淺析白車身點(diǎn)焊工藝及質(zhì)量控制方法

蔣志鋼

摘 要：當(dāng)前汽車工業(yè)及其制造技術(shù)已隨全球科技進(jìn)步率先進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，全球汽車制造水平高速發(fā)展，汽車生產(chǎn)效率大幅提升，據(jù)統(tǒng)計(jì)主流的汽車廠商其生產(chǎn)節(jié)拍已經(jīng)達(dá)到每隔兩分鐘左右即可完成一臺(tái)整車下線，生產(chǎn)節(jié)拍之快令人嘆服，當(dāng)然歸根到底這一切都離不開汽車制造中最基礎(chǔ)的沖壓、焊接、涂裝、裝配四大生產(chǎn)工藝。本文著重從汽車制造四大生產(chǎn)工藝之一的焊接方面，來(lái)探討汽車白車身相關(guān)的點(diǎn)焊工藝及其質(zhì)量控制方法。

關(guān)鍵詞：汽車 白車身 焊接 質(zhì)量 工藝 控制 解決

Analysis on the Spot Welding Process and Quality Control Methods of Body-in-White

Jiang Zhigang

Abstract：The current automotive industry and its manufacturing technology have been entered the Industry 4.0 era with global technological progress. The global automotive manufacturing level is developing rapidly， and automotive production efficiency has been greatly improved. According to statistics， mainstream automotive manufacturers have reached their production cycle every two minutes or so. A complete vehicle can be rolled off the assembly line， and the production cycle is impressive. Of course， in the final analysis， all of this is inseparable from the four most basic production processes of stamping， welding， painting and assembly in automobile manufacturing. This article focuses on the welding aspect of one of the four major production processes of automobile manufacturing， and discusses the spot welding process and its quality control methods related to the automobile body in white.

Key words：automobile， body-in-white， welding， quality， process， control， solution

1 引言

我們知道汽車的制造生產(chǎn)工藝不但復(fù)雜繁瑣而且精度質(zhì)量也要求極高，這些都關(guān)系到汽車的可靠性和安全性，因此從最基礎(chǔ)的生產(chǎn)工藝上做好汽車整車產(chǎn)品設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制，這樣才能生產(chǎn)出用戶滿意并認(rèn)可的汽車產(chǎn)品。當(dāng)前絕大多數(shù)品牌的白車身結(jié)構(gòu)是以鋼板型材沖壓件為基礎(chǔ)，然后通過(guò)各種焊接手段把各個(gè)沖壓件一一組合拼接起來(lái)而來(lái)。一個(gè)白車身一般由幾十?dāng)?shù)百個(gè)厚度不同的沖壓件經(jīng)過(guò)激光焊、點(diǎn)焊、釬焊、螺柱焊、電弧焊、鉚釘連接、螺栓連接及各種涂膠粘接等方式最后組成一個(gè)完整的白車身。其中焊接工藝在汽車傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，不但有很大占比而且至關(guān)重要，而點(diǎn)焊在汽車白車身焊接工藝中屬于應(yīng)用最廣泛的一種焊接工藝，一個(gè)完整的白車身一般需要布置設(shè)計(jì)4000-5000個(gè)焊點(diǎn)，這些數(shù)量繁多的焊點(diǎn)一般均都需要采用電阻點(diǎn)焊工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 白車身點(diǎn)焊工藝

2.1 點(diǎn)焊工藝的定義

電阻點(diǎn)焊工藝：是將兩層或兩層以上（一般不超過(guò)三層）被焊的沖壓件交疊并壓緊于兩個(gè)電極之間，然后接通電流，當(dāng)電流流過(guò)金屬零件的接觸表面及接觸面附近區(qū)域時(shí)，金屬表面及其附近區(qū)域產(chǎn)生電阻熱，通過(guò)電阻熱將被焊零件加熱到熔化或塑性狀態(tài)，而后使之形成金屬零件間相結(jié)合的一種工藝，常用的點(diǎn)焊及原理簡(jiǎn)圖如下圖1所示。

