汽_车_点_焊_工_艺(论文)

0 0 目录 第一章绪论第一章绪论 1 1 电阻点焊的背景及意义 1 2 汽车点焊质量控制技术的发展及现状 第二章电阻点焊焊概述第二章电阻点焊焊概述 2 1 电阻点焊简介 2 2 点焊方法分类 2 3 电阻点焊的基本原理 2 3 1 电阻点焊的基本过程 2 3 2 焊接热的产出及影响因素 第三章点焊质量保证与缺陷分析第三章点焊质量保证与缺陷分析 3 1 点焊质量保证 3 1 1 焊点工艺设计的优化 3 1 2 电极 3 1 3 焊点的强度保证 3 1 4 焊点外观质量的保证 3 2 点焊接头主要缺陷产生的原因及预防措施 第四章悬挂点悍工艺在小批量汽车生产企业中的应用第四章悬挂点悍工艺在小批量汽车生产企业中的应用 4 1 悬挂式点焊工艺应用的现状 4 2 悬挂式点焊应用的工艺条件 4 3 小批量自制件汽车生产企业悬挂式点焊工艺的应用 4 3 1 悬挂式点焊设备的选择 4 3 2 使用悬挂式点焊设备的数量以及焊装线的设计和布置对悬挂式点焊设备利用率的影 响 4 3 3 点焊工艺条件的保证 4 3 4 悬挂式点焊机的使用维修和管理 结束语结束语 参考文献参考文献 1 1 第一章绪论第一章绪论 1 11 1 电阻点焊的背景及意义电阻点焊的背景及意义 电阻点焊作为焊接学科的一个分支 是各工业部门广泛应用的加工 装配方法 由 于电阻点焊在焊接过程中能量集中 变形小 生产率较高 特别适用于焊接薄壁零件 因此在航空航天制造工程 汽车 电子等工业领域得到越来越广泛的应用 特别是随着 点焊工艺在汽车制造业中的应用 点焊的质量问题越来越多地受到关注 在轿车车身制 造过程中 焊接接头质量的好坏 不仅直接决定了车身焊接装配过程的制造偏差 同时 也决定了轿车使用的可靠性和安全性 一般来说 轿车车身大约需要 4000 6000 个点 焊焊点 例如一辆帕萨特车身卜有电阻焊焊点 5892 个 由此可见 点焊技术在保证汽 车质量和生产效率巾起着棚当重要的作用 点焊质量的提高不仅可以带来经济效益 而 且可以提高每企业的核心竞争力 如关国国内的汽车工业 仅三大汽车公司就有 64 条 生产线 年产汽车 1300 万台 电阻点焊控制器的改善和提高将使车身结构加强 并且 提高美国汽车制造企业的竞争力 通常在汽车工业中 为了保证质量 每台车约有多于 设计数量的 30 的焊点 掘推算 如果减少焊点数量 10 每年可节约 500 万美元左 右 1996 年 美国国家标准和技术研究所宣布用 1 36 亿美元进行的电阻点焊这个先进 技术项目 ATP 的研究 美国国家标准和技术研究所专家认为 改进美国现有的电阻焊 设备和控制装置 预计在相关产业可以获得 500 亿美元的经济效益 这个项目得到了汽 车行业人士的重视 许多研究机构和企业 如美国智能电阻焊协会 克来斯勒公司 福 特汽车公司 通用汽车公司以及密西根大学 爱迪生焊接研究所 工业技术研究所等给 予这个项目很大的支持 一方面 由于点焊过程相当复杂 影响因素多 因素之间相互作用 加之焊接过程 中熔核的不可见性及焊接过程瞬时性 给点焊质量检测与控制带来了很大困难 另一方 面 为了使不合格接头的比例保持在规定的合理范围内 工厂里通常要定期进行焊后破 坏性实验 但是 破坏性实验成本极高 而且定期的抽样实验并不能保证每一辆车身焊 接接头的合格率都保持在规定的范围内 同时 焊后实验具有严重的滞后性 由于轿车 生产的大批量流水作业特点 待有焊接质量问题发现时 大量具有焊接质量问题的车身 己经到了总装甚至到了客户手中 由此可见 电阻点焊过程及焊点质量的稳定性一直是 电阻点焊质量控制研究中的关键问题 历来被认为是电阻焊质量控制的研究重点 并引 起了工业界和研究机构的高度重视 因此 为了提高焊接质量 需要对熔核形成过程的 2 2 有关电参数进行控制 以形成合格焊点 