企業(yè)生產(chǎn)中點(diǎn)焊飛濺的影響因素

孫立權(quán)

【摘 要】針對企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生點(diǎn)焊飛濺這一問題，本文從飛濺產(chǎn)生原理與生產(chǎn)現(xiàn)場實際出發(fā)，總結(jié)了飛濺產(chǎn)生的影響因素，并制定了點(diǎn)焊飛濺的評價規(guī)則和控制目標(biāo)。系統(tǒng)地從飛濺統(tǒng)計、設(shè)備穩(wěn)定性控制、參數(shù)制定、焊點(diǎn)調(diào)試、質(zhì)量驗證等方面給出了焊裝生產(chǎn)中降低飛濺流程和需要重點(diǎn)關(guān)注的事項。

【關(guān)鍵詞】降低點(diǎn)焊飛濺；白車身；電阻點(diǎn)焊

0 前言

自從1933年第一輛由電阻點(diǎn)焊連接完成的汽車下線以來，電阻點(diǎn)焊已經(jīng)成為汽車車身制造的主要生產(chǎn)工藝。點(diǎn)焊作為最主要的轎車車身裝配工藝形式，完成90%以上的轎車車身裝配工作量，平均一輛轎車白車身大約有3000～6000個焊點(diǎn)，因此點(diǎn)焊的焊接質(zhì)量將直接關(guān)聯(lián)到汽車產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平和產(chǎn)品競爭力，點(diǎn)焊焊接質(zhì)量控制變得越來越重要。但由于點(diǎn)焊質(zhì)量影響因素很多，在生產(chǎn)中經(jīng)常遇到飛濺大、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。隨著白車身點(diǎn)焊工藝的發(fā)展，飛濺問題是影響白車身點(diǎn)焊質(zhì)量和點(diǎn)焊生產(chǎn)過程的突出問題。由于飛濺較大，不僅惡化了操作人員的勞動環(huán)境，增加現(xiàn)場的風(fēng)險因素，降低了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，增加后續(xù)生產(chǎn)成本，而且飛濺金屬會嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備器械（焊鉗，夾具，各種電纜等），降低設(shè)備的使用壽命及增加維修成本。按國內(nèi)的正常水平計算，因為焊接飛濺產(chǎn)生的浪費(fèi)預(yù)計是100～500元/車，按此推算，2015年國內(nèi)汽車銷售總量達(dá)到2500萬量，則飛濺所帶來的浪費(fèi)最少約250億元，而且隨著汽車消費(fèi)需求的增加，汽車產(chǎn)量每年以10%左右的速度遞增，飛濺所帶來的損失也日益加劇。

發(fā)達(dá)國家的汽車制造廠商通過多年不斷地研究和積累在點(diǎn)焊飛濺控制方面有比較成熟的經(jīng)驗，已經(jīng)具備完善的點(diǎn)焊工藝，擁有適用于實際生產(chǎn)的點(diǎn)焊應(yīng)用軟件和模型，并已經(jīng)取得顯著的效果。例如日本馬自達(dá)公司出現(xiàn)了無飛濺車間；而德國大眾等世界知名汽車制造廠商焊裝車間內(nèi)的飛濺非常小，焊點(diǎn)飛濺率在10%以下。

相對于國外先進(jìn)汽車制造企業(yè)，國內(nèi)車企對飛濺問題不夠重視，對飛濺問題的研究不夠深入，基本限于理論和實驗研究階段，取得的效果也很微小，對焊接飛濺的控制精度和控制水平還有很大的差距，點(diǎn)焊飛濺仍然極其嚴(yán)重，國內(nèi)很多企業(yè)的焊點(diǎn)飛濺率均在40%以上，大部分飛濺達(dá)到1到5米，最嚴(yán)重可達(dá)到10米，點(diǎn)焊飛濺仍然是國內(nèi)點(diǎn)焊生產(chǎn)中的老大難問題。