2.2 點(diǎn)焊工藝要點(diǎn)及要求

（1）點(diǎn)焊工藝一般較多應(yīng)用在兩層沖壓薄板零件之間的搭接邊焊接，少量應(yīng)用三層沖壓薄板零件之間的搭接邊焊接，極少應(yīng)用在四層沖壓薄板零件之間的交疊搭接焊接，點(diǎn)焊不但對(duì)沖壓薄板的交疊層數(shù)有要求，而且對(duì)各沖壓薄板的零件的料厚也有要求，不同材質(zhì)的沖壓薄板件搭接焊接其交疊層數(shù)、板材料厚的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表1所示。

（2）點(diǎn)焊焊接工藝中搭接邊寬度的定義原則為：兩層薄板點(diǎn)焊搭接邊最小寬度為b=4δ+8（當(dāng)δ1<δ2時(shí)，δ按δ2計(jì)算），所以從車身點(diǎn)焊工藝來(lái)看（車身沖壓板材最小料厚一般為0.5mm），因此通常白車身最小允許搭接邊寬度為10mm;車身地板縱梁一般采用1.5mm-2.0mm的薄板材料，因此地板縱梁的點(diǎn)焊的最小搭接邊寬度一般為14-16mm。當(dāng)然當(dāng)白車身某個(gè)位置對(duì)點(diǎn)焊后的強(qiáng)度要求不是很高時(shí)，也就可以適當(dāng)減小搭接邊寬度，同時(shí)縮小焊核直徑，以便在滿足點(diǎn)焊工藝需求的避免強(qiáng)度富余，同時(shí)減少耗材降低白車身重量。

（3）點(diǎn)焊焊點(diǎn)布置也要符合點(diǎn)焊工藝要求，長(zhǎng)度較長(zhǎng)軌跡較直的焊縫點(diǎn)焊焊點(diǎn)間距一般控制在50mm-80mm范圍之內(nèi)，而部分強(qiáng)度要求相對(duì)不高的區(qū)域，如車門內(nèi)板加強(qiáng)版與車門內(nèi)板之間的點(diǎn)焊，其焊點(diǎn)間距可適當(dāng)增加至100mm;而白車身上部分需要增加螺母板或者沖壓小支架的位置，螺母板或沖壓小支架與車身本體之間的搭接面較小、較平，但焊接強(qiáng)度要求相對(duì)較高，此種情況下可根據(jù)實(shí)際需求適當(dāng)增加焊點(diǎn)同時(shí)減小焊點(diǎn)間距，以便提升點(diǎn)焊強(qiáng)度（如表2為點(diǎn)焊焊頭的最小搭接邊寬度和焊點(diǎn)的最小間距位置關(guān)系）。

2.3 點(diǎn)焊在白車身焊接上的優(yōu)勢(shì)

汽車白車身的焊接包括車身地板、頂蓋、側(cè)圍、后圍、前圍及車門總成之間的焊接，它們?cè)谙嗷ゴ罱雍附舆^(guò)程中大量地采用零點(diǎn)焊工藝，因?yàn)辄c(diǎn)焊工藝存在以下諸多優(yōu)勢(shì)：

（1）焊接熱量局部集中，焊接時(shí)間短，焊接變形量及誤差較小，板材之間的結(jié)合過(guò)程簡(jiǎn)單。

（2）點(diǎn)焊工藝能同時(shí)適應(yīng)不同種類及特殊種類金屬薄板之間的焊接。

（3）點(diǎn)焊工藝過(guò)程控制簡(jiǎn)單，目前已基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。

