轎車白車身螺柱焊焊接工藝

隨著汽車工業的不斷發展，人們對螺柱焊的認識更加深化，螺柱焊技術得到了更廣泛的應用和更快的發展。螺柱焊接技術發展到今天，已經成為西方發達國家的一種基本的熱加工方法，螺柱 （焊釘） 的焊接大約 80％ 以上是通過螺柱焊機完成的 。 轎車車身與車內各個部件 、 儀表 、裝飾件之間主要是靠焊接在車身上的各類螺柱和銷釘連接固定的 ， 每輛車上的焊接螺柱和銷釘有數百個 ，螺柱焊之所以得到如此快速的發展和利用 ，主要是由其焊接特點所決定的 。

（ 1 ） 焊接在瞬間完成 ， 提高了焊接工作效率 ；

（ 2 ） 材料的適應性強 ， 可適用于多種金屬材質 ；

（ 3 ） 熱影響區小 ， 焊接母材變形小 ；

（ 4 ） 操作簡單 ，焊接工人經過簡單培訓即可操作 。將金屬螺柱或類似的其他金屬緊固件 （栓、 釘等 ）焊到工件上去的方法叫做螺柱焊 。 螺柱焊機按照焊接原理分為電弧螺柱焊機和電容放電螺柱焊機兩大類 ，前者以弧焊整流器作為電源進行焊接 ， 后者則以電容器貯存的能量瞬間放電而進行焊接 。汽車中螺柱和螺釘焊接選用的是電容放電拉弧螺柱焊機 。 主要是由于

電容放電拉弧式螺柱焊機自身特點決定的。

1 焊接工藝參數及影響焊接的因素

在汽車生產中 ， 由于受到現代化生產線及批量生產的需求 ， 電容放電拉弧式螺柱焊在汽車行業中得到了很大的發展 。

焊接黑色金屬時 ， 采用 “直流正接 ”，這樣可以增加熔深 。 因為焊接時 ， 陽極的溫度高于陰極的溫度 。 若焊接銅 、 鋁及其合金時 ， 則應 “直流反接 ”，這樣可以利用正離子的轟擊霧化作用 ， 清除工件表面的氧化層 ， 提高焊接質量 。

電容放電螺柱焊機的焊接熱輸入由充電電壓 、 放電電流與放電時間決定 。 放電電流隨充電電壓而變化 ， 成正比關系 ， 放電時間由設備本身給定 。 采用電容放電螺柱焊時 ， 要根據被焊螺柱的材質 、 螺柱直徑和選用的焊接方法確定工藝要求 ， 螺柱直徑越大 ， 所需的放電電流越大 ， 相應的充電電壓越高 （圖 1 ），從而確定充電電壓值 ， 調節好充電電壓值就確定了焊接熱輸入 。 為了保證良好的螺柱焊質量 ，需要制定合理的參數以滿足要求 。 下面以 M5 mm× 14．2 mm 的螺柱焊接為例 ， 介紹工藝參數及參數對焊接質量的影響 。

1．1 試驗條件及方法

1.1.1 設備的選擇

焊機 ： Emhart 電容放電拉弧螺柱焊機 ；

焊槍 ： PK650 ；

其他 ： 100 mm× 400mm× 1．0 mm 的 DC01 鋼板 ；M5 mm× 14．2 mm 的螺柱 。

1．1.2 參數的選擇  

依據經驗公式 I w ＝ 焊接面直徑 × 110 （ A ）， t w ＝I w ×0． 04 （ ms ），確定 3 組參考數據 ：

①540 A ， 35 ms ；

②580 A ， 25 ms ；

③620 A ， 20 ms 。

根據焊后的 54 個螺柱質量得出如下結論 ：

（ 1 ） 隨著焊接時間的延長 ，合格率在不斷地提高 ；

（ 2 ） 在達到某一定數值前 ， 隨著焊接電流的增大 ， 不合格數不斷地增加 ， 而后隨著焊接電流的繼續增大 ，不合格率在不斷地降低 。

通過試驗證明 ： 用 M5 mm× 14．2 mm 的螺柱焊接DC01 板材 ， 采用 630 A ， 35 ms 的焊接工藝參數 ， 可以取得滿意的焊接質量 。

