汽車焊接工藝探討

1、汽 車 點(diǎn) 焊 工 藝（論文）第一章緒論1.1電阻點(diǎn)焊的背景及意義1.2汽車點(diǎn)焊質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀第二章電阻點(diǎn)焊焊概述2.1電阻點(diǎn)焊簡(jiǎn)介2.2點(diǎn)焊方法分類2.3電阻點(diǎn)焊的基本原理2.3.1電阻點(diǎn)焊的基本過程2.3.2焊接熱的產(chǎn)出及影響因素第三章點(diǎn)焊工藝參數(shù)選擇3.1主要規(guī)范參數(shù)分析3.1.1.電極壓力對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的影響3.1.2.通電電流對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的影響3.1.3通電時(shí)間對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的影響3.3 調(diào)整方法:3.2焊接規(guī)范參數(shù)的確定原則:第四章點(diǎn)焊質(zhì)量保證與缺陷分析4.1點(diǎn)焊質(zhì)量保證4.1.1焊點(diǎn)工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化4.1.2電極4.1.3焊點(diǎn)的強(qiáng)度保證4.1.4焊點(diǎn)外觀質(zhì)量的保證4.2點(diǎn)焊接頭主要

2、缺陷產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施第五章懸掛點(diǎn)悍工藝在小批量汽車生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用5.1懸掛式點(diǎn)焊工藝應(yīng)用的現(xiàn)狀5.2懸掛式點(diǎn)焊應(yīng)用的工藝條件5.3小批量自制件汽車生產(chǎn)企業(yè)懸掛式點(diǎn)焊工藝的應(yīng)用5.3.1懸掛式點(diǎn)焊設(shè)備的選擇5.3.2使用懸掛式點(diǎn)焊設(shè)備的數(shù)量以及焊裝線的設(shè)計(jì)和布置對(duì)懸掛式點(diǎn)焊設(shè)備利用率的影響5.3.3點(diǎn)焊工藝條件的保證5.3.4懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的使用維修和管理第六章車身制件點(diǎn)焊工藝的改進(jìn)6.1車門點(diǎn)焊工藝改進(jìn)6.2車門拉手支架點(diǎn)焊工藝改進(jìn)6.3支柱加強(qiáng)板焊接外觀改進(jìn)第七章汽車車門周邊點(diǎn)焊新工藝7.1車門總成加工工藝7.1.1車門總成加工工藝分類7.1.2車門總成周邊點(diǎn)焊工藝7.2車門周邊點(diǎn)焊新工

3、藝7.2.1手工點(diǎn)焊車門周邊工藝缺陷的原因分析7.2.2車門周邊點(diǎn)焊工裝夾具的設(shè)計(jì)第八章點(diǎn)焊焊槍驅(qū)動(dòng)控制6.1電動(dòng)伺服焊槍應(yīng)用現(xiàn)狀6.2點(diǎn)焊焊槍氣動(dòng)力伺服系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)6.3氣動(dòng)伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型結(jié)束語參考文獻(xiàn)摘要【電阻點(diǎn)焊是一種被廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)工藝，尤其被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)及其它一些高科技產(chǎn)業(yè)與領(lǐng)域，如汽車制造、飛機(jī)制造及航空航天領(lǐng)域等。點(diǎn)焊是現(xiàn)在汽車車身及其它部件的主要連接工藝方法，在汽車制造工業(yè)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。汽車車身點(diǎn)焊的連接質(zhì)量決定了汽車的整體結(jié)構(gòu)剛度和完整性，所以檢測(cè)和保證點(diǎn)焊的連接質(zhì)量具有重要的實(shí)際意義。本文基于超聲檢測(cè)的基本原理，進(jìn)行了汽車車身焊點(diǎn)連接質(zhì)量的檢測(cè)

4、和評(píng)價(jià)研究。】【在微型車車身裝配焊接中，電阻焊占有相當(dāng)重要的地位。但是在焊接過程中所出現(xiàn)的缺陷給汽車裝配帶來一定的影響，這些問題如到了總裝流水線上裝配才發(fā)現(xiàn)，需要進(jìn)行補(bǔ)焊、補(bǔ)漏、校正，變形，影響流水線的作業(yè)進(jìn)度，因此消除焊接缺陷，對(duì)汽車裝配具有重要意義。】【通過深入分析點(diǎn)焊工藝過程,結(jié)合基于事例推理的特點(diǎn),將點(diǎn)焊工藝事例屬性劃分為兩類:事例特征和事例特征。設(shè)計(jì)了相似點(diǎn)焊工藝事例的檢索策略:在事例特征的約束下,以事例特征中所包含的材質(zhì)的熱物理性質(zhì)和板厚作為檢索相似事例的依據(jù)。應(yīng)用模糊推理的方法對(duì)檢索到相應(yīng)的相似事例庫中所含有的工藝知識(shí)、規(guī)則進(jìn)行提取、總結(jié),進(jìn)而指導(dǎo)對(duì)新的點(diǎn)焊工藝事例的求解,從而較

5、好的解決了點(diǎn)焊工藝設(shè)計(jì)中基于事例推理時(shí),難以建立合適的模型對(duì)檢索到的相似事例進(jìn)行修正的難點(diǎn),使點(diǎn)焊工藝參數(shù)的智能求解過程更加符合領(lǐng)域?qū)＜业乃季S,過程更加靈活,具有開放性?！俊粳F(xiàn)代轎車的白車身都是通過沖壓件焊接連接而成，焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到車身的可靠性，因此研究車身焊點(diǎn)的質(zhì)量非常重要。鋅鋼板雖具有較好的抗腐蝕性能，但點(diǎn)焊過程中，與無鍍層鋼板相比，存在以下問題：先于鋼板熔化的鋅層形成鋅環(huán)而分流，致使焊接電流密度減??；鋅層表面燒損、粘連、污染電極而使電極壽命降低；鋅層電阻率低，接觸電阻??；容易產(chǎn)生焊接飛濺、裂紋、氣孔或組織軟化等缺陷。對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來說，合理選擇工藝參數(shù)則是控制焊點(diǎn)質(zhì)量的最主要途徑

6、。本文通過一種既能減少試驗(yàn)次數(shù)，又能獲得可靠結(jié)果的多因素的優(yōu)選方法正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)點(diǎn)焊工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，代替了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)法，在確保試驗(yàn)結(jié)果可靠的基礎(chǔ)上，提高了試驗(yàn)效率?！俊倦S著汽車工業(yè)飛速發(fā)展，電阻點(diǎn)焊己經(jīng)成為轎車白車身裝配的主要連接方法，因而點(diǎn)焊質(zhì)量與焊接效率對(duì)轎車的質(zhì)量與成本有著重要影響。廣闊的市場(chǎng)需求及嚴(yán)格的焊接質(zhì)量要求對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量控制提出了更高的要求，點(diǎn)焊的質(zhì)量問題越來越多地受到關(guān)注。由于點(diǎn)焊過程的復(fù)雜性，點(diǎn)焊質(zhì)量的在線評(píng)估與質(zhì)量控制一直是點(diǎn)焊技術(shù)領(lǐng)域中的難題。針對(duì)這一問題，本文對(duì)汽車點(diǎn)焊過程的質(zhì)量控制和評(píng)估方法進(jìn)行了研究，重點(diǎn)研究了一種點(diǎn)焊質(zhì)量的多變量綜合監(jiān)控技術(shù)，以保證焊點(diǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性

7、，提高點(diǎn)焊合格率，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率的日的?！康谝徽戮w論1.1研究背景及現(xiàn)實(shí)意義電阻點(diǎn)焊是一種被廣泛應(yīng)用的制作金屬板件連接裝置的生產(chǎn)工藝，相對(duì)其它焊接方法，點(diǎn)焊的主要優(yōu)點(diǎn)是高效、質(zhì)量可靠、成本低、易操作、易實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，適用于大批量生產(chǎn)。由于上述諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)及其它一些高科技產(chǎn)業(yè)與領(lǐng)域，如航空航天、汽車制造、能源、電子及輕工等領(lǐng)域，每年約占世界總焊接量的三分之一。例如，一架（美國）飛機(jī)上有一百多萬個(gè)點(diǎn)焊焊點(diǎn)。點(diǎn)焊已經(jīng)成為汽車制造工業(yè)中的主要連接工藝方法，在汽車制造工業(yè)中發(fā)揮著不可替代的重要作用4-5。首先應(yīng)用于車身焊裝，如圖1-1所示。汽車車身焊裝包括車

