• 收藏
  • 加入书签
添加成功
收藏成功
分享

车身电阻点焊缩孔与裂纹产生的原因及控制措施

覃良海 陆新育 陆伸瑞
  
安家(建筑与工程)
2021年44期
上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西 柳州 545007

摘要:白车身开发过程中,焊点质量是车身质量的一项重要指标,白车身关键部位,如车身前后悬架连接处,焊点质量要求更高,比普通焊点控制的更严,焊接熔核直径控制的更严谨,称之为关键安保焊点。焊接过程产生的焊接缺陷导致白车身焊点强度的下降,产生焊接缺陷的原因是多种综合因素的结果,如焊接参数的设定不合理,钣金件搭接不良及焊接姿势不垂直等,如何提升白车身焊点质量,需要我们更深一步的去研究焊接缺陷产生的原因及提升焊点质量的方法。

关键词∶电阻焊点;缩孔与裂纹;控制措施

前言:在汽车制造业中,焊接是汽车零部件与车身制造中的一个关键环节,起着承上启下的作用,同时,由于汽车产品的车型众多、结构复杂,汽车车身零部件生产逐渐步入专业化和标准化,汽车制造在成本、效率和质量等方面的综合要求,都决定了汽车焊接加工是一个多学科、跨领域和技术集成性比较强的生产过程。为了提升点焊质量。制定出合理的、简便的、经济高效的点焊工艺,因此做好焊接质量工作对于汽车车身质量具有重要的意义。

1、电阻焊的特点和介绍

电阻焊就是将工件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种,即点焊、缝焊、凸焊、对焊。电阻焊是压焊中应用最广的一种焊接方法,利用电流通过焊件接头的接触面及邻近区域产生的电阻热能,将被焊金属加热到局部熔化或达到高塑性状态,在外力作用下形成固定的焊接接头的工艺过程称为电阻焊。它是压焊中应用最广的一种焊接方法,虽然其接头形式受到一定的限制,但适用的结构和零件材料非常广泛,如∶碳钢、低合金钢、不锈钢、铝、铜、镍、钛等有色金属。常用于焊接汽车车身。电阻焊的种类很多,常用的有点焊、缝焊和对焊三种。以下重点对点焊进行阐述。

点焊:点焊是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接。

点焊的工艺过程∶

(1)预压,保证工件接触良好。

(2)通电,使焊接处形成熔核及塑性环。

(3)断点锻压,使熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。

2、电阻点焊中缩孔与裂纹产生原因及控制措施

2.1什么是缩孔和裂纹

缩孔和裂纹是指熔核在冷凝过程中收缩而产生的孔洞,形状不规则。压焊时,由于液态金属处于封闭的塑性壳内.如无外力.冷却收缩时将产生三维拉应力.极易产生缩孔、裂纹等缺陷。

在车身点焊中缩孔与裂纹是较常见的一种缺陷。也是较严重的缺陷之一,它直接影响接头的强度,因此对该种缺陷限制较严,在接头破坏会危及人员的生命安全或会导致车身的部分功能失效的焊点中,一般不允许存在,应进行修补。

2.2电阻焊接原理热产出影响因素

(1)焊接热的产出及影响因素

点焊时产生的热量由下式决定∶Q=IIRt(J)----(1)

式中∶Q-—产生的热量(j)、I-—焊接电流(A)、R-—电极间电阻(欧姆)、t一一焊接时间(s)

(2)电阻R 及影响R的因素

电极间电阻包括工件本身电阻 Rw,两工件间接触电阻 Rc,电极与工件间接触电阻 Rew.即R=2Rw+RC+2Rew;当工件和电极一定时,工件的电阻取决与它的电阻率。

2.3缩孔与裂纹的原因分析和控制措施

(1)原因:通电时间过长、过热;根据公式Q=IIRt,所产生的熔核热量过胜。为了保证熔核尺寸和焊点强度,焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。

控制措施:选择正确的参数,由工程师按实际标准合理调整参数。

(2)原因:通电时间短,冷速过快;根据公式Q=IIRt,焊接时间过短,断电后电极持续压力不足,熔核在凝固过程中收缩而产生缩孔。

控制措施:选择正确的参数:通常是根据工件的材料和厚度,参考该种材料的焊接条件表选取,首先确定电极的端面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间,然后调节焊接电流,以不同的电流焊接试样,经检查熔核直径符合要求后,再在适当的范围内调节电极压力,焊接时间和电流,进行试样的焊接和检验,直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。最常用的检验试样的方法是撕开法,优质焊点的标志是∶在撕开试样的一片上有圆孔,另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台,但可通过剪切的断口判断熔核的直径。必要时,还需进行低倍测量、拉抻试验和X光检验,以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。以试样选择工艺参数时,要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响,以及装配间隙方面的差并适当加以调整。

(3)原因:电极头端面裂纹;冷却水流速不足,造成电极头发红或发黑变软致使电极端面形成裂纹,造成焊点表面裂纹。随着电极端头的变形和磨损,接触面积增大,焊点强度将降低。

控制措施:更换电极帽、维修对电极水路进行修复,保持冷却水畅通。

操作工做好日常焊接设备点检、确保电极帽符合标准要求。

另外:为了改善焊接接头的性能,有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环以防止裂纹和缩孔的产生。

(1)加大预压力以消除厚工件之间的间隙,使之紧密贴合。

(2)用预热脉冲提高金属的塑性,使工件易于紧密贴合、防止飞溅;凸焊时这样做可以使多个凸点在通电焊接前与平板均匀接触,以保证各点加热的一致。

(3)加大锻压力以压实熔核,防止产生裂纹或缩孔。

(4)用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织,提高接头的力学性能,或在不加大锻压力的条件下,防止裂纹和缩孔。

3、如何提升点焊质量控制

监控技术运用:点焊质量监控技术可以使点焊质量稳定,随着微电子学和计算机技术的发展和广泛应用使得该技术达到实用的水平。

点焊质量控制技术属于焊接过程中的质量控制,包括实时稳定控制焊接参数和控制焊接过程中反映焊点状态的物理量两方面。前者如恒电流监控、电压监控、能量监控等;后者如电极位移控制、超声波监控等。提高了运算速度和控制精度,有的可以和中央处理机相连,建立车身点焊质量实时控制系统并使点焊质量监控和企业生产管理一体化。

以恒电流监控技术为例,其特点是在点焊过程中,维持焊接电流有效值恒定以保证焊接区产生的热量基本不变,从而获得稳定的焊点熔核尺寸。它是目前既简单又方便、应用广泛的一种控制技术。

总结:总之,随着时代的发展, 越来越多的新技术应用于汽车焊接工艺。而电阻焊缩孔和裂纹始终是非常难于杜绝的。但我们通过焊接参数、设备、工艺、材质、辅助措施等多方面进行控制,可以将缩孔和裂纹缺陷减少到最小,这也推动了我国汽车产品生产效率的提升和产品质量的有效提高。另外充分利用监测信息,是质量控制技术关键。有研究表明,利用神经元网络理论、模糊逻辑理论、数值模拟技术及专家系统等可望解决真正的点焊质量直接控制,将点焊质量控制技术的研究推向一个新高度。

参考文献

[1]赵海霞. 低碳钢点焊工艺的确定[M]《太原科技》 2008年第11期

*本文暂不支持打印功能

monitor