縱梁點(diǎn)焊應(yīng)用及常見缺陷分析

孫云生，張揚(yáng)敏，張博，康淳

縱梁點(diǎn)焊應(yīng)用及常見缺陷分析

孫云生，張揚(yáng)敏，張博，康淳

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

點(diǎn)焊工藝因其生產(chǎn)效率高，操作簡單，易于機(jī)械化，現(xiàn)已取代傳統(tǒng)的塞焊工藝，被重卡制造廠廣泛采用，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，因焊極、焊接參數(shù)選用不當(dāng)，或縱梁表明油污、氧化皮質(zhì)量差常會產(chǎn)生焊不透、焊點(diǎn)壓痕大及焊接飛濺等質(zhì)量缺陷。文章主要介紹了車架縱梁合梁點(diǎn)焊工藝應(yīng)用及在實(shí)際加工中常見焊接缺陷形成原因及控制方法，對車架縱梁點(diǎn)焊質(zhì)量控制有重要意義。

重型卡車縱梁；合梁點(diǎn)焊

1 引言

目前各大重卡廠家所生產(chǎn)車架縱梁截面多為“［”字型直梁與變截面彎梁，材料多選用低合金高強(qiáng)度熱軋中厚度鋼板，厚度4-8mm，材料牌號多為510L及600L，通過沖孔、壓型、切割、合梁及鉆孔等工序后加工為成品縱梁總成，對于工況復(fù)雜及負(fù)載較大牽引、自卸及專用車型，多選用雙層甚至三層縱梁結(jié)構(gòu)，因而需要焊接合梁，傳統(tǒng)的塞焊方式雖對縱梁外表面不產(chǎn)生壓痕，整體觀質(zhì)量好，但效率低下，焊接強(qiáng)度不高，被逐步淘汰，現(xiàn)階段縱梁合梁多采用焊接效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)的點(diǎn)焊合梁，見圖1。

2 點(diǎn)焊定義及特點(diǎn)

2.1 點(diǎn)焊定義

縱梁點(diǎn)焊是電阻焊中的一種，是將外梁外表面及內(nèi)梁內(nèi)表面壓緊在兩電極之間并施加一定壓力，利用電流通過縱梁時產(chǎn)生的電阻熱熔化縱梁母材金屬，冷卻后形成焊點(diǎn)的焊接方法，加工方法“見圖2”。點(diǎn)焊可以分為單點(diǎn)焊和多點(diǎn)焊，縱梁焊接中多采用單點(diǎn)焊，原理圖見“圖3”。

圖1 點(diǎn)焊機(jī)

圖2 點(diǎn)焊

圖3 點(diǎn)焊原理

1—阻焊變壓器 2—電極 3—焊件 4—熔核

2.2 點(diǎn)焊特點(diǎn)

點(diǎn)焊有諸多優(yōu)點(diǎn)，質(zhì)量方面，熔核形成時，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，焊點(diǎn)質(zhì)量高；成本方面，不需要焊絲、焊條等金屬填充材料，焊接成本低；加工方面，操作簡單，易于機(jī)械化，自動化，加工效率高；環(huán)境方面，噪聲及有害氣體相對較少，對作業(yè)人員健康影響小。但點(diǎn)焊缺點(diǎn)也相對明顯，目前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接質(zhì)量只能靠工藝試件的破壞性試驗(yàn)來檢查，以及各種監(jiān)控技術(shù)來保證，設(shè)備一次性投入成本較大，設(shè)備功率大，耗電量大。

3 點(diǎn)焊工藝參數(shù)