8、身底板、側(cè)圍、車架、車頂、車門、車身總成等部分，在它的焊接過程中大量采用電阻點(diǎn)焊工藝。例如，富康轎車白車身，屬于無獨(dú)立車架的承載式全焊接結(jié)構(gòu)，是由20多個(gè)大總成、數(shù)百種薄板沖壓件經(jīng)焊接而成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件；其焊接方法有電阻點(diǎn)焊、混合氣體保護(hù)焊（mag焊）、螺柱焊等，而主要采用電阻點(diǎn)焊模式，白車身上電阻焊焊點(diǎn)有3600多個(gè)6；上海大眾“帕薩特”白車身上的焊點(diǎn)數(shù)達(dá)到5892點(diǎn)，三箱polo車的整個(gè)車身共有3725個(gè)焊點(diǎn)，幾乎遍及每一個(gè)總成7，因此保證點(diǎn)焊焊接質(zhì)量成為汽車車身裝配質(zhì)量、控制車體誤差的關(guān)鍵。其次，點(diǎn)焊還應(yīng)用于汽車零部件的生產(chǎn)，包括橫梁總成車擋托架的裝配點(diǎn)焊、燃油箱上固定件的點(diǎn)焊、濾清器點(diǎn)焊

9、、液力變矩器平衡片點(diǎn)焊、汽車制動(dòng)蹄點(diǎn)焊等。雖然新的焊接方法的發(fā)展在汽車工業(yè)中逐步形成了規(guī)模，部分的取代了傳統(tǒng)的電阻焊方法，用于汽車車身和零部件的裝配焊接，但是電阻點(diǎn)焊在汽車制造中的主導(dǎo)地位在今后的一段時(shí)期內(nèi)不會(huì)改變8，電阻點(diǎn)焊在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用前景仍舊是非常廣闊的。中國的汽車工業(yè)已進(jìn)入歷史上少有的高速發(fā)展期，2004年汽車產(chǎn)量預(yù)計(jì)在500萬輛以上，其中轎車將超過220萬輛8。點(diǎn)焊的完整性決定了汽車的整體結(jié)構(gòu)剛度和完整性，故點(diǎn)焊的焊接質(zhì)量直接關(guān)系到車身及汽車的質(zhì)量；隨著社會(huì)的發(fā)展，生活水平的提高，汽車向中高檔方向發(fā)展，對(duì)焊裝設(shè)備和焊接質(zhì)量的要求都越來越高，而保證點(diǎn)焊的質(zhì)量是提高汽車安全性能的方法

10、之一；尤其是中國加入世界貿(mào)易組織的過渡期將要結(jié)束，汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈，我國的汽車工業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量是增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑，這同樣需要保證汽車中幾千個(gè)點(diǎn)焊焊點(diǎn)的連接質(zhì)量。隨著新材料和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的要求也越來越高。根據(jù)實(shí)際工作的需要，克服點(diǎn)焊的缺陷和不足成為當(dāng)前點(diǎn)焊技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)重要任務(wù)。這些缺陷和不足的存在與否或多少直接關(guān)系到點(diǎn)焊的質(zhì)量，而點(diǎn)焊質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)槔命c(diǎn)焊技術(shù)的生產(chǎn)的產(chǎn)品大多數(shù)是科技含量高、價(jià)格昂貴或作用至關(guān)重要的產(chǎn)品或零部件，所以必須要保證點(diǎn)焊的質(zhì)量12轎車車身鋁合金點(diǎn)焊現(xiàn)狀汽車車身即白車身，是整個(gè)汽車零部件的載

11、體，其制造質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)整車的質(zhì)量起著決定性的作用引。在汽車工業(yè)中，電阻點(diǎn)焊主要應(yīng)用在車身底板、側(cè)圍、車架、車項(xiàng)、車門以及車身總成等部分的焊接裝配中。例如美國通用汽車公司車身底部、側(cè)身、車項(xiàng)及龍門系統(tǒng)的焊接，日本三菱汽車公司車身底板、側(cè)圍及車身總成的焊接，德國福特汽車公司車身底板、側(cè)圍、車門及翼板的焊接等【12袁少波，童彥剛點(diǎn)焊技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用j電焊機(jī)，2005，(02)】。鋁合金點(diǎn)焊時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋁合金材料牌號(hào)及焊件厚度選用點(diǎn)焊機(jī)。與電弧焊相比，電阻焊具有殘余應(yīng)力低、焊接變形小、焊接速度快、操作簡(jiǎn)便易掌握、產(chǎn)生的飛濺、煙塵及氣體少等優(yōu)點(diǎn)。但由于鋁合金上述的焊接特點(diǎn)使得其焊接工藝規(guī)范的選擇較困

12、難。因此，鋁及鋁合金材料的焊接具有其特殊性，由于存在著氧化膜、接觸電阻以及電極損耗等隨機(jī)性對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量的影響因素，所以在鋁合金的點(diǎn)焊過程中容易產(chǎn)生飛濺、虛焊、脫焊等缺陷，使焊接工藝及設(shè)備的控制精度高、難度大。在實(shí)際操作過程中，即使有經(jīng)驗(yàn)的師傅嚴(yán)格按照工藝規(guī)程操作，點(diǎn)焊缺陷有時(shí)也難以避免。目前，電阻焊機(jī)大量使用交流50hz的單相交流電源，其容量大、功率因數(shù)低。發(fā)展三相低頻電阻焊機(jī)、三相次級(jí)整流焊機(jī)(已在普通型點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī)、凸焊機(jī)中應(yīng)用)和igbt逆變電阻焊機(jī)，可以解決電網(wǎng)不平衡和提高功率因數(shù)的問題。同時(shí)還可進(jìn)一步節(jié)約電能，利于實(shí)現(xiàn)參數(shù)的微機(jī)控制，可更好地適用于焊接鋁合金、不銹鋼及其他難焊金屬的焊

13、接。另外，還可進(jìn)一步減輕設(shè)備質(zhì)量。汽車車身焊裝線上的電阻點(diǎn)焊設(shè)備主要有以下幾類【孫丹丹，李文東車身是鋁合金的點(diǎn)焊焊接過程j山東內(nèi)燃機(jī)，2005，(01)】：a懸掛式點(diǎn)焊機(jī)。目前車身焊裝生產(chǎn)線上的主要設(shè)備。一個(gè)車身焊裝車間一般有200-300臺(tái)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，用于車身的各個(gè)部位的裝配點(diǎn)焊，特別焊接位置復(fù)雜多變的部件。b點(diǎn)焊機(jī)器人。為了適應(yīng)現(xiàn)代汽車產(chǎn)品多樣化生產(chǎn)的需要，提高車身焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，保證焊接質(zhì)量，在現(xiàn)代化的車身焊接生產(chǎn)線上，采用點(diǎn)焊機(jī)器人代替笨重的懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，以解放人的單調(diào)、重復(fù)、長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)體力勞動(dòng)。比如法國雷諾汽車公司與日本日產(chǎn)汽車公司都采用

14、了全機(jī)器人的駕駛室焊裝線。駕駛室的裝配、涂膠、點(diǎn)焊全部由機(jī)器人完成。c多點(diǎn)焊機(jī)。其目的是為了提高生產(chǎn)效率，減小焊接變形。在車身焊裝生產(chǎn)線上，車身底板的點(diǎn)焊裝配多采用多點(diǎn)焊機(jī)，例如德國的奧迪bmw的車身底板自動(dòng)化焊裝線。點(diǎn)焊機(jī)器人和多點(diǎn)焊機(jī)在白車身生產(chǎn)線上所占的比例體現(xiàn)了該生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度。例如，上海大眾“帕薩特"車身焊裝線上，共采用294臺(tái)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，6l臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人；而德國大眾“帕薩特"車身焊裝線上，在總共有3594個(gè)電阻焊焊點(diǎn)中，僅有40點(diǎn)是通過手工焊接的，其余都是通過機(jī)器人或多點(diǎn)焊機(jī)焊接的。d現(xiàn)代點(diǎn)焊機(jī)器人。通常由機(jī)器人本體操作機(jī)、點(diǎn)焊鉗、控制器等幾部分組成。現(xiàn)代

