MGU 電阻焊接技術(shù)應(yīng)用的總結(jié)

宋福平

青島新松機(jī)器人自動化有限公司 山東青島 266000

隨著人們的生活水平的提高，汽車的產(chǎn)量日益增多，人們更加注重汽車舒適性、安全性及質(zhì)量穩(wěn)定性，作為汽車安全部件之一的MGU 性能的可靠性至關(guān)重要，MGU 是汽車EPB 卡鉗中重要的零件之一，其性能及質(zhì)量的可靠性關(guān)乎車輛駐車時及坡路停車的安全問題，由于MGU 安裝位置位于汽車減震器下方的運(yùn)動區(qū)域，在行駛過程中更加直接的承受著路面的顛簸、振動，同時在行車制動過程中需要承受摩擦片與制動盤間滑動摩擦所產(chǎn)生的高溫以及停車時承受環(huán)境的溫度變化，由于現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)各個MGU 廠家的產(chǎn)品均為不可拆卸和維修，故當(dāng)發(fā)生故障后只能整體更換MGU，所以MGU 中驅(qū)動馬達(dá)的電極與殼體排線電極的連接可靠性至關(guān)重要[1]。

1 在MGU 產(chǎn)品中的阻焊應(yīng)用方式

關(guān)于MGU 中馬達(dá)電極及殼體排線連接方式常見有電阻焊接、錫焊、插接等，由于電阻焊接無需增材且焊接強(qiáng)度高、焊接作業(yè)時間短、自動化好實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，所以大部分廠家此類產(chǎn)品的焊接以電阻焊接為主導(dǎo)，其中常見方式為點(diǎn)焊類型中的凸焊。

2 電阻焊接各階段的過程

電阻焊過程一般分為四個階段。第一階段，先對兩側(cè)工件施加壓力，使兩者緊密接觸。第二階段，接通電流，電流在通過工件時產(chǎn)生電阻熱使工件融化形成液態(tài)熔核，第三階段，焊頭斷電，兩側(cè)焊頭繼續(xù)保持壓力或者增大壓力，使熔核在一定壓力下自然冷卻凝固，形成兩極材料熔合點(diǎn)。第三階段。焊接完成后焊頭復(fù)位離開工件。

3 影響焊接質(zhì)量問題的分析

3.1 焊頭應(yīng)具備的性能

電阻焊接在此處應(yīng)用時，系統(tǒng)內(nèi)部的焊頭結(jié)構(gòu)形式至關(guān)重要，因?yàn)楫a(chǎn)品電極一般置于產(chǎn)品殼體內(nèi)部，空間狹小，焊頭往往設(shè)計的比較小巧，產(chǎn)品焊接時固定在定位工裝上保持電極不動，所以焊頭兩端需要滿足隨著電極熔深的變化保持恒定的壓緊力及位移浮動變化，一般采用兩種夾緊力的機(jī)構(gòu)，第一種是采用電缸驅(qū)動，行程一般在20mm 以內(nèi)，電缸推桿力不小于200N，且夾緊速度可調(diào)節(jié)，并且運(yùn)行速度先快后慢，減小焊頭接觸工件過程的沖擊。第二種為氣缸驅(qū)動，行程也保持在20mm 以內(nèi)，通過調(diào)節(jié)氣壓及活塞直徑尺寸來達(dá)到目標(biāo)的焊接預(yù)壓力，優(yōu)點(diǎn)是原理簡單不需要涉及到復(fù)雜的程序，且焊接過程中可以保持相對穩(wěn)定的預(yù)壓力，缺點(diǎn)是隨著工廠氣源壓力的變化，焊頭兩極的夾持力隨之波動[2]。

3.2 其它硬件的配備

在焊接作業(yè)過程中，需要過程監(jiān)控儀實(shí)時監(jiān)控焊頭夾緊力及熔深位移變化，焊頭夾緊力一般設(shè)置在50-150N。通過不同材料的焊接特性，試驗(yàn)驗(yàn)證后選擇合適的壓緊力，恒定夾緊力進(jìn)行高電流短時間焊接，達(dá)到目標(biāo)熔深后停止焊接保壓、冷卻后完成一次循環(huán)。為了提高焊機(jī)效率，需要讓焊頭實(shí)現(xiàn)更快的冷卻，焊頭往往配備冷卻裝置- 水冷機(jī)，此處應(yīng)用常常選用功率1-1.5P 水冷機(jī)，預(yù)留兩路出水口，兩路進(jìn)水口，每一極單獨(dú)冷卻。為了防止焊頭冷卻效果不良或者水冷機(jī)噪音過大，進(jìn)出水管通徑不小于8mm，總冷卻水流量不小于20L/min，冷卻目標(biāo)溫度小于30℃，波動范圍±3℃即可。最終焊后兩極沿垂直焊接面方向焊后拉拔力測試不得小于50N。

