汽车白车身焊点虚焊的控制

汽车白车身焊点虚焊的控制汽车白车身焊点虚焊的控制 曾繁利曾繁利 柳州柳新汽车冲压件有限公司 广西 柳州柳新汽车冲压件有限公司 广西 柳州 柳州 摘要 摘要 根据笔者在汽车车身制造企业的实际工作经验 对白车身焊点虚焊的主要影响因素根据笔者在汽车车身制造企业的实际工作经验 对白车身焊点虚焊的主要影响因素 进行了详细分析 并从现场实用的角度介绍了虚焊的控制方法和监察机制 对白车身焊接进行了详细分析 并从现场实用的角度介绍了虚焊的控制方法和监察机制 对白车身焊接 质量保证有较好的参考意义 质量保证有较好的参考意义 关键词 白车身关键词 白车身 焊点虚焊焊点虚焊 控制控制 概述概述 在汽车安全保证体系中 白车身的焊接强度保证是重要的一环 它直接影 响到车身的强度和安全性能 汽车白车身制造中有 70 90 的工作量采用了 点焊方式 3000 5000 个焊点将将数百个薄板冲压件拼焊成一台白车身 在 实际点焊生产过程中 对焊点强度影响最大同时发生最普遍的便是焊点虚焊 因此如何控制焊点虚焊 是白车身制造过程中的一项重要课题 本文通过焊装 车间的生产实例 对焊点虚焊的主要影响因素进行调查分析并提出实用的改善 建议 供同行参考 焊点虚焊的表现形式及危害焊点虚焊的表现形式及危害 虚焊焊点外观表现为焊点发白 经焊点剥离试验后表现为焊点熔合度很小 无熔核或者熔核的直径小于工艺要求的最小值 有时也会出现环形熔核 其本质 是板件的焊透率不足 虚焊焊点的结合强度小于工艺规定值 焊接件强度会明 显下降 因此 必须避免虚焊的发生 虚焊的原因分析及对策虚焊的原因分析及对策 1 焊接规范设置不合理 焊接规范设置不合理 焊接规范设定是否合理 直接影响到板件的焊透率 低碳钢薄板焊接可参 考表 1 美国电阻焊机制造协会推荐规范 进行初步设定 表 1 低碳钢推荐焊接规范 在初步选定焊接规范后 要结合各个工位的实际工况 如焊机 电缆老化 状况 板件材质及搭接状况等 进行调整 验证焊点质量合格后才能作为工位 的实际生产执行规范 以下是焊接规范设定的一些经验和常见调整方式 1 11 1 不同厚度板件焊接不同厚度板件焊接 白车身覆盖件通常比内板件要薄 为保证熔核有效连接不同厚度的板件 同时薄板不被焊穿 规范设定时要注意以下问题 1 1 11 1 1 两层板焊接两层板焊接 当两层板料厚度相差不大时 小于 3 1 按薄板选择工艺规范并稍微增大 焊接电流或通电时间 5 10 即可 当焊接的两层板料厚度比值较大 大于 3 1 时 因熔核位于两层板件总厚 度的 1 2 位置 无法有效连接薄板 这时除按薄板选择工艺规范并稍微增大焊 接电流或通电时间 5 10 之外 还需增大厚板一侧的电极头直径 使熔核 往薄板一侧偏移以保证焊点连接的有效性 1 1 21 1 2 三层板焊接三层板焊接 当较厚的板料处于中间层时 可按薄板选择工艺规范 但要适当增加焊接电 流 约增加 或者增加通电时间 当较薄的板料处于中间层时 可按厚板选择工艺规范 但要适当减少焊接电 流 约减少 或者减少通电时间 1 21 2 镀锌板焊接镀锌板焊接 镀锌钢板因具有良好的抗腐蚀性能 普遍应用于轿车车身制造 但与普通低 碳冷轧板相比 其点焊焊接性能相对要差 不利于熔核形成 因此镀锌钢板的 点焊规范值要相应的调大 一般焊接电流值增大 25 50 焊接时间增加 50 100 电极压力增大 10 25 2 输出电流损耗 输出电流损耗 虽然参数设置达到规范要求 但在实际生产过程中 输出端电流值往往会 出现了损耗 从而存在虚焊的风险 下面我们依据车间生产实例对电流损耗的 风险及控制方法进行介绍 通过对各工位焊钳输出电流进行持续测量 发现随着时间的推移 部分工 位输出电流值出现显著下降 最终低于工艺规范的下限值 表 2 是三个明显异 常的工位实际输出电流的数据记录 其中测量值 4 是在更换电缆后 输出电流 值已恢复正常范围 经对异常电缆进行拆解 发现电缆铜芯出现了不同程度的断股 磨损 老 化 等现象 这些情况的出现均会导致电缆电阻增大 输出电流降低 下面对这些 现象进行逐项分析 2 12 1 电缆铜芯断股电缆铜芯断股 实测输出电流 测量值 1测量值 2测量值 3测量值 4 序 号 焊钳 设定输出 电流 KA 10 电流结论电流结论电流结论电流结论 1焊钳 