或者在线监测和控制与熔核形成有关的物理参 量 以实时监测并控制焊接过程 实现在线判定和控制焊点质量 这对于保证焊点质量 的稳定性 提高点焊合格率 达到降低成本和提高生产效率具有十分重要的实际意义 1 21 2 汽车点焊质量控制技术的发展及现状汽车点焊质量控制技术的发展及现状 点焊质量控制的内容十分广泛 它不但涉及到点焊设备的检测与控制系统 而且也 包括点焊的接头设计 原材料的采购 管理和焊前处理 焊接工艺规范和质量检验标准 设备的使用和维护 以及焊工技术培训和定期考核 焊接的工装设备等多种因素 在本 研究中假设其它条件不变 点焊质量仅由于点焊过程的参数决定 随着点焊工艺在汽车 制造业中的应用 对接头质量不断提出更高的要求 经过多年的生产应用证明 采用自 动控制技术是确保点焊质量 提高效率 降低成木的十分有效的方法 近年来 国内外 焊接工作者在点焊质录监测与控制技术研究领域进行的长期不懈的努力 已经取得了一 些可喜的成果 有些方法已应用于生产 在点焊过程中 由于电阻热的作用 使金属经 过了加热 熔化 凝固以及相变 并且与过程相关的物理量也发生了变化 如电流流过 工件 使母材熔化而引起电流 电压及动态电阻的变化 与此同时 被焊金属受热温 度升高 随着温度上升而红外辐射加强 金属受热膨胀 焊接区出现液态金属时 电极 的力 位移 速度 加速度等过程参量都发生了变化 金属相变和变形 会产生应力波 根据这些物理量的特性 获得熔核的信息 在点焊过程中必须满足以下几个基本条件 方可作为质量监控的信息 1 必须与焊点质量有密切关系 呈现一定的函数关系并有期望的准确性 2 信号易于检测 3 必须可以再现 一般应为连续 4 取出监控信息时 不干扰点焊工艺参数 不影响正常生产 5 监控手段易于实现 且成木不得太高 由此可见 在点焊焊接中通过监测焊接过程中某一物理量 该物理量能够反映熔核 的的形成情况 从而通过监测该物理量可以对焊接过程进行实时控制 因此 点焊质量 控制的发展主要体现在点焊质量的监测和控制两个方面 点焊质量控制技术的内容主要 包括两个方面 一是实时稳定焊接参数的控制 恒流 恒压 电极压力等 二是焊接过程 中反映熔核形成状态的物理量的监测与控制 3 3 第二章电阻点焊焊概述第二章电阻点焊焊概述 2 12 1 电阻点焊简介电阻点焊简介 电阻点焊是焊件在接头处接触面的个别点上被焊接起 来 点焊要求金属要有较好的塑性 如图 1 所示 为最简 单的应用点焊的例子 图 1 最简单点 图 2 点焊过程 焊焊接时 先把焊件表面清理干净 再把被焊的板料搭接装配好 压在两柱状铜电 极之间 施加 P 力压紧 如图 2 所示 当通过足够大的电流时 在板的接触处产生大量 的电阻热 将中心最热区域的金属很快加热至高塑性或熔化状态 形成一个透镜形的液 态熔池 继续保持压力 P 断开电流 金属冷却后 形成了一个焊点 点焊由于焊点间有一定的间距 所以只用于没有密封性要求的薄板搭接结构和金属 网 交叉钢筋结构件等的焊接 如果把柱状电极换成圆盘状电极 电极紧压焊件并转动 焊件在圆盘状电极只间连续送进 再配合脉冲式通电 就能形成一个连续并重叠的焊点 形成焊缝 这就是缝焊 它主要用于有密封要求或接头强度要求较高的薄板搭接结构件 的焊接 如油箱 水箱等 2 22 2 点焊方法分类点焊方法分类 对焊件馈电进行电焊时 应遵循下列原则 尽 t 缩短二次回路长度及减小回路所包含 的空间面积 以节省能耗 尽 t 减少伸入二次回路的铁磁体体积 特别是避免在焊接不 同焊点时伸入体积有较大的变化 以减小焊接电流的波动 保证各点质 t 衡定 在使用工 频交流时 常见点焊方法有以下几种 1 双面单点坏 所有的通用焊机均采用这个方案 从焊件两侧馈电 适用于小型零件和大型琴件周边 各焊点的焊接 2 单面单 4 4 当零件的一侧电极可达性很差或零件较大 