影響螺柱焊焊接效果因素的研究

孫堅強，李智阿，張超

奇瑞汽車股份有限公司 安徽蕪湖 241006

螺柱焊是將螺柱一端與板件（或管件）表面接觸，通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱一定壓力完成焊接的方法。目前已大量應用在車身焊接中，螺柱在車身中的主要作用有固定線束、內飾、地毯等。手動螺柱焊的基本操作流程是：人工裝釘→焊槍帶釘壓到焊接位置→指示燈亮起后按下按鈕→焊接開始執(zhí)行先導階段→執(zhí)行焊接階段→執(zhí)行下落時間→執(zhí)行頂鍛階段→焊接結束。其中，手工螺柱焊接會影響焊接質量，主要因素有螺柱伸出的長度、先導電流、先導時間、焊接電流、焊接時間、頂鍛電流、頂鍛時間及下落時間。根據能量的公式Q=I2Rt，可以知道電流和時間對焊接熱量的輸入都是正影響，電流和時間越大，焊接輸入的熱量就越高。本文主要研究螺柱伸出的長度、下落時間和后頂蓋壓簧松緊度對焊接效果的影響，研究的參數和焊接效果只做對比參考，并不作為實際生產的參數。

手動螺柱焊焊接過程

只有了解手動螺柱焊槍工作的原理，才能真正了解每個可調節(jié)參數的意義，對每個階段的參數進行充分的分析。

（1）先導階段 釘子接觸板件短路1～2ms起弧后所執(zhí)行的階段。先導階段的作用是對板材進行預熱，清理板材表面的輕微污物。

（2）焊接階段 執(zhí)行完先導階段，在到達最高點下落之前所執(zhí)行的階段。焊接階段的作用是使釘子與板材融化，做好粘連準備。

（3）下落時間 執(zhí)行完焊接階段后下落的階段。

（4）頂鍛階段 下落接觸板件后，所執(zhí)行的階段。頂鍛階段的作用是促進釘與板材接觸后的熔融。

研究思路

本次使用手動螺柱焊槍，因為提槍高度參數沒有實際意義，所以本次不做研究。而常用的手動螺柱焊槍和自動螺柱焊槍的區(qū)別主要在此，只要了解了手動螺柱焊槍的調節(jié)，自動螺柱焊槍參考即可。設置如下幾組參數互為對照組。

1）固定后頂蓋壓簧松緊度為緊，分別設置3種螺柱長度，固定焊接電流和時間等。

2）固定后頂蓋壓簧松緊度為松，分別設置3種螺柱長度，固定焊接電流和時間等。

3）固定螺柱長度及后頂蓋壓簧松緊度，分別設置3種下落時間。

4）設置3種焊接電流，通過調整螺柱長度以及后頂蓋壓簧松緊度，驗證能否達到類似的焊接效果。

試驗參數與驗證

1.試驗參數的設置

根據研究的思路設置了四組試驗數據，見表1～表4。

表1 第一組試驗數據

表2 第二組試驗數據

表3 第三組試驗數據

表4 第四組試驗數據

2.試驗驗證

試驗過程中，第一組～第四組試驗狀態(tài)如圖1～圖4所示，每圖中從左往右依次對應各組的1#、2#、3#參數（第四組試驗過程中，為能達到類似的焊接效果，微調了焊接時間）。

圖1 第一組試驗狀態(tài)

圖2 第二組試驗狀態(tài)

圖3 第三組試驗狀態(tài)

圖4 第四組背面試驗狀態(tài)

3.檢驗狀態(tài)

試驗參數的扭矩檢驗和破檢情況如圖5所示。不同的設備和生產狀態(tài)，試驗參數僅做參考，試驗的目的主要是為了指導調試和日常的維護。

圖5 扭矩檢驗和破檢情況

過上述試驗可以看出：

1）其他參數不變僅調節(jié)螺柱長度時，螺柱伸出越短焊接效果越強，反之越弱。

2）其他參數不變僅調下落時間時，下落時間越短焊接效果越強，反之越弱。

3）其他參數不變僅后頂蓋壓簧松緊度時，后頂蓋壓簧越松效果越強，反之越弱。

結語

在調試過程中即使不同的焊接電流，也可以達到相同的焊接效果。當人員技能水平較高時可以采用軟規(guī)范來焊接，這樣可以降低飛濺，延長設備備件的使用壽命降低成本，降低維護次數。如果人員操作技能不足，可采用硬規(guī)范，在一定程度上彌補人員技能不足的狀況，但是此時飛濺可能增大，進而縮短了設備備件的使用壽命，并且需要頻繁對設備進行維護清理，否則依然會導致焊接不良。