車身焊接過程監控及質量管控分析

林楠

摘 要：焊裝是車身制造過程中的關鍵環節，焊接質量在很大程度上決定了汽車車身結構性能。因此如何對焊接過程進行實時管控，成為了保證整車的質量的關鍵。

關鍵詞：白車身；凸焊；氣體保護焊焊；質量控制；焊接參數

汽車車身大多由0.7.2.5MM薄板件焊接構成，材料一般為普通低碳鋼、鍍層鋼板及普通高強板。為了保證車身焊接質量，我們需要熟知焊接工藝過程并建立起完善的質量監控體系，利用監控體系對焊接過程數據進行實時監控，確保車身焊接質量，實現每個焊點、每個焊縫的可追溯性。因篇幅有限，本論文僅對常見的電阻焊及氣體保護焊進行詳細論述、分析。

1 車身焊接常用焊接方法

電阻焊及氣體保護焊為車身制造過程中常見的焊接方法，近年來隨著行業發展激光焊在車企中發展迅速，按照目前行業發展態勢，未來車身焊接結構40%以上將由激光焊接完成。

2 焊接原理及其工藝控制關重點

焊接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料的制造工藝及技術。由于每種焊接方法均有其特殊的焊接工藝過程，有其特殊的焊接工藝參數，下面對電阻焊及氣體保護焊焊接方法的影響因素進行詳述。

2.1 電阻焊

2.1.1電阻焊原理

電阻焊是將工件組合后通過電極施加壓力，利用電流將其加熱到熔化或塑性狀態，并在電極壓力下冷卻形成焊核的一種方法，常見的點焊、凸焊均屬于電阻焊。

2.1.2電阻焊質量關鍵影響因素

電阻焊接質量受多種因素的影響，如焊接材料、焊接電流、電極壓力、焊接時間、電極材料、設備冷卻效率等。由于篇幅有限，這里只對電阻熱公式Q=I2RT中的焊接電流、電阻、焊接時間這三項工藝參數的作用進行詳述。

焊接電流：焊接電流影響熔核直徑和焊透率，焊接電流過大易導致產生嚴重的焊接飛濺，焊接電流過小易產生未焊透、熔核直徑小等缺陷，因此它是一個必須嚴格控制的參數。

焊接壓力：電極壓力對兩電極間總電阻、電流密度、壓痕深度等有顯著影響，隨著電極壓力的增大，電阻顯著減小。因此，焊點強度總是隨著電極壓力的增大而降低。

焊接時間：影響焊接過程中的加熱過程，為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內可以互為補充。

2.1.3電阻焊質量控制

現在各個制造廠都有企業焊接參數設置規范，并且由焊接工程師定期進行抽檢、校正焊接參數，生產過程中主要采用現場單點破檢和定期整件破檢檢驗焊接質量。這種質量管控流程存在一定局限性，定期校正焊接參數并不能保證每個焊點的焊接參數能夠實時可視化，另外采用破壞檢驗法雖然能夠直觀反映焊點質量，但是破壞檢驗本身需要占用大量的人力物力，而且兩次破檢檢驗間的產品質量處于失控狀態，容易導致批量質量事故，因此應當采用可靠的電阻焊質量監控系統輔以定期整件破檢來控制焊接質量。采用電阻焊質量監控系統來代替人工進行每臺焊機的實時監測，及時反饋不合格的焊點并終止生產，反饋出不合格焊點形成原因，使操作者能及時采取補救措施，將損失控制在最小。這樣既能提高焊接質量穩定性，又能減少因為不必要的頻繁抽檢及破檢帶來的浪費。

2.2 氣體保護焊

2.2.1氣體保護焊原理

氣體保護焊是利用電弧作為熱源，氣體作為保護介質的熔化焊。在焊接過程中，保護氣體在電弧周圍形成氣體保護層，將電弧、熔池與空氣隔開，防止有害氣體的影響，并保證電弧穩定燃燒。

2.2.2氣體保護焊質量關鍵影響因素

氣體保護焊焊接質量受多種因素的影響，如焊接材料、焊接電流、電壓、焊接時間、焊接速度、氣體流量、氣體純度等。由于篇幅有限，這里只對焊接電流、焊接電壓、焊接速度這三項工藝參數的作用進行詳述。

焊接電流：焊接電流是最重要的焊接參數，焊接電流對焊接過程的穩定性、熔深大小、焊縫成形和焊接生產效率有決定性影響。焊接電流過大易導致焊穿、成形不良等缺陷。焊接電流過小易導致電弧燃燒不穩、融合不良、成形不良等缺陷。

焊接電壓：焊接電壓需與焊接電流配合設置，電壓對焊接過程穩定性、焊縫成形、焊接飛濺等都有很大的影響，一般情況下焊接電壓增大，會導致焊縫寬度顯著增加，熔深和焊縫余高降低。

焊接速度：焊接速度快慢對于焊縫的成形、焊縫機械性能、熔深、焊接缺陷等均有很大影響。其余焊接條件相同的情況下焊接速度過快，焊縫寬度將減小、焊縫成形不良，易產生氣孔。焊接速度過慢焊縫寬度增加明顯，焊縫成形不良。

另外焊絲干伸長長度、氣體流量也是焊接過程的關鍵影響因素。

2.2.3氣體保護焊質量控制

現在大多數制造廠都由焊接工程師定期按照作業標準進行工藝紀律檢查、校正焊接參數，生產過程中主要采用現場人工外觀檢測和無損檢測再輔以定期整件切片焊接性能檢測。這種質量管控流程存在一定局限性，定期檢查、校正焊接參數并不能保證每條焊縫的焊接參數能實時可視化、實時受控，另外現場人工外觀檢測很大程度上要依靠檢測人員的檢測經驗，這種控制流程容易導致批量質量事故，因此應當采用可靠的數字化聯網焊機+焊接實時監控系統+視覺外觀檢測系統+無損檢測輔以定期整件切片檢驗來控制焊接質量。采用數字化焊機來代替人工進行每臺焊機焊接參數設置，采用焊接實時監控系統及時反饋出超出規范要求的焊機并終止其生產，使操作者能及時采取補救措施，將損失控制在最小。采用自動化視覺外觀檢測系統+無損檢測對焊縫外觀及焊接質量進行檢測避免人工檢測因素的影響。這樣既能提高焊接質量，確保可追溯性，又能減少人為因素帶來的不穩定性。

3 結語

焊接過程由于其自身的特殊性導致焊接過程監控與焊接質量控制一直是焊接行業內的一大難題。近年來隨著技術的更新，越來越多的自動化焊接設備、智能化焊接監控控制系統、智能化焊接質量檢測設備已經被引入生產現場并取得了不錯的效果，未來隨著中國制造2025的逐步開展，焊接過程控制也勢必越來越自動化、智能化。

參考文獻：

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