二次回路过长时 可采用这个方案 从焊 件单侧馈电 需考虑另一侧加铜垫以减小分流并作为反作用力支点 3 单面双点炸 从一侧馈电时尽可能同时焊两点 以提高生产率 单面馈电往往存在无效分流现象 浪 费电能 当点距过小时将无法焊接 在某些场合 如设计允许 在上板二点之间冲一窄 长缺口 可使分流电流大幅下降 4 双面双点坏 此方案虽可在通用焊机上实施 但两点间电流难以均匀分配 较难保证两点质 t 一致 由于采用推挽式馈电方式 使分流和上下板不均匀加热现象大为改善 而且焊点可布里 在任意位里 其唯一不足之处是须制作二个变压器 分别置于焊件两侧 这种方案亦称 推挽式点焊 两变压器的通电需按极性进行 5 多点坏 当零件上焊点数较多 大规模生产时 常采用多点焊方案以提高生产率 特别是单面 多点焊在生产中得到广泛应用 其方式较灵活 二次回路不受焊件尺寸牵制 在要求 较高的情况下 亦可采用推挽式点焊方案 目前一般采用一组变压器同时焊二或四点 r 后者有二组二次回路 一台多点焊机可由多个变压器组成 可采用同时加压同时 通电 同时加压分组通电和分组加压分组通电三种方案 可根据生产率 电网容t 来选择合适方案 2 32 3 电阻点焊的基本原理电阻点焊的基本原理 2 3 12 3 1 电阻点焊的基本过程电阻点焊的基本过程 汽车点焊过程的质量评估及控制 李锐华 焊件组合后通过电极施加压力 利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻 热进行焊接的方法称为电阻点焊 电阻点焊的焊接循环主要由由预压 焊接 维持和休 止四个基本阶段组成必要时可增附加程序 图 2 1 1 预压阶段 电极下降到电流接通阶段 确保电极压紧工件 使工件间有适当压 5 5 力 这个阶段包括电极压力的上升和恒定两部分 为保证在通电时电极压力恒定 预压 时间必须保证 尤其当需连续点焊时 须充分考虑焊机运动机构动作所藉时间 不能 无限缩短 预压的目的是建立稳定的电流通道 以保证焊接过程获得孟复性好的电流密度 对 厚板或刚度大的冲压零件 有条件时可在此期间先加大预压力 而后再回复到焊接时的 电极力 使接触电阻恒定而又不太小 以提高热效率 2 焊接时间 焊接电流通过工件 产热形成熔核 这个阶段是焊件加热熔化形成熔核的阶段 焊接电流可基本不变 指有效值 亦 可为渐升或阶跃上升 在此期间焊件焊接区的温度分布经历复杂的变化后趋向稳定 起 初输入热盆大于散失热尹 温度上升 形成高温塑性状态的连接区 并使中心与大气隔 绝 保证随后熔化的金属不氧化 而后在中心部位首先出现熔化区 随粉加热的进行熔 化区扩大 而其外围的塑性壳 在金相试片上呈环状故称塑性环 亦向外扩大 最后当输 入热 t 与散失热 平衡时达到德定状态 当焊接参数适当时 可获得尺寸波动小于 15 的熔化核心 在此期间可产生下列现象 l 液态金属的搅拌作用 液态金属通电时受电磁力作用产生漩涡状流动 当把熔核 视作地球状且电极端处为二极 其运动方向为 赤道部分由周围向球心流动 而后流经 两极再沿外表向赤道呈封闭状流动 对于同种金属点焊 搅拌仅需将焊件表 面的氧化 膜搅碎即可 但异种金属点焊时 必须充分搅拌以获得均质的熔化核心 如通电时间太 短 搅拌不充分 将产生游涡状的非均质熔核 2 飞溅按产生时期可分为前期和后期两种 按产生部位可分为内飞溅 处于两焊件 间 和外飞溅 焊件与电极接触侧 两种 前期飞溅产生的原因大致是 焊件表面清理不 佳或接触面上压强分布严重不匀 造成局部电流密度过高引起早期熔化 此时因无塑性 环保护 必发生飞溅 防止前期飞溅的措施有 加强焊件清理质 t 注意预压前的对中 有条件时可采用渐升电流或增加预热电流来减慢加热速度 避免早期熔化而引起飞溅 后期飞溅产生的原因是 熔化核心长度过大 超出电极压力有效作用范围 