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        淺談懸架焊接產(chǎn)品熔深控制

        2018-06-09 11:37:14張銳劉宇李雪
        科學(xué)與財富 2018年10期
        關(guān)鍵詞:焊接焊縫

        張銳 劉宇 李雪

        摘 要:焊接是現(xiàn)代汽車制造工業(yè)中最重要的工藝技術(shù)之一,尤其在懸架生產(chǎn)工藝中尤為重要,焊接質(zhì)量直接決定著產(chǎn)品的內(nèi)在和外觀質(zhì)量,熔深是焊接工藝最重要的質(zhì)量特性,熔深不足或未焊透是造成焊接失效的關(guān)鍵因素,因此熔深是焊接質(zhì)量控制的重要目標(biāo),本文系統(tǒng)地對汽車懸架焊接產(chǎn)品分類、熔深檢測方法、熔深控制因素、熔深控制發(fā)展趨勢等方面進(jìn)行闡述。

        關(guān)鍵詞:懸架;焊接;焊縫;熔深

        概述

        通過分析汽車懸架焊接工藝過程要素,掌握焊接過程熔深控制的關(guān)鍵技術(shù)因素,關(guān)注熔深控制和檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢,在實(shí)際生產(chǎn)焊接過程中有效控制懸架產(chǎn)品質(zhì)量,是現(xiàn)代汽車懸架焊接工藝工程師的首要工作。

        1懸架焊接產(chǎn)品分類

        懸架焊接產(chǎn)品按照焊接方法,一般分為電阻焊點(diǎn)焊和電弧焊。

        1.1電阻焊點(diǎn)焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間 ,利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加工到熔化或塑性狀態(tài),點(diǎn)焊時,工件只在有限的接觸面上工件只在有限的接觸面上,既所謂的既所謂的“點(diǎn)”上被焊接起來,并形成扁球形的熔核。

        1.1.1適用于小于3mm的沖壓軋制的薄板制件,在汽車車身焊接中廣泛應(yīng)用,個別懸架中也有應(yīng)用。

        1.1.2焊透率應(yīng)介于20—80%之間(兩板的焊透率)。焊接不同厚度工件時,每一工件上的焊透率可為接頭中薄板件的20%,壓痕深度不應(yīng)超過板材厚度的15%。

        1.2電弧焊是利用電弧放電產(chǎn)生熱量將焊條與工件互相融化使之結(jié)合。

        1.2.1適用于3mm以上的沖壓軋制的厚板制件,在汽車懸架焊接中廣泛應(yīng)用。

        1.2.2熔深達(dá)到被焊接薄板板厚的20%或0.2mm以上(兩者取最大值),板厚均大于3mm時,熔深應(yīng)達(dá)到被焊接薄板板厚的15%。在焊接接頭橫載面上,母材或前道焊縫融化的深度,如下圖所示:

        1.2.3弧焊過程是一個典型的非線性、強(qiáng)耦合、時變和不確定的多變量復(fù)雜系統(tǒng),這給焊縫熔深特征信息的實(shí)時提取帶來了一定的困難,并且難以建立精確描述焊縫熔透狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型,有些檢測方法(如焊縫背面檢測)還受到焊接條件的限制 ,焊縫熔深實(shí)時檢測和控制仍然是困擾國內(nèi)外焊接界的難題。

        2熔深檢測方法

        2.1間接檢測常用的方法有:視覺傳感檢測法、溫度傳感檢測法、弧焰接觸導(dǎo)電檢測法、超聲檢測法、利用電流傳感器的電弧電流檢測法、電弧電壓檢測法、等離子氣流量檢測法和電流脈沖檢測法。優(yōu)點(diǎn)是非破壞性檢測、檢測周期短;缺點(diǎn)是檢測穩(wěn)定性差,成本較高。

        2.2直接檢測是利用體視化技術(shù)直接獲取熔深量,為熔深控制提供更為可靠的數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是檢測準(zhǔn)確;缺點(diǎn)為破壞性檢測,檢測周期相對長些。

        2.3體式技術(shù)直接檢測常規(guī)流程及注意點(diǎn)

