汽車(chē)熱成型板焊接質(zhì)量控制研究

重慶卓通汽車(chē)工業(yè)有限公司 重慶 401120

前言

為了保持我國(guó)能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，汽車(chē)制造業(yè)開(kāi)始重視汽車(chē)制造過(guò)程中的節(jié)能減排，因?yàn)榻档蛙?chē)身重量可以有效減少汽車(chē)油耗從而達(dá)到節(jié)約能源的目的，熱成型板的重量輕且安全性能優(yōu)的特點(diǎn)，逐漸取代普通鋼板。但是由于熱成型板的內(nèi)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其在焊接過(guò)程中，很難對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行把控，因此焊接方式、焊接設(shè)備及焊接工藝對(duì)于焊接質(zhì)量有著很大的影響。

1 汽車(chē)熱成型板的概況及應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1 汽車(chē)熱成型板的概況

熱成型鋼板表現(xiàn)出來(lái)的物理特性為：硬度高且耐高溫，特別容易導(dǎo)致焊核的脆化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低焊接接頭的韌性及塑性，焊核裂紋的增加。使得在焊接過(guò)程中極易產(chǎn)生飛濺及毛刺，加大了焊接質(zhì)量的控制難度及焊接成本。

1.2 汽車(chē)熱成型板的應(yīng)用現(xiàn)狀

二十世紀(jì)九十年代后期，熱成型鋼板開(kāi)始在汽車(chē)制造中得以應(yīng)用，主要以日產(chǎn)車(chē)為主，當(dāng)時(shí)全車(chē)零部件的熱成型板的應(yīng)用比例大概為15%，到了二十世紀(jì)年代末，熱成型板的應(yīng)用超過(guò)了30%。由于熱成型板的硬度高、質(zhì)量輕的特性，迅速在汽車(chē)制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

2 汽車(chē)熱成型板的焊接性分析

2.1 熱成型板的可焊性分析

在熱成型板進(jìn)行焊接過(guò)程中，由于快速的加熱、冷卻，會(huì)使焊點(diǎn)的脆性增強(qiáng)，并且在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生飛濺和毛刺，導(dǎo)致熱成型板的焊接質(zhì)量很難得已控制。

2.2 熱成型板的焊接工藝

在對(duì)熱成型板進(jìn)行焊接過(guò)程中，通常有三種焊接工藝。其一，在弱規(guī)范焊接之后對(duì)焊接的零件進(jìn)行全面的熱處理。但并不適合生產(chǎn)焊接；其二，利用更弱的規(guī)范進(jìn)行焊接，不作任何熱處理，特點(diǎn)是焊接速度慢，焊接變形較大；其三，利用強(qiáng)規(guī)范進(jìn)行焊接，立即進(jìn)行熱處理。由于短時(shí)間內(nèi)對(duì)熱成型板進(jìn)行重新加熱對(duì)其鋼的機(jī)械性能有很大的影響，所以，重復(fù)加熱時(shí)不可以超過(guò)鋼的重結(jié)晶溫度，保證熱處理的有效性。

3 汽車(chē)熱成型板的焊接質(zhì)量控制實(shí)例分析

3.1 焊接材料的選擇

以某車(chē)型汽車(chē)的B柱的焊接材料信息如下表所示：

表1 某車(chē)型B柱的焊接材料信息

3.2 焊接設(shè)備的選擇

在汽車(chē)熱成型板焊接過(guò)程中主要應(yīng)用兩種焊接設(shè)備，分別為：中頻直流焊機(jī)以及伺服焊槍。

中頻直流焊機(jī)：由于中頻直流焊機(jī)在焊接過(guò)程中，其焊接電流是不經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的，這就使得熱成型鋼板等脆硬型材料在焊接的時(shí)候減小了產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，這也是與交流焊機(jī)相比，中頻直流焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)所在。此外，因?yàn)橹蓄l直流焊機(jī)在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的電流沒(méi)有很明顯的峰值電流，幾乎為完全的直流電流，可以保證焊核的尺寸趨于穩(wěn)定，明顯減小焊接過(guò)程中的飛濺現(xiàn)象[1]。中頻直流焊機(jī)由于其控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)特別精確，在焊接過(guò)程中有較強(qiáng)的抗干擾能力，且熱效率相對(duì)較高，可以保證整個(gè)焊接過(guò)程中，焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。