从而冲 破塑性环在径向造成内飞溅 在轴向冲破板表面造成外飞溅 这种情况一般产生在电流 较大 通电时间过长的场合 可用缩短通电时间及减小电流的方法来防止 飞溅在外表面首先影响外观 其次产生的疤痕影晌耐腐蚀及疲劳性能 内部飞溅的 残迹有可能在运行时脱落 如进入管路 如油管 将造成堵塞等严重事故 3 胡须在加热到半熔化温度的熔核边缘 当某些材料 如高温合金 中低熔点夹杂 物较多聚集在晶界处时 这部分杂质首先熔化并在电极压力的作用下被挤出呈空隙 在 6 6 随后的过程中 空间有时能被液态金属充坡满 但亦可能未充坡满 这种组织形貌在金 相试样上称为胡须 而未充坡满的胡须犹如裂纹 是一种危险缺陷 3 维持时间 切断焊接电流 电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度 此阶段不再输入热 t 熔核快速散热 冷却结晶 结晶过程遵循凝固理论 由于熔 核体积小 且夹持在水冷电极间 冷却速度甚高 一般在几周内凝固结束 由于液态金 属处于封闭的塑性壳内 如无外力 冷却收缩时将产生三维拉应力 极易产生缩孔 裂纹 等缺陷 故在冷却时必须保持足够的电极压力来压缩熔核体积 补偿收缩 对厚板 铝 合金和高温合金等琴件 希望增加顶锻力来达到防止缩孔 裂纹 这时必须精确控制加 顶锻力的时刻 过早将液态金属因压强突然升高使塑性环被冲破 产生飞溅 过晚则因 凝固缺陷已形成而无效 此外加热后冷缓电流 降下已授固速度 亦有利于防止缩孔和 裂纹的产生 4 休止时间 电极开始提起到电极再次开始下降 开始下一个焊接循环 此阶段只适用于焊接循环重复进行的场合 特别是在焊接淬硬钢时采用一般插在 维持时间内 当焊接电流结束 熔核完全凝固且冷却到完成马氏体转变之后再插入 其目 的是改善金相组织 为了改善焊接接头的性能 有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环 1 加大预压力以消除厚工件之间的间隙 使之紧密贴合 2 用预热脉冲提高金属的塑性 使工件易于紧密贴合 防止飞溅 凸焊时这样做可 以使多个凸点在通电焊接前与平板均匀接触 以保证各点加热的一致 3 加大锻压力以压实熔核 防止产生裂纹或缩孔 4 用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织 提高接头的力学性能 或在不加大 锻压力的条件下 防止裂纹和缩孔 2 2 3 3 2 2 焊接热的产出及影响因素焊接热的产出及影响因素 点焊时产生的热量由下式决定 点焊时产生的热量由下式决定 Q 12RtU 2Q 12RtU 2 1 1 式中 Q 一产生的热量 J I 一焊接电流 A R 一极问电阻 Q t 一焊接时间 S 1 电阻 R 及影响 R 的因素 电极间电阻包括工件本身电阻民 两工件间接触电阻 R 电极与工件间接触电阻 k 即 R 2R R 28 2 2 如图 2 2 所示 当工件和电极一定时 工件的电阻取决与 它的电阻率 因此 电阻率是被焊材料的重要性能 电阻率高的金属其导电性差 如不 锈钢 电阻率低的金属其导电性好 如铝合会 因此 点焊不锈钢时产热易而散热难 点焊铝合金时产热难而散热易 点焊时 前者可用较小电流 几千安培 而后者就必须 用很大电流 几万安培 电阻率不仅取决与金属种类 还与会属的热处理状态 加工方 7 7 式及温度有关 接触电阻存在的时问是短暂的 一般存在于焊接初期 由两方面原因形成 1 工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层 会使电流遭到较大阻碍 过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通 2 在表面十分洁净的条件下 