汽车车身点焊工艺参数的优化

汽车车身点焊工艺参数的优化

作者：刘爱君

来源：《时代汽车》2017年第08期

摘要：本文主要介绍了正确选取点焊工艺参数，提高点焊质量的方法。点焊工艺参数的确定与优化步骤包括：根据所焊材料厚度从标准中选取焊接规范；对焊接规范进行试验，通过观察焊接过程、焊点外观以及试片试验的结果优化参数；最终通过点焊拉力试验确定所选参数的合理性及可行性。

关键词：点焊；焊接规范；工艺参数；焊接试验

1引言

电阻点焊作为焊接科学技术的一个重要分支，在航空航天、能源电子、汽车车辆等方面都有广泛的应用。特别是在汽车制造领域，电阻点焊是白车身装配焊接的最主要方式，占据焊接总数的95%以上。因此电阻点焊质量的好坏对车身装配焊接质量以及投资成本的控制有着重要的意义。

电阻点焊是使工件处在一定电极压力作用下并利用电流通过工件时所产生的热量将两工件之间的解除面熔化而实现连接的焊接方法。电阻点焊焊接工艺参数主要包括焊接电流、电极压力和焊接时间，需要按照所焊材料的性质、板厚以及所用设备特点等进行选取。点焊工艺参数的合理化是保证焊接质量的重要条件。

2点焊工艺参数试验

2.1点焊工艺参数

卡车车身焊接所用材料为低碳钢，不同部位所用的钢板厚度不同，为满足不同焊接位置和不同厚度材料的需求选取相应型号的悬挂电焊机及焊接规范。本文以外观面薄板焊接及非外观面厚板焊接为例对点焊工艺参数的确定方法进行说明。

地板纵梁焊接作为非外观面厚板焊接的示例定为例，所用焊钳型号为UX-C2593，焊接板厚3*3mm。

根据企业点焊技术条件中所确实的点焊工艺规范选取合适的规范。焊接参数应为：焊接电流12800A，焊接时间50周波，焊接压力5000N。

由于实际生产中存在诸多的变量例如设备因素、焊接材料状态等，焊接参数的选取往往不能以点焊工艺规范作为唯一依据。需要在规范的基础上对工艺参数进行调整配合凿检试验、拉力试验等手段确定最为合理的焊接工艺以满足生产需求，提升焊接质量。

2.2焊接试验

制作试件进行试验，对工艺参数进行评定。试验包括拉力试验和试片试验。拉力试验设备WGW-50焊接拉力试验机，试片试验设备为台钳和凿子。

依据标准示例中板厚为3mm，故B值应为25mm。焊接如表1所示参数条件下的样件，数量5件。

3试验结果分析

3.1点焊工艺参数的确定

示例：焊接电流12800A，焊接时间50周波，焊接压力5000N。以上工艺参数中焊接压力5000N需要的进气压力为5000/5179.3=0.96MPa，而设备的最大进气压力仅为0.6MPa，因此将焊接压力调整为3000N进行试验。

调整压力后进行试焊发现焊接过程中存在较大的焊接飞溅。焊接飞溅大说明输入能量相当大，但是飞溅后将引起下一周波电极间压力降低，这将导致焊点熔核尺寸减小，焊点强度降低。也就是说当电流过大引起飞溅甚至是多次飞溅时，点焊过程中实际用于形核的能量是非常少的。此外该参数下点焊后，焊点表面过热，焊点直径粗大发黑，这是由于焊接时间过长、电流过大引起的。此时焊点直径表面粗大，但是实际熔核面积却较小。焊核组织、热影响区和焊核周边的母材发生了不同程度的过烧，导致焊接接头力学性能下降明显。

因此对该处焊接参数进行调整，经过多次试验后，当焊接参数为：焊接电流10500A，焊接时间12周波，焊接压力2700N时，观察焊点外观质量较好。在该参数下进行试片试验结果如图1所示：试片一边出现圆孔，另一边有完整的凸台，符合优质焊点的标准。

3.2点焊拉力试验

在生产过程中，焊接参数不会是一个固定值而是在一定的范围内波动的，从而在不同条件下实现对产品件最佳的焊接。

在上一步的试验中已经基本确定了示例的工艺参数，为了验证一定参数范围内焊接的可行行，按照表2所示参数在WGW-50焊接拉力试验机上进行拉力试验。试验结果如表3所示（表2中拉力大小表示5件试件所测的拉力的平均值）。

依据QZZ3005.1997《点焊技术条件》，板厚3mm单个焊点拉剪强度≥13300N判定为焊点合格。

故最终可以确定示例焊接参数为：焊接电流10000-11000A，焊接时间12-13周波，焊接压力2500-3000N。

4结语

点焊工艺参数的合理选取可以提高焊接强度，改善点焊外观质量。点焊参数选取过程应首先根据焊接材料的料厚对照标准选取，完成初步选择后观察焊接过程、焊点外观以及进行试片试验进一步进行参数的优化，焊接过程飞溅大、焊点过烧等的出现应考虑减小焊接电流及焊接时间。合理的点焊工艺参数所焊试片进行试验后应出现一边圆孔，另一边有完整的凸台的情形。最后通过点焊拉力试验确定最终的焊接工艺参数范围。