15、點(diǎn)焊機(jī)器人采用逆變一體式點(diǎn)焊鉗，大大降低了機(jī)器人體積和質(zhì)量，具有控制精度高、響應(yīng)速度快、節(jié)能、焊接工藝性能好等顯著優(yōu)點(diǎn)。近年來出現(xiàn)了伺服式點(diǎn)焊鉗(槍)，采用新型電極馭動(dòng)機(jī)構(gòu)作伺服馬達(dá)進(jìn)行位置反饋。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，機(jī)器人控制伺服鉗作為其輔助軸之一，實(shí)現(xiàn)電極加壓軟接觸和電極壓力實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，在與焊接電流最佳配合后，消除飛濺，顯著提高了點(diǎn)焊質(zhì)量。這種motoman點(diǎn)焊機(jī)器人已在日本、美國和歐洲獲得應(yīng)用。而柔性化機(jī)器人或柔性化機(jī)器人焊接系統(tǒng)采用多種焊鉗的自動(dòng)快速更換技術(shù)，以適應(yīng)焊裝線的少批量多品種生產(chǎn)。為集中管理和控制焊接質(zhì)量，設(shè)計(jì)了自動(dòng)化的焊接質(zhì)量和產(chǎn)量控制系統(tǒng)，如機(jī)器人二維激光視覺系統(tǒng)、數(shù)字?jǐn)z像控制系

16、統(tǒng)、射線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)等。而借助于cae，cam獲取焊件構(gòu)造、焊接條件和機(jī)器人機(jī)構(gòu)等信息的新型離線示教機(jī)器人取代原再現(xiàn)式點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)，來選定焊鉗、配置機(jī)器人進(jìn)行離線示教，示教時(shí)間短，焊接質(zhì)量更穩(wěn)定。點(diǎn)焊機(jī)器人在國外汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如美國通用汽車公司車身底部、側(cè)部、車頂及車架龍門系統(tǒng)的焊接，同本三菱汽車公司底板、側(cè)圍及車身總成的焊接，德國福特汽車公司底板、側(cè)圍、車門及翼板的焊接，機(jī)器人焊點(diǎn)占焊點(diǎn)總數(shù)的80'-90。近年來，國外許多汽車生產(chǎn)企業(yè)已將中頻點(diǎn)焊機(jī)器人和伺服點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用于轎車白車身裝焊線。尤其在歐洲，中頻點(diǎn)焊機(jī)器人使用量已占4096，并擴(kuò)大到鋁合金轎車車身的點(diǎn)焊作業(yè)【

17、恒新，陳海英鋁合金車身的點(diǎn)焊工藝j電焊機(jī)，2006，(02)】。汽車制造的批量化、高效率和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，使機(jī)器人在汽車焊接生產(chǎn)中獲得了大量應(yīng)用。我國的汽車制造業(yè)也緊跟發(fā)展的步伐，據(jù)2001年的統(tǒng)計(jì)，全國共有各類焊接機(jī)器人1040臺(tái)，而汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76，成為工業(yè)機(jī)器人的最主要用戶。東風(fēng)商用車車身廠第六焊裝車間總裝線采用了6臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，3臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)。一汽車身廠十萬輛新品駕駛室主焊線采用了2l臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，點(diǎn)焊自動(dòng)化率達(dá)95。東風(fēng)車身廠六萬輛新品駕駛室總裝線采用了10臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，1臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)，但是點(diǎn)焊自動(dòng)化率仍不足60。而且在國內(nèi)，點(diǎn)焊機(jī)

18、器人上所配備的焊鉗均為氣動(dòng)焊鉗，焊接時(shí)沖擊力較大。還有由于工件的重復(fù)精度較差，電極處于凸緣邊緣時(shí)，焊鉗易滑出，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞被焊工件。另外，電極磨損量的監(jiān)控反饋精度較差，影響焊接質(zhì)量。在國外，機(jī)器人用焊鉗已逐步采用伺服焊鉗，焊接時(shí)沖擊小，并能實(shí)現(xiàn)精確控制，提高焊接質(zhì)量、1.1電阻點(diǎn)焊的背景及意義電阻點(diǎn)焊作為焊接學(xué)科的一個(gè)分支，是各工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的加工、裝配方法。由于電阻點(diǎn)焊在焊接過程中能量集中、變形小、生產(chǎn)率較高，特別適用于焊接薄壁零件，因此在航空航天制造工程、汽車、電子等工業(yè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。特別是隨著點(diǎn)焊工藝在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，點(diǎn)焊的質(zhì)量問題越來越多地受到關(guān)注。在轎車車身制造過程

19、中，焊接接頭質(zhì)量的好壞，不僅直接決定了車身焊接裝配過程的制造偏差，同時(shí)也決定了轎車使用的可靠性和安全性。一般來說，轎車車身大約需要40006000個(gè)點(diǎn)焊焊點(diǎn)【鄒帆，羅震，單平，高戰(zhàn)蛟電阻點(diǎn)焊熔核設(shè)計(jì)的數(shù)值模擬焊接技術(shù)，2006，35(6)：1417】，例如一輛帕薩特車身卜有電阻焊焊點(diǎn)5892個(gè)【彭振固在汽車制造中的焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)焊接技術(shù)，2006，8：5-9】。由此可見，點(diǎn)焊技術(shù)在保證汽車質(zhì)量和生產(chǎn)效率巾起著棚當(dāng)重要的作用。點(diǎn)焊質(zhì)量的提高不僅可以帶來經(jīng)濟(jì)效益，而且可以提高每企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。如關(guān)國國內(nèi)的汽車工業(yè)，僅三大汽車公司就有64條生產(chǎn)線，年產(chǎn)汽車1300萬臺(tái)，電阻點(diǎn)焊控制器的改善

20、和提高將使車身結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，并且提高美國汽車制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。通常在汽車工業(yè)中，為了保證質(zhì)量，每臺(tái)車約有多于設(shè)計(jì)數(shù)量的30的焊點(diǎn)，掘推算：如果減少焊點(diǎn)數(shù)量10，每年可節(jié)約500萬美元左右。1996年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所宣布用136億美元進(jìn)行的電阻點(diǎn)焊這個(gè)先進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目(atp)的研究。美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所專家認(rèn)為，改進(jìn)美國現(xiàn)有的電阻焊設(shè)備和控制裝置，預(yù)計(jì)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)可以獲得500億美元的經(jīng)濟(jì)效益。這個(gè)項(xiàng)目得到了汽車行業(yè)人士的重視，許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)，如美國智能電阻焊協(xié)會(huì)、克來斯勒公司、福特汽車公司、通用汽車公司以及密西根大學(xué)、愛迪生焊接研究所、工業(yè)技術(shù)研究所等給予這個(gè)項(xiàng)目很大的支持。一方面，

21、由于點(diǎn)焊過程相當(dāng)復(fù)雜，影響因素多、因素之間相互作用，加之焊接過程中熔核的不可見性及焊接過程瞬時(shí)性，給點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)與控制帶來了很大困難【5曹海鵬，趙熹華，趙賀鋁合會(huì)電阻點(diǎn)焊工藝設(shè)計(jì)智能化j焊接學(xué)報(bào)，2005，26(2)：2卜24】。另一方面，為了使不合格接頭的比例保持在規(guī)定的合理范圍內(nèi)，工廠里通常要定期進(jìn)行焊后破壞性實(shí)驗(yàn)。但是，破壞性實(shí)驗(yàn)成本極高，而且定期的抽樣實(shí)驗(yàn)并不能保證每一輛車身焊接接頭的合格率都保持在規(guī)定的范圍內(nèi);同時(shí)，焊后實(shí)驗(yàn)具有嚴(yán)重的滯后性，由于轎車生產(chǎn)的大批量流水作業(yè)特點(diǎn)，待有焊接質(zhì)量問題發(fā)現(xiàn)時(shí)，大量具有焊接質(zhì)量問題的車身己經(jīng)到了總裝甚至到了客戶手中。由此可見，電阻點(diǎn)焊過程及焊點(diǎn)質(zhì)

22、量的穩(wěn)定性一直是電阻點(diǎn)焊質(zhì)量控制研究中的關(guān)鍵問題，歷來被認(rèn)為是電阻焊質(zhì)量控制的研究重點(diǎn)，并引起了工業(yè)界和研究機(jī)構(gòu)的高度重視【67尹孝輝，張忠典，趙洪運(yùn)，等點(diǎn)焊監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀焊接，2002(2)： 59】。因此，為了提高焊接質(zhì)量，需要對(duì)熔核形成過程的有關(guān)電參數(shù)進(jìn)行控制，以形成合格焊點(diǎn)，或者在線監(jiān)測(cè)和控制與熔核形成有關(guān)的物理參量，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制焊接過程，實(shí)現(xiàn)在線判定和控制焊點(diǎn)質(zhì)量，這對(duì)于保證焊點(diǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高點(diǎn)焊合格率，達(dá)到降低成本和提高生產(chǎn)效率具有十分重要的實(shí)際意義。1.2汽車點(diǎn)焊質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀點(diǎn)焊質(zhì)量控制的內(nèi)容十分廣泛，它不但涉及到點(diǎn)焊設(shè)備的檢測(cè)與控制系統(tǒng)，而且也包括點(diǎn)焊