由于表面的微观不平度 使工件只能在粗糙表面的 局部形成接触点 在接触点处形成电流线的收拢 由于电流通路的缩小而增加了接触处 的电阻 电极与工件间的电阻 与 R 和风相比 由于铜合会的电阻率和硬度一般比工件 低 因此很小 对熔核形成的影响更小 我们较少考虑它的影响 2 焊接电流的影响 从公式 2 1 可见 电流对产热的影响是平方关系 比电阻和时间两者都大 因此 在焊接过程中 它是一个必须严格控制的参数 引起电流变化的主要原因是电网电压波 动和交流焊机次级回路阻抗变化 阻抗变化是因为回路的几何形状变化 或因在次级回 路中引入了不同量的磁性金属 3 焊接时间的影响 为了保证熔核尺寸和焊点强度 焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充 为了获得一定强度的焊点 可以采用大电流和短时间 强条件 又称硬规范 也可采用 小电流和长时 日 J 弱条件 也称软规范 选用硬规范还是软规范 取决于会属的性 能 厚度和所用焊机的功率 对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时 日 J 都有 一个上下限 使用时以此为准 4 电极压力的影响 电极压力对两电极问总电阻 R 有明显的影响 随着电极压力的增大 R 显著减小 10 但电流增加而使产热递增的幅度并不大 解决的办法是在增大焊接压力的同时 增大 焊接电流 但电极压力过大 容易在焊接过程中将液态会属挤到熔核周围 反而使点焊 质量降低 8 8 5 电极形状及材料性能的影响 由于电极的接触面积决定着电流密度 电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产 生和散失 因此 电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响 随着电极端头的变形和 磨损 接触面积增大 焊点强度将降低 6 工件表面状况的影响 工件表面的氧化物 污垢 油和其他杂质增大了接触电阻 过厚的氧化物层甚至会 使电流不能通过 局部的导通 由于电流密度过大 则会产生飞溅和表面烧损 氧化物 层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性 引起焊接质量波动 囚此 彻底清理 L 件表面足保证获得优质接头的必要条件 第三章点焊质量保证与缺陷分析第三章点焊质量保证与缺陷分析 生产中要获得较好的焊点质量 除有最佳的焊接电流 焊接压力 焊接时间等焊接 工艺参数外还须了解其它与焊接有关的参数对焊接质量的影响规律 并进行合理的优化 与搭配 才能得到良好的焊接质量 3 13 1 点焊质量保证点焊质量保证 3 1 13 1 1 焊点工艺设计的优化焊点工艺设计的优化 焊点工艺设计在相当程度上决定采用的工装和设备 焊点质量和成本 1 工艺设计时要充分考虑焊接设备的能力和本地区供电电网的品质 选择功率裕量 足够的焊机和控制精度合适的焊接控制器 确保焊点质量及其稳定性 2 焊点设计时尽量考虑使用双面点焊 特别是使用推挽双点技术 实践证明 双面点 焊比单面点焊焊接质量更可靠 易于保证 3 尽量避免设计多层板 超过三层以上 特别是多层厚板的装配结构进行点焊 4 焊点设计要充分考虑焊点的间距及边距 选择合适的焊接顺序 以减小焊接分流及焊接变 形 5 设计焊接回路时应尽量减小二次回路阻抗 6 制定和采用合适的点焊质检工艺 使用简便 可靠 经济的质检方法和工具 制定 合适的质检频次 7 使用合适的测试仪表及工具 3 1 23 1 2 电极电极 点焊电极是保证点焊质量的重要零件 由4 部分组 成 端部 主体 尾部 冷却水 孔 它的主要功能有 9 9 1 向工件传导电流 2 向工件传递压力 3 迅速导散焊接区的热量 