電容放電拉弧式螺柱焊在充電電壓一定的情況下 ，焊接電流和焊接時間合理的搭配可以取得高質量的焊接接頭 。

1．2 影響焊接的因素

在生產中 ， 除了確定合理的焊接工藝參數外 ， 焊接質量還與焊槍內螺柱與板件的角度 、 螺柱下降的時間 、 焊槍噴嘴內的清潔度 、 夾持器與防濺套的同心度 、地線接法等有很大的關系 。

1． 2．1 地線接法

地線位置的正確接法對螺柱焊接質量有非常重要的影響 。地線的位置直接影響著螺柱焊的磁偏吹 。 磁偏吹導致螺柱有效貼合的焊接面減小 ，影響焊接接頭的強度 。如地線接觸不良 ，除了會影響焊接質量 ，還會影響生產的效率 ，因此在接地線時要充分考慮到磁偏吹的問題 。單工位多把焊槍時 ， 接地線 、 測量線可串聯也可并聯 ； 多工位多電極采用并聯 。

1． 2．2 夾持器與防濺套同心度

夾持器與防濺套的同心度影響著螺柱焊接的位置 ，同時 ， 當防濺套與板件垂直接觸時 ， 由于不同心會導致螺柱焊偏 ， 螺柱焊接面只有少部分接觸 ， 影響焊縫強度 ， 因此 ， 平時要做好充分的保養與檢修 ， 保證其同心度 。

1． 2．3 焊槍噴嘴內清潔度等因素

焊槍內 （夾持器 、 防濺套 ） 的清潔度 ， 對螺柱的焊接有一定的影響 ，焊渣的存在影響到手動槍螺柱的裝配 、 焊后的螺紋質量等 ， 因此要做好焊槍內的清潔 。螺柱焊在操作時要保證防濺套與所焊板件垂直接觸 ，如圖 2 所示 。

除了以上的因素外 ， 螺柱的起 、落時間也直接影響到電弧及螺柱焊的質量。

2 螺柱焊的質量檢驗

螺柱焊在焊接過程一般會出現 ： 一側熔化、氣孔、熔化不完全 （電弧長度不夠 ）、燒穿 、 裂紋 、 氣孔等缺陷 ， 部分表面質量缺陷通過目視可以清楚地判斷 。 對于螺柱焊接頭的強度檢驗一般采用負荷進行檢測 ， 依據不同材質彎曲的不同角度 ， 用于檢測焊接質量 （圖 3 ），檢測是否存在虛焊等現象 。

對于低碳鋼 ， 用套筒或者皮錘敲擊螺柱 ， 使彎曲角度 α＝ 15° 左右 ， 目視檢測要求無裂紋 ， 同時檢測與工件接觸面是否有飛濺 、 孔洞等缺陷 。

對于螺柱焊接頭強度 ， 通過拗力扳手或皮錘敲擊螺柱 ， 使螺柱彎曲角 α＝ 90° ， 當螺栓從鈑金上分離開后 ，觀察其熔合狀況 ：

（ 1 ） 斷裂處在法蘭面以下 ， 斷面上連有母材金屬 ，與法蘭面焊接處鈑金撕裂 ， 即合格 ；

（ 2 ） 斷裂部位在其法蘭以上部位 ， 螺柱法蘭面留在鈑金上 ， 折斷出現在螺柱位置 ， 即合格 ；

（ 3 ） 斷裂部位出現在焊縫區 ， 斷裂端面含有部分母材或無母材金屬 ， 呈虛焊或者法蘭面熔合不均勻 ，即不合格 。

3 結語

螺柱焊焊接工藝參數的選取 ， 除了要設定合適的充電電壓 ， 選取合適的焊接電流和焊接時間外 ， 地線位置 、 夾持器等對螺柱焊焊接質量的影響也較為重要 。 試驗證明 ： M5 mm× 14．2 mm 的螺柱 ， 焊接 DC01板材采用 630 A 、 35 ms 的工藝參數可以獲得良好的焊接質量 。 隨著螺柱焊在汽車整車廠內應用的不斷增多 ，螺柱焊的質量也將得到進一步的提高 。