23、的接頭設(shè)計(jì)、原材料的采購、管理和焊前處理、焊接工藝規(guī)范和質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備的使用和維護(hù)、以及焊工技術(shù)培訓(xùn)和定期考核、焊接的工裝設(shè)備等多種因素。在本研究中假設(shè)其它條件不變，點(diǎn)焊質(zhì)量?jī)H由于點(diǎn)焊過程的參數(shù)決定。隨著點(diǎn)焊工藝在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，對(duì)接頭質(zhì)量不斷提出更高的要求，經(jīng)過多年的生產(chǎn)應(yīng)用證明:采用自動(dòng)控制技術(shù)是確保點(diǎn)焊質(zhì)量、提高效率、降低成木的十分有效的方法8國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)屯阻焊(i)專業(yè)委員會(huì)編著，電阻焊原理與實(shí)踐，機(jī)械工業(yè)出版社，1994。近年來，國內(nèi)外焊接工作者在點(diǎn)焊質(zhì)錄監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)研究領(lǐng)域進(jìn)行的長(zhǎng)期不懈的努力，已經(jīng)取得了一些可喜的成果，有些方法已應(yīng)用于生產(chǎn)。在點(diǎn)焊過程中，由于電

24、阻熱的作用，使金屬經(jīng)過了加熱、熔化、凝固以及相變，并且與過程相關(guān)的物理量也發(fā)生了變化。如電流流過工件，.使母材熔化而引起電流、電壓及動(dòng)態(tài)電阻的變化，與此同時(shí)，被焊金屬受熱溫度升高，隨著溫度上升而紅外輻射加強(qiáng);金屬受熱膨脹、焊接區(qū)出現(xiàn)液態(tài)金屬時(shí)，電極的力、位移、速度、加速度等過程參量都發(fā)生了變化:金屬相變和變形，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力波;根據(jù)這些物理量的特性，獲得熔核的信息。在點(diǎn)焊過程中必須滿足以下幾個(gè)基本條件，方可作為質(zhì)量監(jiān)控的信息:(1)必須與焊點(diǎn)質(zhì)量有密切關(guān)系，呈現(xiàn)一定的函數(shù)關(guān)系并有期望的準(zhǔn)確性;(2)信號(hào)易于檢測(cè);(3)必須可以再現(xiàn)，一般應(yīng)為連續(xù);(4)取出監(jiān)控信息時(shí)，不干擾點(diǎn)焊工藝參數(shù)，不影響正常

25、生產(chǎn);5)監(jiān)控手段易于實(shí)現(xiàn)，且成木不得太高。由此可見，在點(diǎn)焊焊接中通過監(jiān)測(cè)焊接過程中某一物理量，該物理量能夠反映熔核的的形成情況，從而通過監(jiān)測(cè)該物理量可以對(duì)焊接過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。因此，點(diǎn)焊質(zhì)量控制的發(fā)展主要體現(xiàn)在點(diǎn)焊質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和控制兩個(gè)方面。點(diǎn)焊質(zhì)量控制技術(shù)的內(nèi)容主要包括兩個(gè)方面:一是實(shí)時(shí)穩(wěn)定焊接參數(shù)的控制(恒流、恒壓、電極壓力等);二是焊接過程中反映熔核形成狀態(tài)的物理量的監(jiān)測(cè)與控制。第二章電阻點(diǎn)焊焊概述2.1電阻點(diǎn)焊簡(jiǎn)介電阻點(diǎn)焊是焊件在接頭處接觸面的個(gè)別點(diǎn)上被焊接起來。點(diǎn)焊要求金屬要有較好的塑性。如圖1所示，為最簡(jiǎn)單的應(yīng)用點(diǎn)焊的例子。圖1 最簡(jiǎn)單點(diǎn)圖2點(diǎn)焊過程焊焊接時(shí)，先把焊件表面清理干凈，

26、再把被焊的板料搭接裝配好，壓在兩柱狀銅電極之間，施加p 力壓緊，如圖2所示。當(dāng)通過足夠大的電流時(shí)，在板的接觸處產(chǎn)生大量的電阻熱，將中心最熱區(qū)域的金屬很快加熱至高塑性或熔化狀態(tài)，形成一個(gè)透鏡形的液態(tài)熔池。繼續(xù)保持壓力p，斷開電流，金屬冷卻后，形成了一個(gè)焊點(diǎn)。  點(diǎn)焊由于焊點(diǎn)間有一定的間距，所以只用于沒有密封性要求的薄板搭接結(jié)構(gòu)和金屬網(wǎng)、交叉鋼筋結(jié)構(gòu)件等的焊接。如果把柱狀電極換成圓盤狀電極，電極緊壓焊件并轉(zhuǎn)動(dòng)，焊件在圓盤狀電極只間連續(xù)送進(jìn)，再配合脈沖式通電。就能形成一個(gè)連續(xù)并重疊的焊點(diǎn)，形成焊縫，這就是縫焊。它主要用于有密封要求或接頭強(qiáng)度要求較高的薄板搭接結(jié)構(gòu)件的焊接，如油箱、水箱等2.

27、2點(diǎn)焊方法分類對(duì)焊件饋電進(jìn)行電焊時(shí)，應(yīng)遵循下列原則:盡t縮短二次回路長(zhǎng)度及減小回路所包含的空間面積.以節(jié)省能耗;盡t減少伸入二次回路的鐵磁體體積，特別是避免在焊接不同焊點(diǎn)時(shí)伸入體積有較大的變化.以減小焊接電流的波動(dòng).保證各點(diǎn)質(zhì)t衡定(在使用工頻交流時(shí))。常見點(diǎn)焊方法有以下幾種:1.雙面單點(diǎn)壞所有的通用焊機(jī)均采用這個(gè)方案。從焊件兩側(cè)饋電，適用于小型零件和大型琴件周邊各焊點(diǎn)的焊接。2. 單面單當(dāng)零件的一側(cè)電極可達(dá)性很差或零件較大、二次回路過長(zhǎng)時(shí).可采用這個(gè)方案。從焊件單側(cè)饋電，需考慮另一側(cè)加銅墊以減小分流并作為反作用力支點(diǎn)。3.單面雙點(diǎn)炸從一側(cè)饋電時(shí)盡可能同時(shí)焊兩點(diǎn).以提高生產(chǎn)率。單面饋電往往存在

28、無效分流現(xiàn)象，浪費(fèi)電能，當(dāng)點(diǎn)距過小時(shí)將無法焊接。在某些場(chǎng)合，如設(shè)計(jì)允許，在上板二點(diǎn)之間沖一窄長(zhǎng)缺口，可使分流電流大幅下降。4.雙面雙點(diǎn)壞此方案雖可在通用焊機(jī)上實(shí)施.但兩點(diǎn)間電流難以均勻分配，較難保證兩點(diǎn)質(zhì)t一致。由于采用推挽式饋電方式，使分流和上下板不均勻加熱現(xiàn)象大為改善.而且焊點(diǎn)可布里在任意位里。其唯一不足之處是須制作二個(gè)變壓器.分別置于焊件兩側(cè)，這種方案亦稱推挽式點(diǎn)焊。兩變壓器的通電需按極性進(jìn)行。5.多點(diǎn)壞當(dāng)零件上焊點(diǎn)數(shù)較多.大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，常采用多點(diǎn)焊方案以提高生產(chǎn)率，特別是單面多點(diǎn)焊在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，其方式較靈活.二次回路不受焊件尺寸牽制.在要求較高的情況下，亦可采用推挽式點(diǎn)焊方案。