目前点焊 时主要采用锥台形和球面形两种电极 锥台形的端面直径 d 或球面形的端部回弧半径 R 的大小 决定了电极与焊件接触面积的多少 在同等电流时 它决定了电流密度大小和 电极压强分布范围 一般应选用比期望获得熔核直径大 20 左右的工作面直径所需的端 部尺寸 其次由于电极是内水冷却的 电极上散失的热 t 往往高达 50 的输入总热 t 因 此端部工作面的波动或水冷孔端到电极表面的距离变化均将严孟影响散热 t 的多少 从 而引起熔核尺寸的波动 因此要求锥台形电极工作面直径在工作期间每增大 15 左右必 须修复 而水冷孔端至表面距离在耗损至仅存 3 4 时即应更换新电极 3 1 33 1 3 焊点的强度保证焊点的强度保证 要得到具有足够强度的焊点 首先取决于是否根据焊件状况 板材厚度 层数 材 质 镀层情况等 制定了合理的焊接规范 其次 取决于是否采取有效措施来克服影响焊 接规范稳定性的各种因素 这些因素主要有 a 网路电压的波动 b 铁磁性物质进人焊钳导致二次回路阻抗的变化 c 电极端面直径和性能的的变化 随着点焊次数的不断增加 电极端面直径被徽粗 变大引起电流密度降低 电极沽污 特别是镀锌板焊接时电极端部铜锌合金引起电极导 电导热性能下降 针对以上因素 目前可以采取以下措施 1 选用目前先进的微电脑阻焊控制器 我厂使用的江都焊接设备厂生产的 VCW 一 200 系列微机控制器 在网压波动士 10 肠 负载阻抗变化士 10 时 焊接电流变化簇士 3 可有效克服网路电压的波动及二次回路阻抗变化的影响 天津陆华科技公司生产的 HCW 系列高档阻焊控制器网压波动十 10 一一 20 时 闭环恒流稳定度镇士 2 法国 SCIAKY 公司的 CPS2000RI 2 控制器网压波动 10 一 15 时 电流变化为士 2 武汉神 龙公司使用 2 在焊装车间或焊装线上对焊机的通电焊接进行计算机群控管理和集中控制 可有 效防止同时通电的焊机数量 避免电源电压下降过多 使压降在允许的范围内 同时可 检测和控制在线所有焊机的工作状况 保证焊接质量 如一汽奥迪轿车焊装线装天津陆 华科技公司的 QWDK 型电网平衡控制系统和 HZ 型集中控制系统 可根据电网容量控制同 通电的焊机台数 控制电网的三相平衡 可检测和控制在线所有焊机的工作状态 包括故 障情况 焊接规范 焊点数等 可远离现场对每台焊机进行编程 为保证焊接质量 实 现焊接自动化管理提供了硬件基础 3 在编制焊接工艺时 可利用微电脑阻焊控制器的电流阶梯递增功能和定点修磨电 极的措施 避免电极端面直径被辙粗而引起的电流密度降低以及电极端部性能恶化对焊 10 10 点强度的影响 此外 由于车身板件组合多变 经常存在一把焊钳需焊接板件组合不 同的部位 对此 最好采用多套焊接规范进行焊接 这在自动化焊钳和机器人点焊工位 比较容易实现 但手工点焊工位则比较困难 如果程序 规范 转换开关设在焊钳上 操 作者容易混淆或遗忘 为解决这一问题 可以在夹具上设置程序转换板 对焊接规范进 行强制转换 国内已有武汉神龙 一汽大众等公司采用 3 1 43 1 4 焊点外观质量的保证焊点外观质量的保证 焊点的外观质量主要指焊点的表面质量 要求压抗浅 平滑均匀过度 无明显的凸 肩或局部挤压造成的表面鼓起 无毛刺 焊点表面没有熔化或粘附的铜合金以及裂纹等 缺陷 焊点的位置度以及点焊造成的工件变形 焊点的外观质量除靠先进的设备和工 艺参数来保证外 还可以采取以下措施来提高 l 在外观件表面一侧使用浮动电极垫板 如果在多点焊机上 可以使用平电极来减轻压坑 毛刺等缺陷 2 采用有浮动机构的焊钳以避免工件受非焊接压力的作用而变形 3 采用焊点导向块来保证焊点位置的准确性 并克服电极与工件不垂直而造成的工 件变形 3 23 2 点焊接头主要缺陷产生的原因及预防措施点焊接头主要缺陷产生的原因及预防措施 