雨刮電機(jī)壓蓋接地片虛焊的解決方案

中圖分類號：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

雨刮電機(jī)是雨刮系統(tǒng)的動力源，它的高可靠性是雨刮正常工作的重要保證。一般雨刮電機(jī)由電機(jī)殼體部件、電樞部件、蝸輪部件、減速器殼體部件、刷架環(huán)部件和壓蓋部件等組成。其中，雨刮電機(jī)的壓蓋部件具有導(dǎo)通雨刮電機(jī)高速擋和低速擋以及采集停車信號和提供停車回路的重要功能。

一般壓蓋部件由壓蓋、注塑部件、插頭片、接地片、彈簧片和接觸彈簧片等組成（圖1）。其中，接地片是整個電機(jī)電路的關(guān)鍵零件，它連接負(fù)極插頭片和壓蓋（地）。不論雨刮電機(jī)工作在何種狀態(tài)，都會用到接地片，若接地片發(fā)生虛焊脫落，會導(dǎo)致整個電機(jī)所有功能喪失。因此接地片連接可靠性是雨刮電機(jī)正常工作的重要保證。實際生產(chǎn)中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)接地片有虛焊脫落、焊接強(qiáng)度低的問題。本文通過分析虛焊原因，制定相應(yīng)的解決方案。

1接地片虛焊的分析

1.1接地片點焊的原理

點焊是通過點焊電極對被焊工件施加并保持一定的壓力，使工件穩(wěn)定接觸，然后使焊接電源輸出的電流通過被焊工件及它們的接觸表面，產(chǎn)生熱量，升高溫度，熔化接觸點，在局部形成焊點，達(dá)到將金屬工件焊接在一起的目的。點焊過程分3個階段：預(yù)壓階段——使工件緊密接觸，保證焊接處所需的接觸電阻;通電加熱階段——電流通過加壓的工件，加熱工件，達(dá)到熔化狀態(tài)，形成熔核;冷卻結(jié)晶階段——焊點熔核形成后，在電極壓力下冷卻，形成致密的結(jié)晶組織。

雨刮電機(jī)的壓蓋部件和接地片焊接時，電焊機(jī)的上下電極施加壓力將壓蓋部件和接地片壓在一起（圖2）。焊接電流通過接地片和壓蓋時，在凸點（壓蓋或接地片）處發(fā)熱;當(dāng)單位面積內(nèi)的熱量達(dá)到熔融接地片和壓蓋的條件時，熔化接地片和壓蓋，形成焊點熔核，并在電極壓力下保持一定時間結(jié)晶，形成焊點。

1.2接地片點焊過程焊接熱量及其影響因素

焊接產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：

Q=I₂RT （1）

式中Q——焊接產(chǎn)生的熱量

I——焊接電流

R——接觸電阻

T——焊接時間

儲能點焊機(jī)工作時的焊接電流I是通過內(nèi)部電容放電產(chǎn)生，在接觸電阻一定的情況下，電壓越高，焊接時的放電電流越大，焊接產(chǎn)生的熱量越大，焊點越牢固。但過高的電壓導(dǎo)致過大的電流，會引起飛濺（內(nèi)部孔洞），焊接強(qiáng)度降低。

接觸電阻R由經(jīng)驗計算公式獲得：

式中R——接觸電阻

K_j——與材料材質(zhì)有關(guān)的系數(shù)

F——接觸壓力

m——與接觸形式有關(guān)的指數(shù)（點接觸取0.5，線接觸取0.5～0.8，面接觸取1）

實際點焊過程中，K因材料固定，系數(shù)值固定;F在實際生產(chǎn)中不可調(diào)整，為固定值;m可能有變化。儲能點焊機(jī)的焊接時間T也是固定的，不可調(diào)整。

1.3接地片虛焊脫落的原因

接地片虛焊是因為在點焊時，電極加壓后凸點被壓塌（圖3），導(dǎo)致接地片與壓蓋的接觸形式由點接觸變?yōu)槊娼佑|，根據(jù)公式（2），在壓力、材料相同的情況下，接觸電阻減小。

接地片與壓蓋的接觸面積增大，與點接觸相比，2種焊接狀態(tài)下單位面積內(nèi)產(chǎn)生的焊接熱量比值最高可達(dá)41倍。因此凸點壓塌后，單位面積產(chǎn)生的熱量比凸點壓塌前單位面積產(chǎn)生的熱量大大減小，不足以完全熔融接地片與壓蓋接觸面。這就造成不能形成焊點熔核，無法達(dá)成有效焊接，由此產(chǎn)生接地片虛焊、脫落的問題。

2接地片虛焊脫落的解決方案

2.1改變電極直徑

為避免將接地片上的凸點壓塌，將上電極直徑減小，使其剛好與凸點底部接觸。原來上電極直徑為8mm，更改后上電極與接地片接觸部位直徑為2mm，剛好小于接地片凸點直徑。電極下壓時，壓力作用在凸點的底部，避免壓在接地片上。焊接時，電流從上電極流過接地片與壓蓋接觸的結(jié)合處，發(fā)熱并熔融凸點和壓蓋，使二者有效地結(jié)合在一起。實際檢測焊接的拉脫力平均約115N，達(dá)到焊接質(zhì)量要求。因此更改電極直徑的方法可行。

2.2改變電極壓力

更改電極直徑雖然能解決虛焊的問題，但實際操作中存在電極與接地片凸點對正的問題，操作多有不便。且因電極的直徑減小，損耗快，更換周期減短。如果能有效控制上下電極間的壓力，即可保證接地片上的凸點不被電極壓塌。

在其余參數(shù)一定的情況下，只調(diào)節(jié)電極壓力，焊接焊點的抗拉載荷與之有對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)電極壓力與焊點抗拉載荷關(guān)系曲可知（圖4），通過不同氣壓（具有壓力調(diào)節(jié)功能的點焊機(jī)）焊接接地片，檢測拉脫力，可知當(dāng)氣壓設(shè)定在0.2MPa時，接地片的拉脫力均值最大，焊接質(zhì)量最可靠（表1）。

3結(jié)束語

點焊過程具有瞬時性，焊點熔核形成過程具有不可見的特點。其中的關(guān)鍵點在于，焊接時單位面積內(nèi)產(chǎn)生的熱量足以熔融被焊工件，形成焊點。在實際生產(chǎn)過程中，會因為對焊接過程的實質(zhì)理解不足、設(shè)備缺陷和工藝規(guī)范的盲區(qū)等原因，造成焊接不良。本文為接地片點焊過程中產(chǎn)生虛焊的問題提供了理論解釋和實踐解決方案。經(jīng)長期生產(chǎn)驗證，接地片虛焊問題得到杜絕，對后續(xù)解決接地片及其他零件的點焊產(chǎn)生虛焊問題有深刻的指導(dǎo)意義。

作者簡介：

袁琿，本科，工程師，研究方向為汽車雨刮器。