董爭(zhēng)

南京星喬威泰克汽車零部件有限公司 江蘇省南京市 211100

1 引言

凸焊作為汽車制造中四大焊接工藝之一，完成車身90%以上的裝配工作量，因而凸焊質(zhì)量對(duì)汽車的整車質(zhì)量有重要影響。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，高效率、個(gè)性化的需求愈來(lái)愈明顯，在白車身的制造過(guò)程中，采用凸焊工藝焊接螺母可準(zhǔn)確定位螺母的位置、提升焊接質(zhì)量，相對(duì)CO2氣體保護(hù)焊，更能減少有害氣體，螺母及螺栓與鋼板的凸焊連接已成為汽車制造工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)[1]。

然而在普通固定式點(diǎn)（凸）焊機(jī)焊接過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)螺母熔融、發(fā)黑、板件變形等現(xiàn)象，影響焊件的外觀及性能質(zhì)量。電容式儲(chǔ)能焊機(jī)是利用電容儲(chǔ)存能量而在瞬時(shí)釋放出電流，同時(shí)集中大電流穿過(guò)小面積點(diǎn)時(shí)而達(dá)致熔接效果（焊接過(guò)程只在16毫秒內(nèi)完成，其間通過(guò)數(shù)萬(wàn)安培到十多萬(wàn)安培的次級(jí)熔接電流），因此在焊接時(shí)所產(chǎn)生的熱量致工件過(guò)熱變化和變形等情況均減至最少。

本文從焊接性能和焊接外觀，對(duì)比兩種焊機(jī)的焊接質(zhì)量。

2 實(shí)驗(yàn)方法和目的

選取40件零件，為同一模具同批次零件。用儲(chǔ)能焊機(jī)和普通凸焊機(jī)分別焊接零件20件，評(píng)估兩組零件外觀質(zhì)量，并取兩組中各10個(gè)零件做壓載實(shí)驗(yàn)和熔深試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

電容儲(chǔ)能式焊機(jī)（圖1），型號(hào)：HRC-201-0A。設(shè)置參數(shù)電壓650V，回火電壓400V，電極壓力0.5Mpa。

普通固定式點(diǎn)（凸）焊機(jī)（圖2），型號(hào)：DB-220（SSIN220-002005）。廠家小原（南京）機(jī)電有限公司電極壓力-實(shí)測(cè)6.5KN+0.24/-0.49KN，焊接電流-實(shí)測(cè)14/18.6KA+1.0/-0.5KA，通電時(shí)間實(shí)測(cè)20/14cyc+/-1cyc。

壓載試驗(yàn)的機(jī)型：友科 YK-3355

扭力扳手：表盤式扭力扳手，日本東日TOHNICHI-DB200N

零件介紹：某車型車門防撞梁（圖3）。零件為高強(qiáng)度板，板厚1.9mm，材質(zhì)NSSQAS1500；

3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

選擇同批次零件44臺(tái)份，儲(chǔ)能焊機(jī)焊接22臺(tái)份（下文系列1零件）。固定式點(diǎn)（凸）焊機(jī)凸焊22臺(tái)份（下文系列2零件）。記錄焊接參數(shù)，并對(duì)零件外觀和壓載后外觀

分別用來(lái)做壓載試驗(yàn)，壓載至螺母脫落，記錄壓載峰值。扭力試驗(yàn)，扭力扳手加力至螺母明顯變形或開(kāi)裂失效，記錄并對(duì)比扭力值；熔深實(shí)驗(yàn)，顯微鏡測(cè)量螺母凸點(diǎn)和基材相互熔入的深度，記錄對(duì)比熔深結(jié)果；硬度試驗(yàn)，用硬度試驗(yàn)儀檢測(cè)基材熱影響區(qū)的硬度。

3.1 壓載試驗(yàn)

壓載至螺母脫落，記錄壓載峰值，對(duì)比焊件外觀。表1為壓載實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖，圖四是螺母壓載峰值。

表1 凸焊件壓載試驗(yàn)對(duì)比

3.2 扭力試驗(yàn)

扭力扳手加力至螺母明顯變形或開(kāi)裂失效，記錄并對(duì)比扭力值（見(jiàn)圖5）。

3.3 熔深試驗(yàn)

表2 凸焊件熔深試驗(yàn)對(duì)比

對(duì)焊接螺母和基板的熔接區(qū)進(jìn)行了微觀檢測(cè)，對(duì)比零件熔深結(jié)果，表1是凸焊件熔深試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。

3.4 基材熱影響區(qū)硬度試驗(yàn)

對(duì)三種系列的基材進(jìn)行了硬度檢測(cè)，系列1是儲(chǔ)能凸焊件熱影響區(qū)基材的硬度，系列2是普通凸焊件熱影響區(qū)基材的硬度，系列3是零件基材原始硬度值（即非熱影響區(qū)的零件硬度）。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

外觀對(duì)比：系列1零件，焊件外觀沒(méi)有任何燒痕，也未出現(xiàn)螺母和焊件熔融現(xiàn)象，螺母邊緣有些許焊接飛濺，螺紋內(nèi)側(cè)未發(fā)現(xiàn)飛濺；系列2零件，焊件表面有明顯燒痕，焊件有明顯熔融現(xiàn)象，影響焊件外觀質(zhì)量；

壓載試驗(yàn)值對(duì)比：從壓載試驗(yàn)來(lái)看，系列2零件，壓載峰值在12.0KN左右；系列1零件，壓載峰值可達(dá)21.98KN；壓載試驗(yàn)值差別明顯，儲(chǔ)能焊機(jī)焊件更牢固。

熔接實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比：系列1零件熔深數(shù)值優(yōu)于系列2零件，且系列2零件熱影響區(qū)較大；

硬度實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比：經(jīng)過(guò)對(duì)零件基材熱影響區(qū)的硬度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)熱影響區(qū)的零件性能有明顯變化，且老式凸焊機(jī)的熱影響區(qū)硬度降低較為明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

固定式點(diǎn)焊機(jī)，由于在焊接過(guò)程放電時(shí)間長(zhǎng)，零件熱影響區(qū)的機(jī)械性能明顯降低。而儲(chǔ)能焊機(jī)是利用電容儲(chǔ)存能量，當(dāng)能量能使小面積焊點(diǎn)熔化時(shí)瞬時(shí)放電，熱影響區(qū)小，零件焊接熔接質(zhì)量良好，且焊接時(shí)所產(chǎn)生之熱量引致工件過(guò)熱變化和變形等情況均減至最少。

通過(guò)以上比較，儲(chǔ)能焊機(jī)在保證零件焊接質(zhì)量上具有明顯優(yōu)勢(shì)。

6 啟示和思考

對(duì)于螺母焊接件，如果零件實(shí)際應(yīng)用中，螺母承載力較大，或零件材質(zhì)對(duì)焊接質(zhì)量影響較大，這時(shí)儲(chǔ)能凸焊機(jī)就有明顯優(yōu)勢(shì)。儲(chǔ)能式凸焊機(jī)適用材料廣泛，就汽車零部件而言，螺母基材不論是冷沖零件還是高強(qiáng)度熱壓零件，均可達(dá)到較好的焊接質(zhì)量。且儲(chǔ)能焊機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱，也不會(huì)影響焊接能力及焊接性能；另外在維護(hù)及檢修方面亦減至最低及最簡(jiǎn)便[2]。