焊裝車身CO2焊接工藝對涂膠燒蝕的影響分析

李雪豐

摘 要：利用鈑金試板施加CO2焊接及車身用膠涂敷工藝，研究膠到CO2焊道距離遠近對膠燒蝕的影響。結果表明：涂膠到CO2焊距離對膠燒蝕影響顯著，隨著涂膠到CO2焊距離的增大，車身用膠燒蝕情況逐漸減弱，當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離大于30mm時，車身用膠未出現燒蝕情況。

關鍵詞：CO2焊 涂膠距離 點焊密封膠 結構膠素

1 前言

在汽車白車身設計過程中，為滿足車身設計剛度要求，抗腐蝕性要求，NVH要求以及密封性等屬性要求，大量的結構膠，點焊密封膠會在車身鈑金搭接位置使用，故涂膠質量的好壞對車身的性能息息相關[1-4]。但由于鈑金結構空間限制，車身常用的點焊等工藝無法使用，不得不在鈑金搭接位置使用CO2焊連接工藝。當CO2焊與涂膠同時出現在鈑金搭接同一位置時，若涂膠距CO2焊距離過近，點焊密封膠和結構膠有被燒蝕甚至起火的風險，從而影響車身該區域性能。故本文著重研究車身涂膠到CO2焊距離對點焊密封膠和結構膠燒蝕的影響，供車身設計及前期焊裝同步工程SE分析時參考，避免出現涂膠質量問題。

2 實驗方案

2.1 實驗材料及設備

按表1準備車身常用的鈑金試板，并按表圖1對1#試板尺寸進行鈑金裁剪，裁剪數量為10塊。焊裝涂膠選用點焊密封膠和結構膠。設備選用C02焊機，實驗焊接參數為：焊接電流為85A，焊接電壓為10～25V，保護氣體成分為80%Ar+20%CO2，氣體流量10～15，送絲速度1～3m/min，焊絲干伸長10mm。

2.2 實驗方案

在1#試板上按圖2中藍色、黃色線條位置分別涂上30mm結構膠和30mm點焊膠，膠條間距20mm，涂膠直徑3mm，涂膠距切邊7mm，涂膠壓覆后，膠正好處于1#試板切邊處，并保證涂膠不溢出切邊，以保證涂膠壓合后膠邊緣到CO2距離按實驗預設值，如圖2（a）所示。將兩塊2#試板置于底部，3#試板壓在2#試板上，1#試板壓在2號試板上，如圖2所示。為避免試板在焊接過程中存在晃動，從而影響實驗結果，在1#試板搭接之前，先用大力鉗夾持2#和3#試板，然后用CO2焊每隔60mm進行點定。待2#和3#試板冷卻后，再將1#試板搭接在2#試板上，并用大力鉗夾住1#試板及2#、3#試板，如圖3所示。在圖示紫色虛線位置進行CO2焊接，每道弧焊長度為20mm，待上一道CO2焊冷卻后，焊接下一道CO2焊。待試板冷卻，檢查涂膠部位是否有燒蝕，并記錄涂膠到CO2焊的不同距離L的值的點焊密封膠和結構膠的燒蝕情況，以上重復進行5組實驗。

3 結果與討論

圖4為點焊密封膠和結構膠到弧焊不同距離的點焊密封膠和結構膠的燒蝕情況?？梢钥闯?，當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為5mm時，點焊密封膠和結構膠處于CO2焊熱影響區高溫部分，此時點焊密封膠和結構膠接收的CO2焊弧焊熱輸入非常大，當熱輸入超過點焊密封膠和結構膠的燃點時，點焊密封膠和結構膠開始起火并冒煙。實驗中五組涂膠樣品中點焊密封膠和結構膠也均觀察到起火和冒煙現象，如圖4所示。且點焊密封膠和結構膠燒蝕嚴重，膠已經碳化成粉末狀，點焊密封膠和結構膠基本失效。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為10mm時，因距離CO2焊焊道距離相對較遠，點焊密封膠和結構膠接收到的熱輸入相對減少，且涂膠所在試板的熱影響區的溫度也稍有下降，已出第1組點焊密封膠和結構膠未起火，只是燒蝕比較嚴重。同時第2，3，4，5組實驗點焊密封膠和結構膠起火在實驗中還是發現有膠起火現象，但火勢較距CO2焊焊道距離5mm明顯減弱，這表明隨著涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離增加，點焊密封膠和結構膠起火風險減少。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為15mm時，5組實驗中只有第2組實驗的點焊密封膠和第3組點焊密封膠和結構膠起火，其他組未發現點焊密封膠和結構膠起火，但還是觀察到壓扁之后的膠均被燒蝕，但未碳化成粉末狀，只是靠近CO2焊焊道側的膠邊緣用鑷子夾持時，發現比較硬脆。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為20mm時，點焊密封膠和結構膠起火現象開始消失，第1和2組點焊密封膠和結構膠以及第3組的點焊密封膠燒蝕較嚴重，其他組涂膠邊緣往涂膠中心方向3mm寬度存在輕微燒蝕。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L為25mm時，涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊弧焊熱影響區已存在3mm左右的距離，點焊密封膠與結構膠接收到的CO2焊熱輸入已大幅減小，不足以達到點焊密封膠和結構膠的燃點，僅第1組實驗涂膠邊緣存在1mm寬度的輕微燒蝕，第2組和第3組實驗點焊密封膠和結構膠邊緣只是有被燒蝕的風險，而第4組和第5組均未發現點焊密封膠和結構膠被燒蝕現象。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊焊道距離值L大于30mm時，涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊高溫熱影響區距離已有10mm，點焊密封膠和結構膠接收CO2焊的熱輸入已非常小，故5組實驗中的點焊密封膠和結構膠均未發現起火及燒蝕情況。涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊不同距離L的涂膠燒蝕試驗數據記錄表2中。綜上所述，為保證車身點焊密封膠和結構膠在CO2焊區域不被燒蝕和膠失效，建議涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊最小距離L為30mm。

4 結論

涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離對車身點焊密封膠和結構膠燒蝕影響顯著，當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離小于10mm時，點焊密封膠和結構膠起火風險非常大。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離在10mm～20時，點焊密封膠和結構膠起火風險大大減小，但膠燒蝕仍較嚴重。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離為25mm時，點焊密封膠和結構膠燒蝕進一步減弱，僅第1組實驗涂膠邊緣存在1mm寬度的輕微燒蝕。當涂膠壓覆后的膠邊緣到CO2焊距離大于30mm時，點焊密封膠和結構膠未出現燒蝕和膠起火情況，為保證車身點焊密封膠和結構膠在CO2焊區域不失效，建議涂膠壓覆后的膠邊緣距CO2焊最小距離L為30mm。

參考文獻：

[1]秦紅生.淺談涂膠設計對車身密封影響[J]. 汽車工業研究，2021，1：55-57.

[2]劉美娜.車身焊裝涂膠工藝研究[J].汽車工藝與材料，2019，12：41-42.

[3]林鑫華，孫大為，夏天，等.車身鈑金空腔密封膠烘烤特性研究[J].工藝裝備，2021，19：125-127.

[4]陶秋實，石鵬程.白車身涂膠質量控制方法[J].汽車實用技術，2021，4：116-125.