因此，如何在生產(chǎn)中降低點(diǎn)焊飛濺一直是國內(nèi)各汽車廠努力的目標(biāo)。目前，在企業(yè)生產(chǎn)中的點(diǎn)焊降飛濺涉及的因素很多，需要協(xié)調(diào)和處理的技術(shù)問題也很多。本文從降低白車身飛濺、穩(wěn)定焊接質(zhì)量的角度，系統(tǒng)地探討點(diǎn)焊飛濺的影響因素和需要重點(diǎn)關(guān)注的事項。

1 影響點(diǎn)焊飛濺關(guān)鍵因素

點(diǎn)焊過程由預(yù)壓，焊接，維持和休止四個階段組成[1-2]?？赡墚a(chǎn)生飛濺的階段是通電加熱階段。吉林大學(xué)趙熹華對飛濺產(chǎn)生的模式提出并證明了自己的兩種看法：一是在焊接通電時間不斷增加時，液態(tài)熔核區(qū)和塑性環(huán)都在不停的生長，當(dāng)塑性環(huán)的直徑長大到一定程度并超出電極端頭時，兩電極頭就會被液體熔核淹沒。此時，一定的電極壓力的施加，液體熔核區(qū)將沖破約束擠破塑性環(huán)發(fā)生飛濺。二是當(dāng)電流過大時會導(dǎo)致液體熔核的快速生長，當(dāng)其生長速度大于塑性環(huán)的擴(kuò)展速度時，塑性環(huán)將被擠破發(fā)生飛濺現(xiàn)象。

在生產(chǎn)實際中與上述兩種情況有關(guān)的因素包括：焊接參數(shù)、工件（板材牌號、厚度、涂層種類、涂層厚度波動、工件的表面狀態(tài)、工件的匹配狀態(tài)）、電極帽（材質(zhì)、磨損、對中性）、焊機(jī)（電源形式、穩(wěn)定性）、網(wǎng)壓波動、冷卻水性能、人工點(diǎn)焊時的操作姿態(tài)。只有對以上所有因素進(jìn)行全面的分析，才能從根本上降低飛濺。

在實際生產(chǎn)點(diǎn)焊飛濺評價方面，由于不是所有的飛濺都是能夠得到完全控制，偶發(fā)或輕微的飛濺對點(diǎn)焊焊接質(zhì)量的影響不大。所以重點(diǎn)分析必然發(fā)生飛濺的焊點(diǎn)、飛濺巨大的焊點(diǎn)產(chǎn)生原因。因此應(yīng)首先確定實際生產(chǎn)點(diǎn)焊飛濺評價規(guī)則[3]。

點(diǎn)焊飛濺率 =

公式中A為噴濺距離大于5m的焊點(diǎn)數(shù)，B為噴濺距離2m～5m的焊點(diǎn)數(shù)，C為噴濺距離1～2m的焊點(diǎn)數(shù)， Sum為工位總焊點(diǎn)數(shù)。

根據(jù)以上飛濺率計算公式，掌握生產(chǎn)實際飛濺情況得出任務(wù)目標(biāo)：經(jīng)過飛濺控制后的車身焊點(diǎn)質(zhì)量必須高于原有車身，全破壞合格率必須達(dá)到98%。全工位點(diǎn)焊飛濺率控制在30%以下。

2 生產(chǎn)中飛濺的控制措施

2.1 設(shè)備、工裝穩(wěn)定性確認(rèn)與工藝確認(rèn)

降飛濺的首先要保證設(shè)備、工裝的穩(wěn)定，工藝文件與現(xiàn)場實際情況一致。這是控制飛濺工作首要的重點(diǎn)注意點(diǎn)。

設(shè)備工裝的狀態(tài)在控制點(diǎn)焊飛濺過程中起著決定性作用，必須保證設(shè)備工裝等外部條件穩(wěn)定、工作正常，才能保證輸出正確的工藝參數(shù)，達(dá)到控制點(diǎn)焊飛濺的目的。電流、電壓的異常輸出、零件間隙與夾持狀態(tài)、電極帽狀態(tài)變化都會導(dǎo)致焊接過程出現(xiàn)飛濺。為了保證點(diǎn)焊過程的穩(wěn)定性與可控性，必須定期點(diǎn)檢和整改焊接設(shè)備工裝。如果出現(xiàn)偏差必須調(diào)整到控制范圍內(nèi)。只有在該范圍內(nèi)才能夠進(jìn)行穩(wěn)定控制，否則將會導(dǎo)致以后的所有工作全部返工。

