奔驰轿车白车身螺栓焊接质量分析与改进.docx

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1、轿车白车身螺栓焊接质量分析与改进摘要：在国产轿车白车身的生产过程中，螺栓凸焊的质量，一直是生产关注的重要问题。本文基于螺栓凸焊工艺的技术特点，结合生产现场实际，对缺陷的产生原因进行了分析，并提出了改进方法。关键词：螺栓凸焊、焊接缺陷、焊接飞溅、随动性Ana1ysisandImprovementofBo1tWe1dingQua1ityforCarBodyinWhiteAbstract:Intheproductionofthewhitebodyofdomesticcars,thequa1ityofbo1tprotrudingwe1dinghasa1waysbeenanimportantissuei

2、nproduction.Basedonthetechnica1characteristicsofbo1twe1dingandtheactua1productionsite,thispaperana1yzesthecausesofdefectsandputsforwardimprovementmethods.Keywords:bo1tprojectionwe1ding,we1dingdefects,we1dingspatter一、引言轿车白车身生产过程中，螺栓采用凸焊工艺进行焊接。该螺栓在总装装配过程中需要承受较大的扭矩，所以对焊接质量的要求较高。但是，承载式车身是一种复杂的组合结构，在白车身上

3、进行凸焊不可避免的存在一定几率的质量缺陷。所以，对该凸焊质量的分析和改进具有重要的现实意义。二、凸焊工艺(一)凸焊工艺及其特点凸焊本身电阻焊的组成部分，其指的是首先在待焊接件接合面上加工一个或者是多个凸点，确保该焊接件可以同另一个焊接件的表面有接触，在完成该项加工后，对1基金项目：北京市教委一般项目(KM201810858005)、校内科研课题重点项目(OOOoI8-2017-004012)I第作者简介：甄雯(1983-),女，北京人，硕士，副教授，主要从事汽车制造工艺、金属材料焊接技术研究。焊接件进行加压和通电加热处理，当凸点被加压溃败之后，将以上接触点编程焊点的一种电阻焊方法。同其他电阻焊

4、方法相比，凸焊焊接的电流相对较为集中，可以避免在电焊时由熔合偏移问题带来的缺陷问题，所以，凸焊工件的厚度比可以在6:1以上。在焊接的过程中，电极会随着凸点逐渐被压溃迅速降低，为避免由于失压带来的飞溅问题，应当选择电极随动性相对良好的凸焊机。在进行多点凸焊的过程中，可能会产生凸点位移，这一现象大多都是由于焊接条件选择错误，电流在通过时带来的电磁力所引发的，该问题可能会导致接头的强度有所降低。从实际焊接过程来讲，由于凸点高度的不一致性，上下电极之间有平行度差异，单点移动和固定情况发生的概率较大。一般情况下，为确保熔合正常，大多会选择压力相对较大的电极，相对较小的电流，以此来尽可能的减少加压系统中可

5、以移动部分的质量，以及在导向部分采用滚动摩擦，从而提高加压系统的随动性以防止凸点移位。为克服多点凸焊时各凸点间的不均衡压力问题，也可以采用可转动的电极头或附加预热脉冲。（二）凸焊的工艺参数对凸焊来讲，电极压力、焊接的电流和时间都是它主要的工艺参数。其中，电极压力由凸点尺寸、被焊接金属自身性能、单次的焊接凸点数量等组成。在凸点达到焊接温度时，电极压力会将焊接件完全压溃，使两个焊接件之间的贴合更加的紧密。如果电极压力相对较大，焊接件中的凸点就会被过早的压溃，能量无法在凸点集中，电流的密度也因此被减少，凸焊的独特性作用和接头强度也因此降低，导致焊接质量受到影响；反之，就会引发严重的飞溅现象，导致焊接

6、缺陷的产生，进而对焊接质量带来负面影响。当工件的厚度和材料基本相同时，凸焊的焊接时间大多都是有凸点刚度和焊接电流两项因素决定的。在对低合金钢和低碳钢行凸焊时，焊接电流和电极压力属于主要参与。当主要参数的合理值被确定后，可以通过焊接时间调节的方式来保证焊点选择的精准性。通常情况下，凸焊会被应用于弱条件焊接中，在焊接期间花费的时间往往长于点焊，焊接电流小于点焊。在焊接过程中，在完全将凸点压溃前，必须要保证焊接电流能够让凸点彻底被融化，且同点焊相同，被焊接金属的性能和厚度也是确定焊接电流的主要条件。三、轿车生产过程中出现的螺栓凸焊质量问题（一）在实际生产过程中，螺栓质量问题最明显的现象是出现开焊，（

7、如图1所示）。通过扭矩检验发现，有缺陷的螺栓未达到规定扭距值就出现了开焊现象，对总装车间的装配造成了严重影响。为了排除故障，故障车需要停留在生产线上，这样就会影响整条生产线的线速。目前采取的临时补救措施是对凸焊完成后的螺钉加焊MAG焊固定。增加了工人的劳动强度和成本，有时MAG焊的飞溅还会造成螺栓的螺纹损坏，影响总装车间的装配。图1凸焊部位的焊痛图2凸焊螺栓脱落的车身零件（二）在生产过程中凸焊的螺纹表面形成焊瘤（如图2所示），这是一种严重的质量缺陷，使总装车间在装配安全气囊的压缩泵时，无法将螺母紧固到指定位置，影响装配质量。目前出现这种质量缺陷时，都是人工用银牙进行清理，极大的影响了生产线的线

