關于汽車點焊工藝及焊鉗的研究

徐 軍

（海斯坦普汽車組件（東莞）有限公司，東莞 523000）

隨著我國社會發展速度不斷加快和經濟水平不斷提高，汽車行業也日益發展起來。由于汽車的使用越來越多，對汽車車身裝配連接的工藝要求也越來越高，其中，點焊工藝就是目前最常見的汽車車身裝配連接工藝之一。由于汽車市場對點焊工藝的要求不斷提高，可以通過提高工作效率、控制生產成本實現相關要求，同時要保證和提升汽車整體質量。但要保證汽車裝配質量，就需要確保點焊工藝的質量，這些關于質量的問題研究值得引起同行工作者的重視和關注。

1 汽車點焊工藝及焊鉗概述

1.1 白車身

汽車白車身是指已經完成基本車身焊裝工作但還未涂裝的白皮車身，主要包括車頂蓋、翼子板、發動機蓋。行李機蓋、車門等制件，但不包括四門兩蓋等運動件，其在結構上為形狀復雜的空間薄壁殼體。

1.2 焊裝線

焊裝線的組成部分包括輸送部分、工裝夾具、焊接設備及其他輔助設備，其主要結構類型有：交叉臂步進式、擺臂步進式、滑撬輸送式、臺車式等。焊裝線的類型有貫通式車身焊裝線和循環式焊裝線，焊裝線的選擇主要取決于具體的設計條件、產品質量要求、產品結構和工藝等。焊裝生產線的設計是焊裝工藝中的重點及難點。

1.3 點焊

點焊在汽車裝配工藝中是一種高速、經濟的連接方法。點焊的基本原理是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，再通過電阻熱融化母材金屬形成焊點[1]。其連接方法是把接頭處接觸面上的個別點焊接起來。點焊主要適用于薄板構件的制造工作中，如汽車車身、車廂、飛機機身的焊接等。點焊一般可以分為兩類：雙面點焊和單面點焊。

2 汽車點焊工藝相關研究

2.1 特點

點焊時焊件成搭接接頭并壓緊在兩電極之間，其特點主要表現為：在點焊的過程中，對連接區的加熱時間短、焊接速度快；點焊工作只需要消耗電能；電焊機決定電焊質量，電焊機一般具有操作簡單、生產效率高、自動化程度高等特點；勞動強度低但條件好；在焊接通電的過程中不僅需要施加壓力，還要使用大電流，導致程序控制較為復雜[2]。

2.2 影響焊接熱的因素

焊接熱的影響因素主要包括6個方面：電阻、焊接電流、焊接時間、電極壓力、電極的形狀及材料的性能、工件表面狀況的影響。其中，在較短時間通以大電流的規范稱為硬規范，在較長時間內通以小電流的規范稱為軟規范；電極壓力應選擇適當，壓力較大時，會造成焊件加熱不足而使焊點強度下降等影響；如果電極端頭出現變形和磨損情況，會導致接觸面積增大而使焊點強度降低；焊件表面的氧化物或臟物等會增大兩焊件之間的接觸電阻，從而影響焊接強度。

2.3 點焊焊接的循環過程

預壓時間：規定電極下壓到接觸工件并穩定施壓所需要的時間。預壓時間的設定應適宜，如果預壓時間太短，會導致電極在空中放電而脫焊，如果預壓時間太長會影響生產效率。

焊接時間：電極通電時間，時間單位通常以秒記，也可以用周期記。

維持時間：在焊接電流切斷以后，電極壓力繼續保持的時間。

休止時間：在電阻點焊或縫焊的過程中，兩個相鄰焊接循環之間的間隔時間。

2.4 點焊電極和電焊板的要求

點焊電極的功能主要體現在：為工件傳送電流和壓力、導散焊接區產生的熱量等，點焊電極是保證點焊質量的主要因素之一。減少或杜絕三層及以上板數的焊接，多使用兩層板搭接點焊，原則上累計板件厚度不超過5mm。

3 汽車焊鉗的相關研究

焊鉗的作用是夾持電焊條，同時還能在焊接過程中傳導焊接電流，其一般是與電弧焊機配套使用，焊接具有導電性良好、不易發熱、重量輕等特性。

3.1 焊鉗的結構和種類

焊鉗在結構上通常可以分為：焊臂、變壓器、氣缸或伺服電極、機架、浮動機構等。焊鉗從結構上可以分為分離式、內藏式、一體式；從用途上可以分為X型和C型兩種；從焊鉗的行程上可以分為單行程和雙行程；從加壓的驅動方式上可以分為氣動焊鉗和電動焊鉗；從焊鉗變壓器的種類上可以分為工頻焊鉗和中頻焊鉗；從焊鉗的加壓力大小上可以分為輕型焊鉗和重型焊鉗。

3.2 焊鉗選型的注意要點

第一，要選擇合適的焊鉗類型及吊掛類型，選擇依據包括產品結構、夾具結構、作業方位等方面。使用較多的焊鉗有C焊鉗和X焊鉗，C焊鉗主要用于點焊水平位置的焊點，其電極運動軌跡為直線形；X焊鉗主要用于點焊垂直位置的焊點，其電極運動軌跡為圓弧形。

第二，選擇大小適宜的焊鉗。原則上不允許使用電極帽直徑為13mm的焊鉗，以及帶角度電極、異型電極、電極帽與電極桿一體式的焊鉗都不允許使用[3]。

第三，滿足焊接壓力要求。原則上不允許使用壓力小于300Kgf的焊鉗，同時不同材料的板材所要求的壓力不同，所以，要注意區分高強度、鍍鋅板、熱成型板扥不同類型的板材。

3.3 焊鉗選型標準準流程

第一，通過全面收集工序圖卡、平面布局圖以及3D焊點信息并進行分析，從而充分了解焊接的具體焊點位置、數量、人員站位，明確實際工作需要幾把焊鉗和焊機。

第二，根據所掌握的焊點信息，繪制出所需焊接點的焊點線。不同顏色的焊點線對應不同的操作人員，以此可以對操作人員進行區分，并建立目錄樹，通過將移動焊點移動并對應到幾何圖形上，進行區分焊鉗和焊點。這種建立目錄樹的方法有利于制作相關工藝文件和區分焊點。

第三，常見的焊鉗有X型焊鉗和C型焊鉗[4]，需要根據作業習慣來選擇焊鉗類型，而焊鉗的尺寸取決于焊鉗的喉深喉寬、特殊部位焊點情況。

4 結語

現階段，我國汽車行業隨著社會經濟的發展而發展，因為人們生活水平的提高，不僅汽車使用量不斷增加，同時人們對汽車質量的要求也越來越高，汽車車身的裝配連接工藝就是保證汽車質量的重要前提。通過進一步對點焊工藝和焊鉗的研究分析，不僅可以保證汽車的生產質量，還能不斷提高生產效率，為同行業企業提高市場競爭力提供一定的參考依據。