1 喷溅 飞溅 按时间分为前期喷溅和后期喷溅 按产生的部位可分为内喷溅 两 焊件间 和外喷溅 焊件与电极接触处 2 种 前期喷溅产生的原因是 焊件表面清理不佳或接触面上压强分布严重不匀 造成局 部电流密度过高引起早期熔化 此时因无塑性环保护 发生喷溅 防止前期喷溅的措施有 加强焊件清理质量 注意预压前的对中 有条件时可采用渐 升电流或增加预热电流来减慢加热速度 避免早期熔化而引起喷溅 后期喷溅产生的原因是 熔核长大过快 超出电极压力有效的作用范围 从而冲破 塑性环 在径向造成内喷溅 在轴向冲破板表面造成外喷溅 这种情况一般产生在电流 较大 通电时间过长的情况下 可通过缩短焊接时间和减小电流的办法来防止 喷溅在外表面上首先影响外观 其次产生的疤痕影响耐腐蚀及疲劳性能 可通过预 热来防止熔核长大过快 预热降低了焊接开始时焊接区金属中的温度梯度 避免金属的 瞬间过热和产生喷溅 2 收缩性缺陷 主要包括缩孔和收缩性裂纹 点焊时 焊接区加热集中 温度梯 度大 加热与冷却速度很快 液态金属被包围在金属塑性环中 同时受焊接区金属变形 的影响 特别是奥氏体不锈钢线胀很大的特殊原因 因此 接头易出现缩孔和收缩性裂 纹等缺陷 SUS301 L 不锈钢具有低碳钢 5 倍左右的线胀系数和较高的热强性 因此当压力无法 11 11 达到很高时就会出现缩孔 缩孔虽然减少了点焊的承载面积 但是对接头的静载强度 影响不大 对冲击和疲劳载荷则有一定的影响 特别是同时伴有裂纹的 影响特别明显 因此规定每个焊点仅能存在 1 个缩孔 且孔径不大于熔核直径的 25 o 缩孔的防止主要靠提高电极压力 特别是熔核形成 焊接区快速冷却时的锻压力来 实现 熔核内部裂纹 可分为横向裂纹及缩孔边缘的裂纹 一般认为存在于熔核中心部位 的裂纹 若尺寸较小 对焊接接头的强度影响不大 出现焊核内部横向裂纹的主要原因是 电极压力太低 焊接电流过大 焊接时间过短 出现缩孔边缘裂纹的原因是 焊接电流太大或焊接时间过长 电极压力不足 3 其他缺陷 未焊透 沿贴合面无熔核 熔核尺寸过小或熔透率不足 该缺陷使焊接接头强度 大大降低 是点焊的一种危险的缺陷 产生原因是由于焊接电流太小 焊接时间太短 电极压力过大 压痕过深 焊点表面压痕超过规定要求 压痕过深容易造成应力集中 导致焊接 接头强度特别是疲劳强度大大下降 产生的原因是由于电极球面半径过小 电极压力过大 焊接电流太大或焊接时间过长 喷 溅所引起 熔合线伸人 指熔合线呈直线状伸人熔核内的现象 熔合线的伸入会减少熔核的 实际有效直径 从而降低接头强度 这种缺陷对接头疲劳性能影响较大 使用时容易导 致接头的破坏 产生的原因是由于焊接表面清理不净 电极球面半径过小 加在熔核边 缘的压力相应减少 表面烧伤 焊件或电极表面不净 使电极与工件接触位置的电流密度高而集中 造成的局部熔化的烧伤 烧伤会影响接头的抗腐蚀性和表面质量 在点焊焊接过程中 应按相关规程的要求 尽量避免出现上述的焊接缺陷 3 结束 语 上述工艺已应用在生产中 使得大连金州线不锈钢车辆生产顺利完成 目前该车已 在投人使用 情况良好 12 12 第四章悬挂点悍工艺在小批量汽车生产企业中的应用第四章悬挂点悍工艺在小批量汽车生产企业中的应用 4 14 1 悬挂式点焊工艺应用的现状悬挂式点焊工艺应用的现状 在涉及汽车车身制造的企业 是否应用点焊工艺 以及其应用情况的好坏 是反映 该企业汽车制造工艺技术水平和质量水平的主要标志之一 我国较大的汽车制造厂和汽 车合资企业 由于其技术实力较强 工艺水平和管理水平以及生产的机械化自动化程度 相对较高 生产及工艺技术条件较优越 有的甚至还是从国外引进的较为先进的焊装生 产线 因此其悬挂式点焊工艺的应用相对较好 但近几年来 随着我国汽车产业政策的出台 复关的临近 企业之间的竞争和市场竞 