3.3 問題的處理方案

在電阻焊接時經(jīng)常會出現(xiàn)以下問題：焊接熔深未達(dá)到要求、被焊接材料外溢、 被焊接材料火花燒蝕、電極與焊頭有黏連等。

當(dāng)作業(yè)時常出現(xiàn)熔深未達(dá)標(biāo)，直接原因是由于焊點(diǎn)熱源不足或者加持力不足造成的，焊點(diǎn)的熱源是由電流通過工作區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱?？梢酝ㄟ^焦耳定律來分析熱源不足的原因，熱量可由下式確定：

Q=I^2Rt

Q—產(chǎn)生的熱量（J）；

I—接電流（A）；

R—兩電極之間的電阻（Ω）；

T—通電時間（s）。

通過上述公式表明，電阻焊接時，熱量與電流、兩極之間的電阻、通電時間成正比。焊接電流設(shè)置過小、焊接時間不足、焊接材料阻值過小均可以影響焊接熔深。對于電流及焊接時間可以通過設(shè)置焊接機(jī)來滿足，對于焊接材料阻值過小，需要對工件材料做優(yōu)化，包括材料組分、兩極尺寸及形狀等。一般電機(jī)端子材料采用Bs 黃銅材料，寬度一般設(shè)計為4-5mm，厚度在0.4-0.6mm；殼體端子材料一般為PB 錫銅合金或者Cu-Zn-Ni 銅鎳合金等材質(zhì)，寬度5-6mm，厚度0.8-1mm 由于電極厚度小于殼體電極厚度，往往廠家設(shè)計產(chǎn)品時會將殼體電極設(shè)計的材料阻值大于電機(jī)電極，此種設(shè)計可在焊接時保證殼體電極側(cè)快速升溫融化后兩極粘接，往往為了實(shí)現(xiàn)更短時間的作業(yè)時間，會在殼體電極一側(cè)鉚壓凸點(diǎn)，凸點(diǎn)形狀為圓形或者是橢圓形。對于焊頭預(yù)壓力不足，建議焊接時，焊頭對工件施加夾持力5.5-8N/ 平方毫米。

若在焊接過程中發(fā)現(xiàn)兩極焊材總是出現(xiàn)某一極熔化外溢的情況，一般是由以下幾點(diǎn)因素影響；被焊接的兩側(cè)材料接觸不充分，焊頭相對焊材面不平行等原因，導(dǎo)致接觸一側(cè)升溫較快，導(dǎo)致升溫快的一側(cè)材料外溢。需要調(diào)整產(chǎn)品一致性及工裝的定位方式，讓工件在工裝定位后保持工件在圓周方向無間隙量，同時觀察殼體與電機(jī)定位處是否存在定位不準(zhǔn)或者殼體及電機(jī)的外形尺寸不合格等原因造成的影響[3]。

被焊接材料火花燒蝕，焊接電流過大、材料表面有氧化層、焊頭與工件有間隙等原因?qū)е隆?/p>

當(dāng)遇到電極與焊頭有粘連，工作幾次需要清潔一次。此種情況多與焊頭材質(zhì)有問題，使被焊接材料的金屬元素滲透或置換焊頭金屬元素。常用焊頭材質(zhì)及特性，焊極的材料選擇一般有以下幾種：鉻銅（Cu-Cr-Zr）、鈹銅（Cu-Ni-Be）、鎢銅（Cu30%-W70%）、純鎢（W100%）、純鉬（Mo100%）。

4 結(jié)語

綜上所述，在MGU 產(chǎn)品電阻焊接作業(yè)過程中，在保證焊頭結(jié)構(gòu)可以滿足作業(yè)要求的壓力及位移、焊極選用合理材料之外，還需要調(diào)整焊接各個階段的時間及焊接電流等參數(shù)，保證以上因素后方可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定質(zhì)量可靠地MGU 產(chǎn)品。