29、目前一般采用一組變壓器同時(shí)焊二或四點(diǎn)r后者有二組二次回路)。一臺(tái)多點(diǎn)焊機(jī)可由多個(gè)變壓器組成?？刹捎猛瑫r(shí)加壓同時(shí)通電、同時(shí)加壓分組通電和分組加壓分組通電三種方案?？筛鶕?jù)生產(chǎn)率、電網(wǎng)容t來選擇合適方案2.3電阻點(diǎn)焊的基本原理2.3.1電阻點(diǎn)焊的基本過程【汽車點(diǎn)焊過程的質(zhì)量評(píng)估及控制 李銳華】焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法稱為電阻點(diǎn)焊。電阻點(diǎn)焊的焊接循環(huán)主要由由預(yù)壓、焊接、維持和休止四個(gè)基本階段組成必要時(shí)可增附加程序(圖2-1) (1) 預(yù)壓階段電極下降到電流接通階段，確保電極壓緊工件，使工件間有適當(dāng)壓力?！具@個(gè)階段包括電極壓力的上升和恒定兩

30、部分。為保證在通電時(shí)電極壓力恒定.預(yù)壓時(shí)間必須保證.尤其當(dāng)需連續(xù)點(diǎn)焊時(shí).須充分考慮焊機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作所藉時(shí)間，不能無限縮短。預(yù)壓的目的是建立穩(wěn)定的電流通道.以保證焊接過程獲得孟復(fù)性好的電流密度。對(duì)厚板或剛度大的沖壓零件，有條件時(shí)可在此期間先加大預(yù)壓力，而后再回復(fù)到焊接時(shí)的電極力，使接觸電阻恒定而又不太小，以提高熱效率?！?2)焊接時(shí)間焊接電流通過工件，產(chǎn)熱形成熔核。【這個(gè)階段是焊件加熱熔化形成熔核的階段。焊接電流可基本不變(指有效值】.亦可為漸升或階躍上升。在此期間焊件焊接區(qū)的溫度分布經(jīng)歷復(fù)雜的變化后趨向穩(wěn)定。起初輸入熱盆大于散失熱尹.溫度上升，形成高溫塑性狀態(tài)的連接區(qū)，并使中心與大氣隔絕.保證

31、隨后熔化的金屬不氧化，而后在中心部位首先出現(xiàn)熔化區(qū)。隨粉加熱的進(jìn)行熔化區(qū)擴(kuò)大，而其外圍的塑性殼(在金相試片上呈環(huán)狀故稱塑性環(huán))亦向外擴(kuò)大.最后當(dāng)輸入熱t(yī)與散失熱，平衡時(shí)達(dá)到德定狀態(tài)。當(dāng)焊接參數(shù)適當(dāng)時(shí)，可獲得尺寸波動(dòng)小于15%的熔化核心。在此期間可產(chǎn)生下列現(xiàn)象:(l)液態(tài)金屬的攪拌作用。液態(tài)金屬通電時(shí)受電磁力作用產(chǎn)生漩渦狀流動(dòng).當(dāng)把熔核視作地球狀且電極端處為二極.其運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槌嗟啦糠钟芍車蚯蛐牧鲃?dòng)，而后流經(jīng)兩極再沿外表向赤道呈封閉狀流動(dòng)。對(duì)于同種金屬點(diǎn)焊.攪拌僅需將焊件表、面的氧化膜攪碎即可，但異種金屬點(diǎn)焊時(shí).必須充分?jǐn)嚢枰垣@得均質(zhì)的熔化核心。如通電時(shí)間太短，攪拌不充分.將產(chǎn)生游渦狀的非均質(zhì)熔

32、核。(2)飛濺按產(chǎn)生時(shí)期可分為前期和后期兩種;按產(chǎn)生部位可分為內(nèi)飛濺（處于兩焊件間)和外飛濺（焊件與電極接觸側(cè))兩種。前期飛濺產(chǎn)生的原因大致是:焊件表面清理不佳或接觸面上壓強(qiáng)分布嚴(yán)重不勻，造成局部電流密度過高引起早期熔化，此時(shí)因無塑性環(huán)保護(hù)，必發(fā)生飛濺。防止前期飛濺的措施有:加強(qiáng)焊件清理質(zhì)t，注意預(yù)壓前的對(duì)中。有條件時(shí)可采用漸升電流或增加預(yù)熱電流來減慢加熱速度.避免早期熔化而引起飛濺。后期飛濺產(chǎn)生的原因是:熔化核心長(zhǎng)度過大，超出電極壓力有效作用范圍，從而沖破塑性環(huán)在徑向造成內(nèi)飛濺，在軸向沖破板表面造成外飛濺。這種情況一般產(chǎn)生在電流較大、通電時(shí)間過長(zhǎng)的場(chǎng)合?？捎每s短通電時(shí)間及減小電流的方法來防止

33、。飛濺在外表面首先影響外觀，其次產(chǎn)生的疤痕影晌耐腐蝕及疲勞性能。內(nèi)部飛濺的殘跡有可能在運(yùn)行時(shí)脫落，如進(jìn)入管路如油管).將造成堵塞等嚴(yán)重事故。(3)胡須在加熱到半熔化溫度的熔核邊緣，當(dāng)某些材料如高溫合金)中低熔點(diǎn)夾雜物較多聚集在晶界處時(shí)，這部分雜質(zhì)首先熔化并在電極壓力的作用下被擠出呈空隙。在隨后的過程中，空間有時(shí)能被液態(tài)金屬充坡滿，但亦可能未充坡滿，這種組織形貌在金相試樣上稱為胡須，而未充坡滿的胡須猶如裂紋，是一種危險(xiǎn)缺陷。】(3)維持時(shí)間切斷焊接電流，電極壓力繼續(xù)維持至熔核凝固到足夠強(qiáng)度?！敬穗A段不再輸入熱t(yī).熔核快速散熱、冷卻結(jié)晶。結(jié)晶過程遵循凝固理論。由于熔核體積小，且夾持在水冷電極間.冷

34、卻速度甚高，一般在幾周內(nèi)凝固結(jié)束。由于液態(tài)金屬處于封閉的塑性殼內(nèi).如無外力.冷卻收縮時(shí)將產(chǎn)生三維拉應(yīng)力.極易產(chǎn)生縮孔、裂紋等缺陷.故在冷卻時(shí)必須保持足夠的電極壓力來壓縮熔核體積，補(bǔ)償收縮。對(duì)厚板、鋁合金和高溫合金等琴件，希望增加頂鍛力來達(dá)到防止縮孔、裂紋。這時(shí)必須精確控制加頂鍛力的時(shí)刻。過早將液態(tài)金屬因壓強(qiáng)突然升高使塑性環(huán)被沖破，產(chǎn)生飛濺;過晚則因凝固缺陷已形成而無效。此外加熱后冷緩電流.降下已授固速度，亦有利于防止縮孔和裂紋的產(chǎn)生。】(4)休止時(shí)間電極開始提起到電極再次開始下降，開始下一個(gè)焊接循環(huán)。【此階段只適用于焊接循環(huán)重復(fù)進(jìn)行的場(chǎng)合.特別是在焊接淬硬鋼時(shí)采用一般插在維持時(shí)間內(nèi).當(dāng)焊接電流

35、結(jié)束，熔核完全凝固且冷卻到完成馬氏體轉(zhuǎn)變之后再插入.其目的是改善金相組織】為了改善焊接接頭的性能，有時(shí)需要將下列各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)加于基本循環(huán):(1)加大預(yù)壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。(2)用預(yù)熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止飛濺;凸焊時(shí)這樣做可以使多個(gè)凸點(diǎn)在通電焊接前與平板均勻接觸，以保證各點(diǎn)加熱的一致。(3)加大鍛壓力以壓實(shí)熔核，防止產(chǎn)生裂紋或縮孔。(4)用回火或緩冷脈沖消除合金鋼的淬火組織，提高接頭的力學(xué)性能，或在不加大鍛壓力的條件下，防止裂紋和縮孔。232焊接熱的產(chǎn)出及影響因素點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定： q=12rtu)(21)式中：q一產(chǎn)生的熱量(j)；

36、i一焊接電流(a)；r一極問電阻(q)；t一焊接時(shí)間(s)。1電阻r及影響r的因素電極間電阻包括工件本身電阻民，兩工件間接觸電阻r，電極與工件間接觸電阻k。即： r=2r+r+28。(2·2)如圖22所示。當(dāng)工件和電極一定時(shí)，工件的電阻取決與它的電阻率。因此，電阻率是被焊材料的重要性能。電阻率高的金屬其導(dǎo)電性差(如不銹鋼)，電阻率低的金屬其導(dǎo)電性好(如鋁合會(huì))。因此，點(diǎn)焊不銹鋼時(shí)產(chǎn)熱易而散熱難，點(diǎn)焊鋁合金時(shí)產(chǎn)熱難而散熱易。點(diǎn)焊時(shí)，前者可用較小電流(幾千安培)，而后者就必須用很大電流(幾萬安培)。電阻率不僅取決與金屬種類，還與會(huì)屬的熱處理狀態(tài)、加工方式及溫度有關(guān)。接觸電阻存在的時(shí)問是短