争的加剧 占绝大多数的小批量自制件汽车生产企业竞相加紧投入 为此纷纷上悬挂式点 焊工艺 而其中不少的企业 由于缺乏科学的组织管理 或管理不力 造成其悬挂式点 焊工艺的应用状况和效果很不理想 有的设备使用性能差 能耗大 有的点焊工艺条件 差 点焊质量不稳定 有的维修保障能力差 设备故障率高 不能正常使用 利用率低 等 等 这些情况应该得到应有的足够的重视 以改善和推动点焊工艺技术的应用状况 使 之为我国汽车工业的进一步发展作出更大贡献 4 24 2 悬挂式点焊应用的工艺条件悬挂式点焊应用的工艺条件 1 焊件质量首先要求焊件标准化程度较高 各零件表面一致性较好 互换性较好 其 次 要求焊件点焊缝部分表面比较清洁干净 不得有氧化渣 杂物或较为严重的锈蚀等 情况 2 2 焊件装配质量 要求焊件点焊缝配合边较为整齐 贴合较为均匀紧密 贴合间隙一般要求不超过 0 5 一 0 8mm 2 3 焊件结构特点 在汽车车身制造中 悬挂式点焊工艺 由于受到焊钳结构和形状尺寸的限制 一般 只能用于一定范围内的搭边接头或折边接头的焊接 如门框边 窗框边等 4 34 3 小批量自制件汽车生产企业悬挂式点焊工艺的应用小批量自制件汽车生产企业悬挂式点焊工艺的应用 采用悬挂式点焊工艺是汽车车身制造技术发展的必然和合理选择 这也是由世界汽 车工业制造技术的现状和汽车车身本身的结构特点所决定的 问题的关键是在于如何以 实际出发 根据悬挂式点焊工艺的特点和要求 尽量把各方面的工作做好 使其能比较充 分的发挥它应有的效能 并将其应用成本控制在合理的范围内 这样才真正有利于企业 的技术进步和不断发展壮大 4 3 1 悬挂式点焊设备的选择 选择悬挂式点焊设备 首先必须坚持其可靠性 稳定性较好 操作比较轻便灵活的 原则 其次要考虑焊机使用的经济性 应尽可能选择节电 节水性较好的悬挂式点焊设 13 13 备 近几年来 我国在悬挂式点焊设备的生产技术方面取得了较大的突破 一些技术 指标已达到或接近国际先进水平 这为我们选择和使用好悬挂式点焊机提供了相应的物 质条件 4 3 2 使用悬挂式点焊设备的数量以及焊装线的设计和布置对悬挂式点焊设备利用 率的影响 1 使用悬挂式点焊设备的数量 使用焊机数量 应以尽可能比较充分地发挥焊机的使用潜能为目标 小批量自制件 汽车生产企业 由于其本身技术基础较为薄弱 工艺能力和设计水平有时还不能跟上 制 件的标准化程度较低 其互换性和制件表面质量较差 生产周期较长 设备维修保障能力 较弱等因素的影响 在决定使用悬挂式点焊工艺以后 可先购进一台试用 经试用并验证 了设备的可靠性和稳定性 以及操作的轻便灵活性等情况以后 便可视实际生产和企业 发展的需要 陆续购进和使用更多的悬挂式点焊机 但必须注意的是 不应盲目的进购设 备 把其当作摆设 根据目前调查和了解的情况看 有不少企业由于设备使用不当 设 备质量性能及工艺条件较差 维修保障不力 组织管理较差等原因 使悬挂式点焊设备长 期不能正常使用 或利用率很低 有一企业的轻型客车焊装线 拥有悬挂式点焊机 10 多台 而每年经过悬挂式点焊工艺的车身 最大限度从未超过 800 辆 每台车焊点仅有 800 900 个左右 可见利用率很低 使用很不正常 一台悬挂式点焊机 3 万元左右 功率 最低也不小于 10KVA 耗电大 耗水不少 如此利用点焊工艺 代价实在是太昂贵了 这 何以降低和控制成本参与市场竞争 还有一企业花巨资建立了一条焊装线 购进安装了 一台悬挂式点焊机 一点也未能用上 因为操作费力不灵活 另外点焊的工艺条件也较 差不适应 等等 面对这些不良状况 并不是说采用悬挂式点焊工艺是不应该的 小批 量自制件汽车生产企业要生存发展 要提高其工艺水平 车身的结构特点决定 采用点 焊工艺是必然的趋势和合理的选择 问题的根本还是在于要如何才能使用好 充分发挥 它