點(diǎn)焊焊接精度的控制

武萬斌 邢紹峰 樊旭明

（北京汽車股份有限公司）

點(diǎn)焊焊接精度的偏差主要是由于焊接變形造成的，影響點(diǎn)焊焊接變形的主要因素有：1）電極壓力設(shè)定不合理；2）焊接件搭接存在間隙；3）焊接電極錯位；4）焊接角度不垂直。從上述4個方面入手，可以最大限度地控制焊接精度。文章從4個方面對焊接變形的影響及控制分別進(jìn)行闡述。

1 電極壓力設(shè)定不合理的影響及控制

為保證焊點(diǎn)的熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度，根據(jù)金屬的不同性能、厚度、焊鉗承受力以及所用的焊機(jī)功率，電極壓力設(shè)定不同，在一定的電極壓力作用下，焊接時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補(bǔ)充。但是，焊接變形主要取決于電極壓力的大小。電極壓力太小，電極對工件的作用力減小，電極與工件之間無法形成壓痕或壓痕較淺，工件間因壓力傳遞失效造成壓痕深度不夠，如圖1所示。電極壓力設(shè)定較小，而焊接電流設(shè)定較大，會導(dǎo)致在相同單位面積內(nèi)瞬間電流密度增大，熱量急劇升高，金屬受熱膨脹無法承受較高的能量，電極壓潰金屬無法形成熔池，最終導(dǎo)致金屬珠全部飛出，出現(xiàn)炸點(diǎn)現(xiàn)象，炸點(diǎn)后在工件上形成圓形孔洞，如圖2所示，熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度難以保證。電極壓力太大，工件無法承受較大的壓力，造成電極與工件間及工件與工件間壓力較大，工件木材變形較大，造成壓痕深度過深，如圖3所示，壓痕深度過深會導(dǎo)致焊透率較高，焊點(diǎn)強(qiáng)度達(dá)不到使用要求。

通常，通過焊鉗選型及現(xiàn)場焊接試驗(yàn)選取合適的電極壓力，在壓痕深度一定的情況下選擇合適的焊接電流及焊接時間，通過DOE試驗(yàn)方法選取最優(yōu)的焊接參數(shù)，最終保證制件變形量最小。

2 焊接件搭接存在間隙的影響及控制

原則上制件搭接不允許存在焊接間隙，但是在車型開發(fā)過程中，沖壓件搭接面面形狀存在公差波動，一般為±0.5 mm，單件面形狀在公差范圍內(nèi)為合格，但是2個面形狀均在公差范圍內(nèi)的單件搭接可能會存在干涉點(diǎn)及間隙；存在干涉點(diǎn)的部位同樣會使其他搭接部位存在間隙，這樣會導(dǎo)致制件與制件搭接不可能完全貼合，如圖5所示。

制件存在間隙后進(jìn)行焊接，一般薄板件會隨厚板件發(fā)生變形，若為不同材質(zhì)的搭接組合，強(qiáng)度低的制件會向強(qiáng)度高的制件方向進(jìn)行變形。間隙大小為制件搭接處變形量大小，搭接處之外的變形量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行測量。面形狀存在干涉點(diǎn)產(chǎn)生的間隙，如圖6所示。

制件搭接間隙直接會影響制件焊接精度，間隙大小不同會導(dǎo)致制件變形量不同，在汽車行業(yè)，制件變形量是影響車身精度最重要的一環(huán)，它決定了車身的一致性及穩(wěn)定性，也是行業(yè)大力推廣的2 mm工程的重點(diǎn)工作之一。

3 焊接電極錯位的影響及控制

電極壓力是通過電極桿進(jìn)行力的傳遞，電極桿錯位往往是由于電極壓力較大造成的。電極壓力較大，電極桿承受不了較大的壓力，會通過電極端面打滑，產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象，這樣會出現(xiàn)電極桿不對中現(xiàn)象，如圖7所示。嚴(yán)重的會導(dǎo)致電極桿重疊，制件嚴(yán)重變形，若制件無法修復(fù)，可能會導(dǎo)致制件或者總成件報廢，電極桿重疊，如圖8所示。

電極帽安裝在電極桿上，電極桿不能對中，導(dǎo)致電極帽無法對中，當(dāng)上下電極桿接觸時，由于電極帽無法對中，焊接電流無法100%進(jìn)行傳遞，電極帽不對中相當(dāng)于端面接觸面積減小，使單位面積通過的電流密度增大，工件接觸面輕微打滑造成被焊處金屬膨脹，電極帽接觸面輕微錯位造成焊點(diǎn)一端深一端淺的現(xiàn)象，如圖9所示。在電極桿錯位嚴(yán)重但未造成重疊現(xiàn)象時，工件接觸面嚴(yán)重打滑造成被焊處金屬膨脹，電極帽接觸面嚴(yán)重錯位造成工件變形現(xiàn)象，如圖10所示。工件扭曲變形后會造成焊點(diǎn)周圍定位孔及安裝孔精度的偏差。

在生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制電極帽的使用及電極桿的維護(hù)保養(yǎng)，避免焊接時產(chǎn)生錯位，同時避免因焊接錯位導(dǎo)致的總成件精度超差。電極必須在固定的時間間隔內(nèi)進(jìn)行修復(fù)，以保持和恢復(fù)其表面的幾何形狀，修復(fù)同時也清除表面的合金及雜質(zhì)。

4 焊接角度的影響

焊接角度不垂直，也會使電極不對中，產(chǎn)生上述過程中的情況，如圖11所示。

搭接件存在間隙時，焊接角度不垂直會嚴(yán)重影響總成件精度，制件本身在不斷的變化，焊接角度也隨之變化的話會增加車身精度調(diào)試的難度，給車身精度分析造成很大的困難，因此，需要采集更多的數(shù)據(jù)來彌補(bǔ)缺陷，這樣會導(dǎo)致車身精度調(diào)試進(jìn)度滯后，影響項(xiàng)目周期。

在初期布局過程中，應(yīng)盡量避免采用人工焊接。因?yàn)楹附咏嵌仍斐傻挠绊憻o法估量，對于可能存在風(fēng)險的部位盡量采用機(jī)器人進(jìn)行焊接，機(jī)器人焊接角度是一定的，只要保證制件的一致性及穩(wěn)定性，車身精度就可以控制。

5 結(jié)論

綜上，焊接中發(fā)生焊接變形主要是由于電極壓力設(shè)定不合理、焊接件搭接存在間隙、焊接電極錯位、焊接角度不垂直造成的。要從焊接試驗(yàn)、車身精度現(xiàn)狀、公司水平等諸多方面進(jìn)行考慮，不要盲目按照一些標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)執(zhí)行，應(yīng)選擇最適合自身實(shí)際情況的方法進(jìn)行控制，同樣根據(jù)現(xiàn)狀制定適合公司的標(biāo)準(zhǔn)，避免因上述缺陷造成的影響。