8、速。并加大了工人的劳动强度。四、螺栓凸焊质量问题原因分析（一）分流对焊接质量的影响首先对焊接规范进行分析，如表1所示。表1凸焊焊接规范板厚（mm）凸焊模凸焊螺栓规格焊接电流（ka）电极压力（kN）焊接时间（周）0.91.2m4m49.012.057450.91.2m5m59.512.557450.91.2m6m610.013.057560.9m8m811.0-14.5578102.2m8m811.0-15.0578-103m1m112.015.5578-10在对焊接操作规范进行分析过程中，按照1.2的板厚，m6规格螺栓的规范标准对凸焊机进行调整。达到标准规范值后，进行试片焊接并进行扭矩检测，脱

9、落现象还无法完全避免的发生了。在与凸焊设备厂家技术人沟通中了解到，由于轿车使用的凸焊机不是传统固定工频直压式凸焊机，而是用移动式逆变式点焊机（如图3所示）进行凸焊。对逆变式电焊机来讲，其主要是借助脉冲幅度调制法对焊接电流进行调节。同工频焊机设备相比,此种焊机的控制精度更高，可以更加快速的达到目标的焊接电流。在焊接的过程中，晶闸管开关控制的工频焊机，在半周范围内只可以对接通时间进行控制，不能够对断开时间进行控制。并且，第一周电流大多都是一上一次的焊接电流作为标准，逐步朝着目标电流进行调整，这也被成为“预测型控制”。由于逆变式焊机实用的使脉冲幅度调制开关，所以，其属于“决定型控制”，可以根据需求在

10、预订条件大城市将电流切断，随之提升频率。因此逆变式焊机达到目标电流的时间可比工频缩短90%以上。但是逆变式焊机灵敏度较高，分流对焊接效果影响很大。焊接螺栓直径为m6,而电极凸焊模直径为m8o螺钉在凸焊模中匡量较大，螺栓与电极凸焊模内部接触产生分流，从而影响焊接质量。（如图5所示）在凸焊期间加热金属的过程中，焊接处因为温度的影响会融化成液体，受焊接位置金属膨胀力性质的影响，电极出现上下推移，使得焊接区域上外加压力随之降低，无法及时得到扩展，加热的提升速度急速加快，液化金属和塑性变形金属无法顺利想四周流布形成相应的塑性环，熔化区被封闭，气压逐步升高，产生焊接飞溅问题。焊接飞溅的产生会大量带走熔化区

11、的金属，在熔化区形成一个凹坑，导致接触位置形成空洞。在焊接飞溅路线上，也会形成相应的隧道，隧道孔基本都小于空洞面积，外界气体通过这个隧道进入到空洞中。受焊接热能和压力的作用，金属在焊接的过程中容易产生位错、位错移动和攀移、以及金属液流的情况，致使隧道滞后于空洞，形成堵塞，达到修复塑性环的目的。飞溅产生的原因大致分为以下几点:1焊接表面状态的影响2 .冲击电流的影响3 .焊机随动性的影响；4 .塞贝克效应对焊接飞溅的影响;5 .电源波动的影响。五、凸焊质量的改进措施（一）对于分流的控制可使用绝缘材料制成电极凸焊模内绝缘套，（如图5所示）来杜绝分流现象的发生。加电极凸焊模内绝缘套后，很好的起到了绝

12、缘作用，杜绝了分流的产生。（如图6所示）图5绝缘套图6电极套上绝缘套的电极（二）控制飞溅，在焊接前要严格控制焊接平面的平行度和凸点的尺寸公差，清除待焊表面的污物、锈、水等，使表面的状态达到焊接要求。同时，焊机应在焊接前通流动水冷却（流出的水温不得超过40）,电极臂温不得超过70,还要清除电极臂活动处的污物，使焊钳活动灵敏，保持良好的随动性。焊接电源应配制稳压电源或单独接电源，防止外界影响，形成电压波动。焊接电极采用圆锥弧面（工作面）电极，在电极对中性良好时，由于金属塑性变形和加热后金属液流的流布作用以及焊接处外围温度的影响，可以增强塑性环对焊接处的膨胀抗力。造成焊接飞溅形成焊瘤的焊钳，电极表面

13、由于与螺栓帽频繁接触而形成凹坑（如图7所示），使两个电极表面不能严密接触。从而造成加热后金属液流的流布不均匀而形成飞溅和焊瘤。必须经常修整电极表面，保持电极间配合良好。并按时更换电极，使电极尺寸不低于规定尺寸。图7电极表面凹坑在采取了以上改进措施后，凸焊的飞溅和焊瘤大大减少，焊接质量大为改善。实践证明，上述措施行之有效的提高了焊接质量。改进后的焊接质量明显提高。(如图8和图9所示)。图8改善后的螺栓端面质量图9改善后的螺栓柱端质量六.结论在实际生产过程中，结合理论知识，通过一系列分析和技术改造，使螺栓凸焊的质量缺陷得到明显改善。此项改造可减少了MAG焊的补焊时间和螺栓焊瘤的清理时间，提高了工作效率。提高生产线产能。并且由于取消了MAG焊补焊，节约补焊所需的焊丝。减少了物料的使用。参考文献1焊接手册第1册第14章作者:冀殿英审者:齐志扬中国机械工程学会焊接学会编.机械工业出版社2006年I月第2版第4次印刷2作者:孙启政工作单位:贵航集团贵阳电机厂(550009)