳与夹具分流，尽量包裹夹具，因为焊钳一直处于运动状态，包裹的绝缘材料容易松散。除了包裹绝缘材料外，还可以在焊钳上或夹具上增加一些绝缘塑料块，防止分流，如下图（2）：图3.2焊钳防分流装置 夹具防分流装置3.2.3.3改用弥散氧化铝电极头：使用普通铬锆铜合金材质制作的电极帽焊接普通冷轧钢板性能优越，但是焊接镀锌板的时候，在长期高温情况下会在电极端部形成复杂的化学反应，形成铜锌合金，这种材质附属在电极帽端部，一部分铜锌合金粘附在焊点表面（如下图），导致电极帽强度、导电性大大降低，严重影响焊接质量，参考相关理论知识，经过多方联系及反复验证，最终使用北京一家公司提供的弥散铝合金材质电极帽，大大缓解这种“黄焊点现象”（图1.3），也提高了焊接质量。图3.3“黄焊点”现象3.2.4主线采用性能优越的先进焊接设备焊接：G5白车身钢板厚度比大部分普通轿车钢板厚10%以上，这样会导致分总成拼焊工位主线部分焊接处零件厚度超过5mm,使用普通焊钳、焊机根本没办法焊接出合格的焊点，G5项目焊装主线是有德国库卡公司制作的全自动主线，焊机使用日本小原焊机，部分大规格焊钳工位及零件过厚的工位使用进口BOSCH中频焊机，全方位动态调节焊接参数，保证了焊装主线的焊接质量。4 过程管理方面保证焊接质量4.1电极修磨方面 电极集中修磨，集中管理焊接重要四大参数之一就是电极断面直径，并且另外两大参数焊接电流（单位面积上的电流密度），焊接压力（单位面积上的压强）均受电极断面直径制约，在G5的自动化主线使用机器人专用电极修磨器定时修磨电极，但是G5分装是人工生产线，前期生产使用人工锉刀修磨电极帽，受限于人工修磨技能。为了提升并保障焊接质量一致性，结合丰田现场电极管理经验，只花电极G5焊装电极帽管理专用修磨器1/5的价格改造小台钻修磨电极帽，并且制定了一套详尽的 管理流程，有效控制现场电极端面质量，保障人工线焊接质量一致性。 事实证明，该电极帽修磨方式及管理流程有效的控制并提高了G5的焊接质量。图4.1：电极帽集中管理 4.2 焊点计数方面 结合设备自身携带的焊点计数功能（图1.5），焊装二车间新项目组制定了详细的G5焊装焊点计数实施方案，全面实施焊点计数，确保每一辆G5焊装白车身四千多焊点“一个都不能少“!图4.2焊点计数器4.3其它G5焊装过程焊接质量控制方案 4.3.1 质量意识宣贯：以各种形式向员工灌输质量第一的理念，如技能比武，过程质量AUDIT等活动，如下图，评比过程质量最优，除了比单个焊点的质量，还要比焊点位置的一致性，如下图1.6： 图4.3点距要求均等4.3.2 严格控制G5焊点检验标准： 要求员工在焊完每一个工件之后100%标示检查每一个焊点，并签名。对每一个焊点做到“全检”。图4.4焊点标示实施一个措施很容易，坚持实施一个质量控制措施却不容易。来自G5现场信息显示，该方案实施至今，除了控制焊点质量之外，也间接、有效的保证了白车身另一大重要指标：尺寸一致性。结论通过对车身镀锌板的焊接质量提升的现场实践和应用，更深一层地了解车身质量提升所需要注意的问题涉及面是非常广泛的，更需要现地现物的去排除生产过程中的质量风险点：（1） 结合生产实际情况 ,分析了镀锌钢板的点焊特性,以及生产现场中点焊缺陷的产生机理及影响因素；（2） 从5M1E角度分析各方面质量问题产生的根源，并寻找措施来杜绝质量问题产生，提升制造水平。致谢毕业论文即将完成，借此机会，我要对帮助过我的人表示深深的感谢。首先我能顺利地完成此次设计得益于学校的教学设备、设计软件以及所提供的计算机房，还得益于老师的辛苦辅导。再者就是能和同学们相互讨论、相互学习、一起进步，最后能够顺利完成此次设计，我衷心地感谢学校，感谢辅导我的老师，感谢和我一起设计的每一位同学！ 参考文献【1】Nataliar S E, Naria B G C, Prabbu V K. Materials Selection for an Automotive Structure by Integrating Structural Optimization with Environmental Impact Assessment J . Materials and Design, 2004,25:489 - 698.【2】Lee S W, Yang D Y. An Assessment of Numerical Parameters Influencing Springback in Explicit Finite Element Analysis of Sheet Metal Forming Process J. Journal of Materials Processing Technology, 1998,80 - 81:60 - 67.【3】黄天泽.汽车车身结构设计M.北京:机械工业出版社,2000.160.【4】乔淑平 李卓森.在概念设计阶段用FEM进行车身设计的研究J.汽车技术,2000(4):6-8.【5】Lee D C,Lee J I.ET A Structural Optimization Design for an Aluminum-Intensive Vehicle.2003.【6】陈金华 廖兵.汽车碰撞中的数值仿真分析技术,2006中国汽车安全技术国际讨论会Z.,.【7】Torstenfelt B,Klarbring A.Conceptual Optimal Design of Modular Car Product Families Using Simultaneous Size,Shape and Topology Optimization.In: Finite Elements in Analysis and Design 43 ( 2007 ), 1050-1061.【8】陈家瑞.汽车构造M.北京:机械工业出版社,2004(1).【9】黄金陵.汽车车身设计M.北京:机械工业出版社,2007.【10】郭春生 等.汽车大型覆盖件模具M.北京:国防工业出版社,1993.【11】包晔 朱振友等. 镀锌钢板白车身的点焊喷溅问题.焊接,2005（7）.袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