        2.3.1取樣選取切割面與焊道保持垂直,圓形焊道時垂直于切線方向,避開起、收弧位置,切割時避免對組織的影響。

        2.3.2最好用600#金相砂紙在磨拋機(jī)上研磨。

        2.3.3使用2%—5%硝酸酒精進(jìn)行侵蝕(碳鋼)。

        2.3.4使用體式顯微鏡下觀察熔深狀態(tài),測量出熔深數(shù)值并保留圖片,便于問題分析和追溯。

        2.3.5與熔深檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對,判定結(jié)果并出具實(shí)驗(yàn)報告。

        2.4直接檢測方法是眾多汽車行業(yè)檢測焊接熔深質(zhì)量的一種常用檢測方法,一汽大眾、蒂森克虜伯等汽車懸架生產(chǎn)企業(yè)均在應(yīng)用。

        3熔深控制因素

        3.1熔深控制涉及因素很多,如焊接電流、電壓、焊速、板厚、焊縫間隙和氣流量等等。

        3.2在工藝設(shè)計策劃階段,汽車懸架焊接一般采用仿真技術(shù)模擬焊接軌跡,規(guī)避焊槍與設(shè)備工裝的干涉風(fēng)險。

        3.3在試生產(chǎn)階段,調(diào)整機(jī)器人焊接集成工作站,滿足熔深檢測標(biāo)準(zhǔn)的前提下,確定焊槍角度、工裝、走絲速度等參數(shù),為批量生產(chǎn)做準(zhǔn)備。

        3.4通過沖焊匹配過程,固化沖壓件狀態(tài),確保焊接產(chǎn)品一致性,從而保證產(chǎn)品熔深質(zhì)量。

        3.5 在批量生產(chǎn)過程中,若未發(fā)生變化點(diǎn),需做首件產(chǎn)品熔深試驗(yàn),不合格進(jìn)行調(diào)試,直至合格為止并重新固化焊接數(shù)。

        3.6在連續(xù)生產(chǎn)過程中也要按照一定數(shù)量比例定期抽查樣本進(jìn)行熔深過程監(jiān)測。

        3.7生產(chǎn)過程中若發(fā)生換型、材質(zhì)變更等變化點(diǎn)時,需重新對產(chǎn)品進(jìn)行熔深檢測,以便有效控制控制產(chǎn)品質(zhì)量。

        綜上所述,只有汽車懸架焊接過程穩(wěn)定方能保證產(chǎn)品焊接熔深的一致性,這是生產(chǎn)過程中的控制重點(diǎn),,更是實(shí)踐工藝過程的難點(diǎn)。

        4熔深控制發(fā)展趨勢

        隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯等技術(shù)已成為當(dāng)前人們研究的熱點(diǎn),熔深控制技術(shù)的發(fā)展趨勢:

        ①應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立描述熔深的動態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,得出熔寬、熔深、弧焊電流、氣流量、鋼板厚度、焊縫間隙、熔池狀和焊接速度等之間的相互聯(lián)系,特別是找出熔深與熔寬及焊縫間隙量之間的關(guān)系,獲取熔深控制量。

        ②研制熔深模糊控制器,經(jīng)計算機(jī)仿真和工藝實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)解決模糊控制器的量化等級、模糊控制規(guī)律及合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等問題。在焊縫間隙或焊接速度變化的條件下,通過傳感和自調(diào)節(jié)弧焊電流使熔深保持恒定,提高控制系統(tǒng)的魯棒性。

        神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的共性在于二者都是與模型無關(guān)的非線性映射系統(tǒng),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、大規(guī)模并行運(yùn)算方面優(yōu)勢明顯;模糊邏輯的特長在于知識表達(dá)能力強(qiáng),適于處理模糊語言變量和高層次信息。充分利用二者的優(yōu)勢有機(jī)融合,可以使熔深控制過程具有較高的智能性。

        5結(jié)束語

        熔深控制已不單單局限于汽車懸架焊接這個狹窄的領(lǐng)域,而是涉及人工智能、計算機(jī)、圖象處理、電子、材料和焊接等多個學(xué)科,特別是智能控制技術(shù)的引入,為焊接學(xué)科注入了新活力,提供了新的研究分析工具,勢必會在焊接學(xué)科自身發(fā)展中的起到巨大的作用。

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