37、暫的，一般存在于焊接初期，由兩方面原因形成：(1)工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物質(zhì)層，會(huì)使電流遭到較大阻礙。過厚的氧化物和臟物質(zhì)層甚至?xí)闺娏鞑荒軐?dǎo)通。(2)在表面十分潔凈的條件下，由于表面的微觀不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點(diǎn)。在接觸點(diǎn)處形成電流線的收攏。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。電極與工件間的電阻與r和風(fēng)相比，由于銅合會(huì)的電阻率和硬度一般比工件低，因此很小，對(duì)熔核形成的影響更小，我們較少考慮它的影響。2焊接電流的影響從公式(2-1)可見，電流對(duì)產(chǎn)熱的影響是平方關(guān)系，比電阻和時(shí)間兩者都大。因此，在焊接過程中，它是一個(gè)必須嚴(yán)格控制的參數(shù)。引起電流變化的主要原

38、因是電網(wǎng)電壓波動(dòng)和交流焊機(jī)次級(jí)回路阻抗變化。阻抗變化是因?yàn)榛芈返膸缀涡螤钭兓?，或因在次?jí)回路中引入了不同量的磁性金屬。3焊接時(shí)間的影響為了保證熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度，焊接時(shí)間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補(bǔ)充。為了獲得一定強(qiáng)度的焊點(diǎn)，可以采用大電流和短時(shí)間(強(qiáng)條件，又稱硬規(guī)范)，也可采用小電流和長(zhǎng)時(shí)日j(弱條件，也稱軟規(guī)范)。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范，取決于會(huì)屬的性能、厚度和所用焊機(jī)的功率。對(duì)于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時(shí)|日j，都有一個(gè)上下限，使用時(shí)以此為準(zhǔn)。4電極壓力的影響電極壓力對(duì)兩電極問總電阻r有明顯的影響，隨著電極壓力的增大，r顯著減小，10但電流增加而使產(chǎn)熱遞增的幅度并不大，解決的辦

39、法是在增大焊接壓力的同時(shí)，增大焊接電流。但電極壓力過大，容易在焊接過程中將液態(tài)會(huì)屬擠到熔核周圍，反而使點(diǎn)焊質(zhì)量降低。5電極形狀及材料性能的影響由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因此，電極的形狀和材料對(duì)熔核的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損，接觸面積增大，焊點(diǎn)強(qiáng)度將降低。6工件表面狀況的影響工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^。局部的導(dǎo)通，由于電流密度過大，則會(huì)產(chǎn)生飛濺和表面燒損。氧化物層的存在還會(huì)影響各個(gè)焊點(diǎn)加熱的不均勻性，引起焊接質(zhì)量波動(dòng)。囚此，徹底清理：l件表面足保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要

40、條件。第三章點(diǎn)焊工藝參數(shù)選擇點(diǎn)焊工藝的主要規(guī)范參數(shù)是焊接電流、焊接時(shí)問、電極壓力。通常是根據(jù)工件的材料和厚度，參考該種材料的焊接條件表選取，首先確定電極的端面形狀和尺寸。其次初步選定電極壓力和焊接時(shí)間，然后調(diào)節(jié)焊接電流，以不同的電流焊接試樣，經(jīng)檢查熔核直徑符合要求后，再在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)電極壓力，焊接時(shí)間和電流，進(jìn)行試樣的焊接和檢驗(yàn)，直到焊點(diǎn)質(zhì)量完全符合技術(shù)條件所規(guī)定的要求為止。最常用的檢驗(yàn)試樣的方法是撕開法，優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)的標(biāo)志是：在撕開試樣的一片上有圓孔，另一片上有圓凸臺(tái)。厚板或淬火材料有時(shí)不能撕出圓孔和凸臺(tái)，但可通過剪切的斷口判斷熔核的直徑。必要時(shí)，還需進(jìn)行低倍測(cè)量、拉抻試驗(yàn)和x光檢驗(yàn)，以判定

41、熔透率、抗剪強(qiáng)度和有無縮孔、裂紋等。3.1主要規(guī)范參數(shù)分析3.1.1.電極壓力對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的影響(1)電極壓力與點(diǎn)焊質(zhì)量之間的關(guān)系： (2)電極最大位移與電極壓力之間的關(guān)系： (3)電極位移與點(diǎn)焊質(zhì)量之問的關(guān)系結(jié)果總結(jié)：從以上試驗(yàn)結(jié)果來看，在通電電流和時(shí)問不變的錢提下，電極最大位移與點(diǎn)焊質(zhì)量具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者隨壓力的變化趨勢(shì)基本一致。隨著焊接壓力的增大，在一定范圍內(nèi)，點(diǎn)焊強(qiáng)度稍有增大，基本穩(wěn)定在一定水平，波動(dòng)很??；但隨電極壓力進(jìn)一步增大時(shí)，焊接強(qiáng)度下降較快。【2.電極壓力f電極壓力的大小一方面影響電阻的數(shù)值.從而影響析熱t(yī)的多少.另一方面影晌烽件向電極的散熱情況。過小的電極壓力將導(dǎo)致電阻增

42、大、析熱t(yī)過多且散熱較差，引起前期飛濺;過大的電極壓力將導(dǎo)致電阻減小、析熱t(yī)少、散熱良好、熔核尺寸縮小.尤其是焊透率顯著下降。因此從節(jié)能角度來考慮.應(yīng)選擇不產(chǎn)生飛濺的最小電極壓力。此值與電流值有關(guān)，可參照文獻(xiàn)中廣為推薦的臨界飛濺曲線圖。目前均建議選用臨界飛濺曲線附近無飛濺區(qū)內(nèi)的工作點(diǎn)?！?.1.2.通電電流對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的影響(1)點(diǎn)焊質(zhì)量與通電電流的關(guān)系(圖47)： 隨著通電電流的升高，焊接質(zhì)量總體上有提高的趨勢(shì)。根掘?qū)嶒?yàn)的記錄情況，壓力越大，越不容易出現(xiàn)飛濺，所以不同壓力情況下的電流給定范圍有所不同，我們是根掘出現(xiàn)飛濺時(shí)的電流值作為實(shí)驗(yàn)電流的上限。電極最大位移基本隨通電電流的增大而增大，和點(diǎn)焊

43、強(qiáng)度具有較好的一致性，個(gè)別情況有位移減小的趨勢(shì)，主要是因?yàn)槌霈F(xiàn)較大飛濺引起的。在電極壓力和通電電流不變的情況下，電極最大位移和焊接質(zhì)量隨通電時(shí)間的增加而增加，焊接質(zhì)量基本上由通電時(shí)間來決定。【3.焊接時(shí)間通電時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響輸入熱的大小，在目前廣為采用的同期控制點(diǎn)焊機(jī)上，通電時(shí)間是周(我國一周為zoms)的整倍數(shù)。在其它參數(shù)固定的情況下，只有通電時(shí)間超過某最小值時(shí)才開始出現(xiàn)熔核，而后隨通電時(shí)間的增長(zhǎng)，熔核先快速增大，拉剪力亦提高。當(dāng)選用的電流適中時(shí).進(jìn)一步增加通電時(shí)間，熔核增長(zhǎng)變慢.漸趨恒定。但由于加熱時(shí)間過長(zhǎng).組織變差，正拉力下降.會(huì)使塑性指標(biāo)(延性比fa爪)下降。當(dāng)選用的電流較大時(shí)，則熔

44、核長(zhǎng)大到一定極限后會(huì)產(chǎn)生飛濺?！?.1.3通電時(shí)間對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的影響點(diǎn)焊質(zhì)量隨通電時(shí)間的變化顯然，在電極壓力和通電電流不變的情況下，電極最大位移和焊接質(zhì)量隨通電時(shí)間的增加而增加，焊接質(zhì)量基本上由通電時(shí)間來決定?！?.焊接電流助析出熱t(yī)與電流的平方成正比，所以焊接電流對(duì)焊點(diǎn)性能影響最敏感。在其它參數(shù)不變時(shí)，當(dāng)電流小于某值熔核不能形成.超過此值后，隨電流增加.熔核快速增大，焊點(diǎn)強(qiáng)度上升，而后因散熱t(yī)的增大而熔核增長(zhǎng)速度減緩，禪點(diǎn)強(qiáng)度增加緩、慢，如進(jìn)一步提高電流，則導(dǎo)致產(chǎn)生飛濺，焊點(diǎn)強(qiáng)度反而下降。所以一般建議選用對(duì)熔核直徑變不敏感的適中電流來焊接?！繌囊陨戏治鼋Y(jié)果可以看出：(1)點(diǎn)焊強(qiáng)度(抗剪力f)與