設(shè)備、工裝精度應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

1）一個合格的焊接設(shè)備是不允許有超過電流0.2kA或壓力0.2kN的波動，而輸出、輸入的差異需要在設(shè)備調(diào)試階段進(jìn)行設(shè)定，該值應(yīng)該控制在3%以內(nèi)。

2）制定電極帽修磨標(biāo)準(zhǔn)及自動修磨器參數(shù)，保證電極帽端頭直徑在3mm～5mm范圍之內(nèi)，電極帽對中性偏差小于0.5mm；

3）保證夾具加持工件后精度攢動量小于0.5mm。

2.2 工藝參數(shù)優(yōu)化

以自動線點(diǎn)焊機(jī)器人為例，對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化：制定統(tǒng)一規(guī)范的焊接程序。需要確定的參數(shù)：焊點(diǎn)板材材質(zhì)與板厚、焊接參數(shù)電流、電壓和時間、焊接順序、位置、焊槍抓取順序。

調(diào)整工藝參數(shù)應(yīng)首先從飛濺率高的工位入手。其統(tǒng)計應(yīng)包括飛濺的位置、板材、工藝參數(shù)、板材間的間隙等； 根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，選擇飛濺嚴(yán)重的焊點(diǎn)確定控制飛濺的重點(diǎn)工況。分析飛濺原因，優(yōu)化工藝參數(shù)降低飛濺，拓展其工藝參數(shù)設(shè)定方法，應(yīng)用于同類工況的飛濺改善中。

焊接參數(shù)優(yōu)化有兩個手段：一是根據(jù)已有工況飛濺情況選定工藝參數(shù)的，二是利用sorpas等模擬軟件對重點(diǎn)焊接工況進(jìn)行計算機(jī)模擬的工藝參數(shù)優(yōu)化，得出優(yōu)化后的參數(shù)。

2.3 車身焊接質(zhì)量確認(rèn)

制定完焊接參數(shù)后，需要在生產(chǎn)線上進(jìn)行檢測焊接參數(shù)。檢測后對全車進(jìn)行破壞性檢測，分析其檢測結(jié)果及降飛濺效果，如果飛濺率仍然很高或焊點(diǎn)的質(zhì)量合格率低于95%，不能滿足要求，則需要重新調(diào)試焊點(diǎn)直到飛濺率和質(zhì)量合格率都滿足要求。

對全白車身焊點(diǎn)進(jìn)行全破壞檢測，要求在表面質(zhì)量良好，熔核直徑滿足工藝要求，而且在焊接電流減小0.5KA條件下，依然能得到合格焊點(diǎn)，工藝規(guī)范方才正式采用。

3 結(jié)束語

針對生產(chǎn)中的點(diǎn)焊飛濺影響因素多，需要協(xié)調(diào)和處理的技術(shù)問題多，造成的點(diǎn)焊降飛濺項目方案難以制定和無從下手等問題，提出了具有參考價值的點(diǎn)焊降飛濺流程，為轎車制造企業(yè)電阻點(diǎn)焊質(zhì)量控制和提升提供了實例參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊（第1卷）：焊接方法及設(shè)備[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]趙熹華，馮吉才.壓焊方法及設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]趙卯，李永強(qiáng)，李赫，鄧志華.焊裝生產(chǎn)準(zhǔn)備中的點(diǎn)焊質(zhì)量控制：轎車公司內(nèi)部資料，2012.

[責(zé)任編輯：王偉平]