伺服焊槍?zhuān)河捎谠谖锢硇再|(zhì)方面的差異，汽車(chē)熱成型鋼板的硬度要遠(yuǎn)大于普通鋼板的硬度，因此，所應(yīng)用的焊接壓力要大于普通鋼的焊接壓力。伺服焊槍恰好可以達(dá)到比較高的焊接壓力，且其可控性能比較穩(wěn)定。相比于氣動(dòng)焊槍?zhuān)欧笜尩暮附訅毫?lái)源于伺服電機(jī)，因此顯而易見(jiàn)，電機(jī)的穩(wěn)定性更好一些，可以進(jìn)一步保證焊接質(zhì)量。

3.3 焊接過(guò)程中飛濺及毛刺的有效控制辦法

在熱成型板焊接過(guò)程中，易形成飛濺及毛刺現(xiàn)象，由于熱成型板硬度高，焊后再進(jìn)行毛刺的打磨十分困難，并且打磨的成本也很大。

（1）飛濺及毛刺的形成原因。由于熱成型鋼的耐熱性質(zhì)，在高溫情況下的抗拉強(qiáng)度也很高，因此在焊接過(guò)程中應(yīng)當(dāng)選擇相對(duì)較低的電流焊接，但所采用的壓力必須為高電極壓力。若在焊接過(guò)程中的壓力較小，就會(huì)因?yàn)閴毫π《a(chǎn)生飛濺現(xiàn)象，從而在熱成型板上形成氣泡，影響焊接質(zhì)量。其次，焊鉗結(jié)構(gòu)不合理，伺服電機(jī)的安裝方式無(wú)法做到最大扭矩進(jìn)行工作，也會(huì)導(dǎo)致電極壓力偏小的問(wèn)題發(fā)生，從而導(dǎo)致飛濺現(xiàn)象發(fā)生。

（2）減少飛濺及毛刺現(xiàn)象，提高焊接質(zhì)量的控制辦法。在提高焊接質(zhì)量的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)首先考慮影響焊接質(zhì)量的原因，對(duì)癥下藥才能有效提高焊接質(zhì)量[2]。在實(shí)例中，可以選用合理的焊鉗結(jié)構(gòu)，例如焊接壓力可達(dá)6000N的大壓力焊鉗；焊機(jī)由中頻直流焊機(jī)換為三相交流變頻焊機(jī)。因?yàn)槿嘟涣髯冾l焊機(jī)是三相電源輸入，對(duì)電流的相應(yīng)比較迅速，保證了焊點(diǎn)的穩(wěn)定性，減少飛濺現(xiàn)象的發(fā)生，其次，其焊接時(shí)間較短，可以節(jié)省焊機(jī)用電。在此次實(shí)例中，相比于三相交流變頻焊機(jī)，中頻直流焊機(jī)所表現(xiàn)出來(lái)的不足之處為焊接過(guò)程需要持續(xù)加熱，導(dǎo)致熱成型板熱量過(guò)大，形成飛濺及毛刺。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于汽車(chē)熱成型板的物理特性，在焊接過(guò)程中，根據(jù)焊接過(guò)程存在的影響焊接質(zhì)量的問(wèn)題點(diǎn)，選用合理的焊接設(shè)備及電機(jī)，不僅可以提升汽車(chē)熱成型板的焊接質(zhì)量，還可以有效節(jié)省因處理焊接瑕疵而產(chǎn)生的費(fèi)用。在實(shí)際工作過(guò)程中應(yīng)不斷學(xué)習(xí)探索，進(jìn)一步提升汽車(chē)熱成型板的焊接質(zhì)量。