45、通電電流和時(shí)間相關(guān)性最大，且正相關(guān)；而電極壓力則影響最小，和點(diǎn)焊質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。(2)電極最大位移(smax)與電流和時(shí)間相關(guān)性最大，與電極壓力相關(guān)性最小，這點(diǎn)和點(diǎn)焊強(qiáng)度一致。(3)點(diǎn)焊質(zhì)量與電極最大位移相關(guān)性最大，且正相關(guān)，與通電時(shí)j'日j、通電電流次之，且二者相近，電極壓力影響最小。(4)從參數(shù)重要性指標(biāo)同樣可以看出，通電時(shí)間和電流對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量影響較大，而電極壓力影響最小，并且電極最大位移與點(diǎn)焊質(zhì)量有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。點(diǎn)焊質(zhì)量對(duì)焊接電流、通電時(shí)問的最敏感，而電極壓力次之。在焊接電流大于某一閾值后，點(diǎn)焊質(zhì)量主要由焊接時(shí)間決定；電極位移與焊點(diǎn)強(qiáng)度的確有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)

46、系，分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果一致。3.2焊接規(guī)范參數(shù)的確定原則l)保證焊核直徑;2)不出現(xiàn)飛濺，同時(shí)避免壓坑過深及凸肩等缺陷;3)盡量采用硬規(guī)范以提高生產(chǎn)節(jié)拍，提高接頭綜合性能。以試樣選擇工藝參數(shù)時(shí)，要充分考慮試樣和工件在分流、鐵磁性物質(zhì)影響，以及裝配間隙方面的差異，并適當(dāng)加以調(diào)整。當(dāng)采用工頻交流電源時(shí)，點(diǎn)焊參數(shù)的選擇應(yīng)首先確定電極3.3 調(diào)整方法:1)根據(jù)工件厚度，選定焊機(jī)容量，確定焊點(diǎn)直徑范圍;2)選定焊鉗型號(hào)和電極尺寸，焊鉗的最大電極壓力一般要求達(dá)到300on(按管路氣壓為0.6mpa考慮);3)初步設(shè)定焊接時(shí)間，根據(jù)料厚及層數(shù)組合狀況，一般可調(diào)為8至14周波;4)將焊接電流逐漸增大，直到焊點(diǎn)

47、直徑達(dá)到要求。若焊點(diǎn)直徑?jīng)]有達(dá)到要求即產(chǎn)生飛濺，則適當(dāng)減小焊接電流而增加通電時(shí)間，直至達(dá)到規(guī)定的直徑。以上參數(shù)調(diào)整過程中，同時(shí)注意保證壓坑深度，一般壓坑深度小于板厚的15%20%，若壓坑過深，則適當(dāng)減小氣壓并視情況調(diào)整電流和焊接時(shí)間。合工藝試驗(yàn)和車間生產(chǎn)的具體實(shí)際情況，我們歸納出低碳鋼板的最佳規(guī)范如上表: 第四章點(diǎn)焊質(zhì)量保證與缺陷分析【畢惠琴.焊接方法及設(shè)備.(第二分冊(cè))電阻焊.機(jī)械工業(yè)出版社，1987.】【孫金貞.全國第三屆汽車焊接年會(huì)論文集1996】【現(xiàn)代制造工程2003(1) 薄板構(gòu)件點(diǎn)焊工藝優(yōu)化許小平】生產(chǎn)中要獲得較好的焊點(diǎn)質(zhì)量,除有最佳的焊接電流、焊接壓力、焊接時(shí)間等焊接工藝參數(shù)外還

48、須了解其它與焊接有關(guān)的參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響規(guī)律,并進(jìn)行合理的優(yōu)化與搭配,才能得到良好的焊接質(zhì)量。4.1點(diǎn)焊質(zhì)量保證4.1.1焊點(diǎn)工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化焊點(diǎn)工藝設(shè)計(jì)在相當(dāng)程度上決定采用的工裝和設(shè)備、焊點(diǎn)質(zhì)量和成本。1.工藝設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮焊接設(shè)備的能力和本地區(qū)供電電網(wǎng)的品質(zhì),選擇功率裕量足夠的焊機(jī)和控制精度合適的焊接控制器,確保焊點(diǎn)質(zhì)量及其穩(wěn)定性。2.焊點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮使用雙面點(diǎn)焊,特別是使用推挽雙點(diǎn)技術(shù)。實(shí)踐證明,雙面點(diǎn)焊比單面點(diǎn)焊焊接質(zhì)量更可靠,易于保證。3.盡量避免設(shè)計(jì)多層板(超過三層以上),特別是多層厚板的裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行點(diǎn)焊。4.焊點(diǎn)設(shè)計(jì)要充分考慮焊點(diǎn)的間距及邊距,選擇合適的焊接順序,以減小焊接分

49、流及焊接變形。5.設(shè)計(jì)焊接回路時(shí)應(yīng)盡量減小二次回路阻抗。6.制定和采用合適的點(diǎn)焊質(zhì)檢工藝,使用簡(jiǎn)便、可靠、經(jīng)濟(jì)的質(zhì)檢方法和工具,制定合適的質(zhì)檢頻次。7.使用合適的測(cè)試儀表及工具。4.1.2電極點(diǎn)焊電極是保證點(diǎn)焊質(zhì)量的重要零件，由4部分組成：端部、主體、尾部、冷卻水孔。它的主要功能有：(1)向工件傳導(dǎo)電流；(2)向工件傳遞壓力；(3)迅速導(dǎo)散焊接區(qū)的熱量。目前點(diǎn)焊時(shí)主要采用錐臺(tái)形和球面形兩種電極，錐臺(tái)形的端面直徑d或球面形的端部回弧半徑r的大小，決定了電極與焊件接觸面積的多少，在同等電流時(shí)，它決定了電流密度大小和電極壓強(qiáng)分布范圍。一般應(yīng)選用比期望獲得熔核直徑大20%左右的工作面直徑所需的端部尺寸

50、。其次由于電極是內(nèi)水冷卻的.電極上散失的熱t(yī)往往高達(dá)50%的輸入總熱t(yī)，因此端部工作面的波動(dòng)或水冷孔端到電極表面的距離變化均將嚴(yán)孟影響散熱t(yī)的多少，從而引起熔核尺寸的波動(dòng)。因此要求錐臺(tái)形電極工作面直徑在工作期間每增大15%左右必須修復(fù)。而水冷孔端至表面距離在耗損至僅存34時(shí)即應(yīng)更換新電極。4.1.3焊點(diǎn)的強(qiáng)度保證要得到具有足夠強(qiáng)度的焊點(diǎn)，首先取決于是否根據(jù)焊件狀況(板材厚度、層數(shù)、材質(zhì)、鍍層情況等)制定了合理的焊接規(guī)范;其次，取決于是否采取有效措施來克服影響焊接規(guī)范穩(wěn)定性的各種因素。這些因素主要有:a)網(wǎng)路電壓的波動(dòng);b)鐵磁性物質(zhì)進(jìn)人焊鉗導(dǎo)致二次回路阻抗的變化;c)電極端面直徑和性能的的變化

51、(隨著點(diǎn)焊次數(shù)的不斷增加，電極端面直徑被徽粗變大引起電流密度降低;電極沽污，特別是鍍鋅板焊接時(shí)電極端部銅鋅合金引起電極導(dǎo)電導(dǎo)熱性能下降)針對(duì)以上因素，目前可以采取以下措施:1)選用目前先進(jìn)的微電腦阻焊控制器。我廠使用的江都焊接設(shè)備廠生產(chǎn)的vcw一200系列微機(jī)控制器，在網(wǎng)壓波動(dòng)士10腸、負(fù)載阻抗變化士10%時(shí)，焊接電流變化簇士3%，可有效克服網(wǎng)路電壓的波動(dòng)及二次回路阻抗變化的影響。天津陸華科技公司生產(chǎn)的hcw系列高檔阻焊控制器網(wǎng)壓波動(dòng)十10%一一20%時(shí)，閉環(huán)恒流穩(wěn)定度鎮(zhèn)士2%。法國sciaky公司的cps2000ri，2控制器網(wǎng)壓波動(dòng)+10%一15%時(shí)，電流變化為士2%(武漢神龍公司使用)2

