汽車白車身螺柱焊工藝及質量控制探討

單頎俊

摘 要：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對于汽車的需求不斷增加，目前汽車已經逐漸地走進了千家萬戶。而汽車的需求不斷增加，汽車的質量問題也隨之受到了廣泛的關注。而汽車質量的控制所涉及的因素眾多，是一個比較復雜的工程。本文就將以白車身螺柱焊的質量控制為中心進行探討，分析螺柱焊偏弧產生的原因，提出一定的改善措施，以供參考。

關鍵詞：汽車;白身車;螺柱焊工藝;質量控制

隨著科學和技術的進步，汽車制造的技術得到了快速的發(fā)展，推動著汽車制造技術不斷發(fā)展和創(chuàng)新，汽車企業(yè)為了競爭生存和發(fā)展，在研發(fā)和制造過程中縮短了周期，降低了汽車制造的成本，同時提高了汽車的質量和性能，促使汽車制造業(yè)更好地發(fā)展[1]。各種工藝的改進百花爭鳴，尤其是螺柱焊工藝，有了很大程度的提高。由于螺柱焊技術與其他焊接技術相比，具有操作簡單的優(yōu)勢，目前已經在許多行業(yè)的焊接中被廣泛地應用，尤其是在汽車制造業(yè)[1]。

1 汽車白車身螺柱焊接技術概述

1.1 當前我國汽車白車身螺柱焊接工藝的概述分析

目前螺柱焊工藝發(fā)展迅速，已經被廣泛應用于汽車白身車的制造中。國內許多的汽車制造企業(yè)，在螺柱焊技術和工藝上，已經取得了很大程度的突破。當前我國在螺柱焊工藝上雖然得到了一定程度的發(fā)展，但是仍需不斷的努力，才能更好地適應汽車工業(yè)的發(fā)展需求。目前由于我國在汽車螺柱焊工藝上研究的時間較短，所以還需不斷地進行經驗總結，從而使螺柱焊技術得到更好的發(fā)展[2]。

1.2 螺柱焊的焊接方式

目前市場上有兩種形式的螺柱焊：儲能式螺柱焊機拉弧式螺柱焊，而國內主流主機廠采用的一般為拉弧式螺柱焊。這是將螺柱一端與板件表面接觸，在通電后通過螺柱焊槍提升螺柱引弧，融化螺柱頂端與板件接觸面，再給通過螺柱焊槍給予螺柱一定壓力至熔池，從而完成焊接的方法。

2 螺柱焊的質量缺陷及改進措施

2.1 螺柱焊的偏弧缺陷成因分析

在白車身生產過程中，常常會遇到幾大螺柱焊的質量問題：焊穿、虛焊、偏弧等，此類問題經常會導致裝配的過程中出現螺柱脫落的現象，問題白車身需經下線返修后才能上線繼續(xù)裝配，浪費了大量的人力物力。在實際生產中螺柱焊焊接質量檢驗除了外觀目視檢驗，沒有很好且有效的無損檢驗方法，因此如何保證生產過程中螺柱焊質量成為生產過程質量控制的關鍵[3]。由于篇幅問題，此篇僅對偏弧問題作出探討，下表即為列出的偏弧的幾大影響因素，見表1：

2.2 螺柱焊偏弧的質量改進

下文將根據人機料法環(huán)五大因素展開，就螺柱焊偏弧問題進行探討。

2.2.1 人員方面因素

人員熟練度

螺柱焊操作人員熟練度差異對螺柱焊的焊接影響非常大，由于員工操作的不確定性，熟練度不同的員工甚至同一員工在不同時間段進行的操作都會對結果產生有較大的影響。因此現場人員盡量采用熟練工，并盡可能縮短員工的操作時間，使人員對結果的影響最小化。

2.2.2 機械設備方面因素

①導套與焊接面不垂直

在夾具設計規(guī)范中，螺柱焊導套法線應與焊接面垂直，而在實際生產過程中，由于螺柱所在平面與基準坐標面有一定的夾角，因此加工誤差便不可避免地導致螺柱焊導套與板件焊接面不垂直。而根據拉弧式螺柱焊原理可知，在未垂直引?。葜c板件夾角超過90±5°）時，由于距離超出電弧引弧的極限長度，會導致引弧的電流分布會向會另一端移動，電弧的分布不均，熔池偏移產生偏弧現象。采用FARO便攜式三坐標對夾具進行標定，在保證了導套位置準確的同時也保證了導套垂直度的要求。

②螺柱焊槍與導套配合過松

由于螺柱焊槍相對導套為活動件，因此在設計時采用間隙配合，為了便于插拔，在夾具設計規(guī)范中定義導套內徑比焊槍外徑大0.5mm。而在實際生產中，由于使用次數的增加，螺柱焊槍及導套均會發(fā)生不同程度的磨損，此時螺柱焊槍與導套之間的間隙便會大大增加，焊槍放入導套后無法保證相對垂直的焊接，同樣會導致偏弧的發(fā)生。因此，在生產過程中對夾具及設備的點檢是非常重要的，這能在很大程度上排除此項因素對偏弧的影響[4]。

③接地電纜設置不合理

由于螺柱焊焊接過程有為瞬時的大電流，在生產中，電流產生的磁場會逐漸將夾具磁化。由于夾具的不對稱性使得各處磁化強度不一，因此需要通過接地電纜來減弱磁化的影響。在驗證過程中發(fā)現，接地電纜的位置也對偏弧有著較大的影響，具體體現在：在采用單根接地電纜的情況下，發(fā)生偏弧的次數明顯高于采用兩根接地電纜的情況。同時，根據現場驗證得出第兩根接地電纜的位置應盡可能設置在螺柱偏弧的那一側，削弱因夾具磁化而造成的偏弧問題的發(fā)生。

④磁偏吹

螺柱焊導套基本為整圓形，由于電磁感應現象，在焊接過程中，磁場為均勻對稱的狀態(tài);而部分導套由于空間結構受限，需要切除部分加以避讓此類結構，因此，這些導套在通電時形成的磁場便會疏密不均。在這不均勻的磁場影響下，螺柱在引弧時電弧也會受到一定量的偏移，從而形成磁偏吹。因此，減弱磁場的作用也能減少磁偏吹發(fā)生的可能。常用的導套材料有尼龍、銅、鐵、不銹鋼等，經過驗證，銅導套與鐵質導套均會產生較大的磁場，導致磁偏吹;而尼龍導套、不銹鋼導套產生的磁場較小，可有效防止磁偏吹的產生。而尼龍導套因為材質過軟，長期使用后磨損比較嚴重，也會導致導套與焊槍配合過松，重新產生磁偏吹。因此，選用不銹鋼作為螺柱焊導套的材料能長期有效地預防磁偏吹。

⑤螺柱焊槍的選型

螺柱焊槍頭部一般有三個小爪子作為為保持槍體垂直度的機構。三點確定一個平面，螺柱焊槍通過這三個點來保證螺柱與接觸面的垂直度，當其中一個爪子有磨損或是經長期使用后粘連了飛濺的焊渣，也會導致焊槍不垂直。而焊槍不垂直會直接導致偏弧的產生，因此需及時修復及清理接觸點，保證接觸點的可靠性?，F有部分螺柱焊槍爪子部分為一個圓圈，這種結構增大了螺柱焊槍與工件的接觸面，減小了螺柱偏斜的可能性。