（4）點(diǎn)焊工藝焊接效率極高，耗能低，成本低。

3 白車身點(diǎn)焊質(zhì)量控制

3.1 白車身點(diǎn)焊質(zhì)量影響因素

汽車白車身焊接過(guò)程中，由于多重因素的共同影響，通常會(huì)造成焊接件的外觀感官質(zhì)量較差、焊接精度超差、焊接強(qiáng)度偏弱，或出現(xiàn)一系列的焊接缺陷。因此為了保證白車身制造的高品質(zhì)、高效率和低成本，完全有必要對(duì)影響車身焊接精度、焊接質(zhì)量的各種因素進(jìn)行分析。一般影響白車身點(diǎn)焊焊接質(zhì)量的因素主要有以下幾點(diǎn)：

（1）點(diǎn)焊工藝參數(shù)對(duì)白車身焊接品質(zhì)的影響，主要影響見表3所示：

（2）白車身的設(shè)計(jì)對(duì)車身點(diǎn)焊質(zhì)量的影響：設(shè)計(jì)時(shí)要考慮點(diǎn)焊方法的適用性，在滿足零件或總成強(qiáng)度和剛度性能的前提條件下，應(yīng)避免采用厚板材，焊接搭接邊的設(shè)計(jì)盡量滿足點(diǎn)焊工藝需求，以便減小焊接變形，同時(shí)各搭接邊的規(guī)劃要符合點(diǎn)焊的自動(dòng)化操作規(guī)律。

（3）影響車身焊接精度和點(diǎn)焊質(zhì)量的另一最重要的因素是焊接夾具。焊接夾具的作用是保證焊接零件之間的相對(duì)位置和焊接件的尺寸精度，減少焊接過(guò)程中焊接件的變形，提高焊接生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量。

3.2 白車身焊點(diǎn)焊接質(zhì)量控制方法

白車身焊接質(zhì)量的好壞關(guān)系到車身本身的強(qiáng)度及整車安全性能，因此如何控制點(diǎn)焊焊接質(zhì)量顯得至關(guān)重要，一般白車身點(diǎn)焊焊接質(zhì)量控制手段主要有以下幾方面：

（1）從點(diǎn)焊工藝方面考慮，盡量采用兩層或三層薄板搭接焊接，搭接邊寬度的設(shè)定和點(diǎn)焊焊點(diǎn)的布局要符合點(diǎn)焊工藝需求。

（2）從焊點(diǎn)布置位置方面考慮：點(diǎn)焊焊點(diǎn)盡可能布置在大平面的搭接位置區(qū)域，盡量避免布置在過(guò)渡劇烈的曲面或弧面區(qū)域，以免加劇焊接變形風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)焊點(diǎn)重疊，更不能把焊點(diǎn)布置在裝配面、密封面的位置處。

（3）從焊點(diǎn)布置數(shù)量方面考慮：白車身焊點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)以滿足連接強(qiáng)度要求為依據(jù)，過(guò)密的焊點(diǎn)除了增加焊接成本和焊接時(shí)間降低焊接效率外，反而會(huì)削弱結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度。

（4）從焊接工裝夾具方面考慮：焊接夾具要能滿足零件焊接定位精度要求，焊接夾具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與汽車零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)應(yīng)保證一致。此外，焊接夾具應(yīng)方便人工調(diào)整，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單。其中定位、壓緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還要做到方便維修和保養(yǎng)，同時(shí)要有一定的調(diào)節(jié)余量，以便焊件焊接精度發(fā)生變化時(shí)焊接夾具的定位精度能夠適應(yīng)性調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

白車身點(diǎn)焊焊接及質(zhì)量控制手段的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，本文通過(guò)對(duì)點(diǎn)焊焊接工藝特點(diǎn)的探討和分析，結(jié)合影響點(diǎn)焊焊接質(zhì)量的因素，歸納總結(jié)了控制點(diǎn)焊焊接質(zhì)量一般方法，旨在為白車身的點(diǎn)焊質(zhì)量控制和缺陷避免方面提供建設(shè)性的解決方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]張西振.汽車車身焊接技術(shù)（第2版）.北京理工大學(xué)出版社，2005.

[2]李強(qiáng).汽車車身制造工藝基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，2020.