52、)在焊裝車間或焊裝線上對(duì)焊機(jī)的通電焊接進(jìn)行計(jì)算機(jī)群控管理和集中控制，可有效防止同時(shí)通電的焊機(jī)數(shù)量，避免電源電壓下降過多，使壓降在允許的范圍內(nèi)。同時(shí)可檢測(cè)和控制在線所有焊機(jī)的工作狀況，保證焊接質(zhì)量。如一汽奧迪轎車焊裝線裝天津陸華科技公司的qwdk型電網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)和hz型集中控制系統(tǒng)，可根據(jù)電網(wǎng)容量控制同通電的焊機(jī)臺(tái)數(shù)，控制電網(wǎng)的三相平衡;可檢測(cè)和控制在線所有焊機(jī)的工作狀態(tài)(包括故障情況、焊接規(guī)范、焊點(diǎn)數(shù)等);可遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每臺(tái)焊機(jī)進(jìn)行編程。為保證焊接質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化管理提供了硬件基礎(chǔ)。3)在編制焊接工藝時(shí)，可利用微電腦阻焊控制器的電流階梯遞增功能和定點(diǎn)修磨電極的措施，避免電極端面直徑被轍粗而

53、引起的電流密度降低以及電極端部性能惡化對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度的影響。此外，由于車身板件組合多變，經(jīng)常存在一把焊鉗需焊接板件組合不同的部位。對(duì)此，最好采用多套焊接規(guī)范進(jìn)行焊接。這在自動(dòng)化焊鉗和機(jī)器人點(diǎn)焊工位比較容易實(shí)現(xiàn)，但手工點(diǎn)焊工位則比較困難。如果程序(規(guī)范)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)在焊鉗上，操作者容易混淆或遺忘。為解決這一問題，可以在夾具上設(shè)置程序轉(zhuǎn)換板，對(duì)焊接規(guī)范進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。國內(nèi)已有武漢神龍、一汽大眾等公司采用。4.1.4焊點(diǎn)外觀質(zhì)量的保證焊點(diǎn)的外觀質(zhì)量主要指焊點(diǎn)的表面質(zhì)量(要求壓抗淺、平滑均勻過度、無明顯的凸肩或局部擠壓造成的表面鼓起，無毛刺、焊點(diǎn)表面沒有熔化或粘附的銅合金以及裂紋等缺陷)、焊點(diǎn)的位置度以及點(diǎn)焊

54、造成的工件變形。焊點(diǎn)的外觀質(zhì)量除靠先進(jìn)的設(shè)備和工藝參數(shù)來保證外，還可以采取以下措施來提高: l)在外觀件表面一側(cè)使用浮動(dòng)電極墊板，如果在多點(diǎn)焊機(jī)上，可以使用平電極來減輕壓坑、毛刺等缺陷;2)采用有浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的焊鉗以避免工件受非焊接壓力的作用而變形;3)采用焊點(diǎn)導(dǎo)向塊來保證焊點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性，并克服電極與工件不垂直而造成的工件變形。4.2點(diǎn)焊接頭主要缺陷產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施袁少波，童彥剛點(diǎn)焊技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用電焊機(jī)，2005，(02)機(jī)車車輛工藝第4期2009年8月陳志強(qiáng)(1)噴濺(飛濺)。按時(shí)間分為前期噴濺和后期噴濺;按產(chǎn)生的部位可分為內(nèi)噴濺(兩焊件間，)和外噴濺(焊件與電極接觸處)2種前期噴

55、濺產(chǎn)生的原因是:焊件表面清理不佳或接觸面上壓強(qiáng)分布嚴(yán)重不勻，造成局部電流密度過高引起早期熔化，此時(shí)因無塑性環(huán)保護(hù)，發(fā)生噴濺。防止前期噴濺的措施有:加強(qiáng)焊件清理質(zhì)量，注意預(yù)壓前的對(duì)中;有條件時(shí)可采用漸升電流或增加預(yù)熱電流來減慢加熱速度，避免早期熔化而引起噴濺。后期噴濺產(chǎn)生的原因是:熔核長(zhǎng)大過快，超出電極壓力有效的作用范圍，從而沖破塑性環(huán)，在徑向造成內(nèi)噴濺，在軸向沖破板表面造成外噴濺。這種情況一般產(chǎn)生在電流較大、通電時(shí)間過長(zhǎng)的情況下?？赏ㄟ^縮短焊接時(shí)間和減小電流的辦法來防止。噴濺在外表面上首先影響外觀;其次產(chǎn)生的疤痕影響耐腐蝕及疲勞性能?？赏ㄟ^預(yù)熱來防止熔核長(zhǎng)大過快。預(yù)熱降低了焊接開始時(shí)焊接區(qū)金屬

56、中的溫度梯度，避免金屬的瞬間過熱和產(chǎn)生噴濺。 (2)收縮性缺陷。主要包括縮孔和收縮性裂紋。點(diǎn)焊時(shí)，焊接區(qū)加熱集中，溫度梯度大，加熱與冷卻速度很快，液態(tài)金屬被包圍在金屬塑性環(huán)中;同時(shí)受焊接區(qū)金屬變形的影響，特別是奧氏體不銹鋼線脹很大的特殊原因。因此，接頭易出現(xiàn)縮孔和收縮性裂紋等缺陷。sus301 l不銹鋼具有低碳鋼5倍左右的線脹系數(shù)和較高的熱強(qiáng)性，因此當(dāng)壓力無法達(dá)到很高時(shí)就會(huì)出現(xiàn)縮孔?？s孔雖然減少了點(diǎn)焊的承載面積，但是對(duì)接頭的靜載強(qiáng)度影響不大，對(duì)沖擊和疲勞載荷則有一定的影響，特別是同時(shí)伴有裂紋的，影響特別明顯。因此規(guī)定每個(gè)焊點(diǎn)僅能存在1個(gè)縮孔，且孔徑不大于熔核直徑的25 % o縮孔的防止主要靠提

57、高電極壓力，特別是熔核形成、焊接區(qū)快速冷卻時(shí)的鍛壓力來實(shí)現(xiàn)。熔核內(nèi)部裂紋，可分為橫向裂紋及縮孔邊緣的裂紋。一般認(rèn)為存在于熔核中心部位的裂紋，若尺寸較小，對(duì)焊接接頭的強(qiáng)度影響不大。出現(xiàn)焊核內(nèi)部橫向裂紋的主要原因是:電極壓力太低;焊接電流過大;焊接時(shí)間過短。出現(xiàn)縮孔邊緣裂紋的原因是:焊接電流太大或焊接時(shí)間過長(zhǎng);電極壓力不足。(3)其他缺陷。 未焊透。沿貼合面無熔核、熔核尺寸過小或熔透率不足。該缺陷使焊接接頭強(qiáng)度大大降低，是點(diǎn)焊的一種危險(xiǎn)的缺陷。產(chǎn)生原因是由于焊接電流太小;焊接時(shí)間太短;電極壓力過大。壓痕過深。焊點(diǎn)表面壓痕超過規(guī)定要求。壓痕過深容易造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致焊接接頭強(qiáng)度特別是疲勞強(qiáng)度大大下降

58、。產(chǎn)生的原因是由于電極球面半徑過小;電極壓力過大;焊接電流太大或焊接時(shí)間過長(zhǎng);噴濺所引起。熔合線伸人。指熔合線呈直線狀伸人熔核內(nèi)的現(xiàn)象。熔合線的伸入會(huì)減少熔核的實(shí)際有效直徑，從而降低接頭強(qiáng)度。這種缺陷對(duì)接頭疲勞性能影響較大，使用時(shí)容易導(dǎo)致接頭的破壞。產(chǎn)生的原因是由于焊接表面清理不凈;電極球面半徑過小，加在熔核邊緣的壓力相應(yīng)減少。表面燒傷。焊件或電極表面不凈，使電極與工件接觸位置的電流密度高而集中，造成的局部熔化的燒傷。燒傷會(huì)影響接頭的抗腐蝕性和表面質(zhì)量。在點(diǎn)焊焊接過程中，應(yīng)按相關(guān)規(guī)程的要求，盡量避免出現(xiàn)上述的焊接缺陷。3結(jié)束語上述工藝已應(yīng)用在生產(chǎn)中，使得大連金州線不銹鋼車輛生產(chǎn)順利完成。目前該車已在投人使用，情況良好。