18 48 4OK8 4OK7 2NG8 4OK 2焊钳 28 98 8OK8 7OK7 6NG8 9OK 3焊钳 39 39 1OK9 0OK7 9NG9 2OK 表 2 焊钳输出电流监测 焊接过程中 如果姿态不恰当 电缆频繁地进行大角度折弯 拉直动作 铜 芯容易产生疲劳而不同程度的断股 图 1 焊接姿态不良的因素很多 焊点布 局设计不合理 工装焊接通过性差 焊机及焊钳平衡器安装不合理等 均可能 造成焊接姿态不良 要改善焊接姿态 在焊点设计 工装设计 设备安装阶段就要充分地按照 人机工程的理念进行优化 对已经投入生产的工位 也要经常进行作业观察 发现有姿态不良的情况 及时寻求改善 图 1 电缆断股 2 22 2 电缆异常磨损电缆异常磨损 自动焊 傀儡焊多采用空冷电缆 绝缘套很薄 而铜质电缆通电过程中产 生的磁场相互作用使电缆剧烈晃动 电缆与电缆 电缆与工装之间极易产生频 繁摩擦 损坏电缆 影响电流输出 图 2 图 2 电缆磨损 焊接时因磁场产生的晃动是不可避免的 对自动焊 傀儡焊等固定焊钳的 工位 电缆要进行充分加固 同时 电缆要尽量避免螺旋状布置 以免增大感 应磁场的强度 2 32 3 电缆老化电缆老化 电缆老化是指在使用过程中 铜芯因过度发热等外部因素影响导致铜芯发 生氧化 局部熔损等情况 图 5 随着使用时间增加 导电性能下降 输出 端电流降低 图 3 电缆老化 要控制电缆的异常发热 首选要根据焊接电流和使用频率合理选择电缆 避 免过载发热 同时焊接规范设定时不能一味的追求焊接效率 在一个焊接周期 里要保证足够的休止时间 避免电缆冷却不足而持续升温 对于自动焊密集的 工位 要注意改善通风条件 保证空冷电缆散热及时 2 32 3 电流输出损耗的风险防范电流输出损耗的风险防范 以上方法只能减少电缆的异常情况发生频次 但不能完全杜绝 在电缆出 现异常时 往往是内部铜芯损坏 通过肉眼难以发现 因此 要想降低电流损 耗的风险 还需要建立日常的监测机制 比如可以使用毫欧表按一定周期对电 缆进行循环测量 确保所有电缆在异常变化的早期就受到监控 及时采取纠正 措施 建议对各工位电缆更换的频率进行统计和分析 得出各个工位电缆更换 的时间规律 以便及时进行预防性更换 对异常情况比较集中的工位 要查找 根本原因进行改善 3 焊接分流 焊接分流 在焊接过程中 一部分电流没有经过焊接区参与焊点形成的现象叫做焊接 分流 点焊的分流有两种 一种是经过已经焊好的焊点分流 一种是偶然接触 分流 如焊接过程中焊钳与零件或夹具接触分流 分流会造成通过焊接区的电 流密度减小 分流严重时可导致虚焊 焊接区周围的焊点越多 通过这些焊点的分流就越大 因此 在保证焊接 强度的前提下 增大焊点间距 可以降低焊接分流 低碳钢焊点间距一般取 30mm 0mm 要减少焊钳与零件 工装接触分流 应在焊点位置设计 焊钳和工装设计 时 综合考虑焊接姿态 目前不少工装制造企业已采用模拟软件检查焊钳通过 性 在设计早期就可以对焊接姿态进行优化 对于无法完全避免的工装接触 应对工装接触部位进行绝缘处理 4 电极头端面直径偏大 电极头端面直径偏大 电极头未及时修磨或修磨量不够会造成端面直径偏大 进而导致板件接触 面积增大 焊接加热部位电流密度减小 严重时可导致虚焊 解决方法是根据 不同板厚设定电极头修磨标准 表 3 及时修磨和更换电极头 序 号 零件厚度 单层板厚 mm电极头端面直径 D mm 10 85 30 21 0 1 26 00 31 57 00 42 08 00 52 59 00 63 010 00 表 2 电极头端面尺寸 参考 当两层板料厚度相差不大时 小于 3 1 按薄板选择电极头尺寸 当焊 接的两层板料厚度比值较大 大于 3 1 时 还需增大厚板一侧的电极头直径 使熔核往薄板一侧偏移以保证焊点连接的有效性 需要指出的是 人工修磨电极头存在标准不好把握 修磨质量差等问题 除存在虚焊风险外 焊点外观质量也较差 而采用电极修磨器则可以较好的保 证修磨质量 目前机器人焊接工位已较多的采用自动修磨技术 即达到设定的 焊接点数后自动进行电极头修磨 结语结语 以上介绍了焊点虚焊的主要影响因素和控制方法 在实际生产中 如果要 很好地防止虚焊缺陷流出 还需要开展以下工作 1 建立输出电流的监测机制 推荐对重保岗位每半月进行一次输出