點(diǎn)焊的主要焊接參數(shù)有焊接電流，焊接壓力，電極端面直徑，焊接時間，另外還有焊點(diǎn)在縱梁的布置多少及布置方式，都可以影響焊接質(zhì)量。焊接電流對點(diǎn)焊影響最大，電流過大產(chǎn)生噴濺，電流過小焊接強(qiáng)度低，后續(xù)鉆孔工序容易開焊，焊接電流是通過控制箱進(jìn)行控制的，可以利用編程器進(jìn)行設(shè)定；焊接壓力是通過壓縮空氣產(chǎn)生的，通常有高壓和低壓，可以通過控制設(shè)備氣壓閥調(diào)整，焊接壓力與焊接電流關(guān)系最為密切，通常兩者需要同步正相關(guān)調(diào)整；電極端面直徑?jīng)Q定焊點(diǎn)大小，選用的電極材料應(yīng)考慮保證縱梁表面質(zhì)量并具有足夠高的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、高溫抗變形能力，材料多為鈹鈷銅，電極為易損件，應(yīng)該根據(jù)焊接頻次定期修模更換；焊接時間為點(diǎn)焊時的每一個焊接循環(huán)中，自電流接通到停止的持續(xù)時間，時間長短對點(diǎn)焊質(zhì)量影響很大，時間過長，熱量輸入過多也會產(chǎn)生噴濺，降低焊點(diǎn)強(qiáng)度，時間過短焊不透，容易開焊，可以利用編程器進(jìn)行設(shè)定調(diào)整；焊點(diǎn)布置方式視內(nèi)梁厚度、裝配孔密集程度及過線大孔分布決定，在確保不開焊情況下，為保證生產(chǎn)節(jié)拍及外表面質(zhì)量盡可能少布置，通常在縱梁呈“Z”型分布。

所有焊接參數(shù)都是相關(guān)聯(lián)的，對其中某一參數(shù)作調(diào)整時，必須對其它參數(shù)也作適當(dāng)修改。多數(shù)縱梁生產(chǎn)廠家點(diǎn)焊合梁采用的是雙面單點(diǎn)焊的點(diǎn)焊方法，這種焊接方法能對焊件施加足夠大的電極力，焊接電流集中通過焊接區(qū)，因而合梁時可減少焊件的受熱體積并具有較高的焊接質(zhì)量。

4 點(diǎn)焊質(zhì)量檢驗(yàn)

點(diǎn)焊接頭的質(zhì)量及工藝評定內(nèi)容包括接頭強(qiáng)度、焊點(diǎn)尺寸、接頭缺陷及設(shè)備穩(wěn)定性鑒定。點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度常用室溫下單個焊點(diǎn)抗剪負(fù)荷值表示，點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度的工藝檢驗(yàn)方法采用剪切試驗(yàn)方法，采用拉剪（圖4）或正拉（圖5）進(jìn)行,焊點(diǎn)的正拉力通常比拉剪力低。焊點(diǎn)尺寸的工藝檢驗(yàn)方法常采用目測、撕破剝離試驗(yàn)檢驗(yàn)（圖6）等方法。

圖4 拉剪試片

圖5 正拉試片

5 常見焊點(diǎn)缺陷控制方法

表1

點(diǎn)焊缺陷常見的有虛焊、開焊、焊穿、壓痕大及飛濺等，原因及控制方法參考上表。

6 現(xiàn)場案例分析

案例一：點(diǎn)焊后透孔開焊現(xiàn)象

問題描述：加工人在點(diǎn)焊縱梁過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)前端和尾端焊點(diǎn)脫開現(xiàn)象。

圖7

問題分析：

（1）外縱梁、內(nèi)加強(qiáng)梁變形嚴(yán)重，縱梁壓型或滾壓后內(nèi)外梁腹面平面度超差。

（2）外縱梁與內(nèi)加強(qiáng)梁間隙過大。

（3）鉆孔時工藝參數(shù)選擇不當(dāng)進(jìn)給量過大。

問題解決：

（1）調(diào)整內(nèi)外縱梁變形量。

（2）調(diào)整外縱梁與內(nèi)加強(qiáng)梁之間的間隙。

（3）鉆孔時嚴(yán)格執(zhí)行鉆孔工藝參數(shù)。

案例二：點(diǎn)焊后焊點(diǎn)不規(guī)整，壓痕大

問題描述：在縱梁點(diǎn)焊過程中常出現(xiàn)焊點(diǎn)表面壓痕過深或不規(guī)整。

圖8

問題分析：

（1）電流過大，通電時間過長、電極壓力不足、電極冷卻條件差。

（2）電極端面傾斜，電極磨損或材料選擇不當(dāng)。

（3）電極或焊件表面有油污等異物。

問題解決：

（1）調(diào)整參數(shù)規(guī)范，加強(qiáng)電極冷卻。

（2）修整電極，調(diào)換合適電極材料。

（3）修模電極、清理焊件表面異物。

[1] 孫云生,楊紅莉.重型卡車不同厚度縱梁槽鋼合梁點(diǎn)焊工藝.[J]汽車制造業(yè),2016,第10期.

[2] 杜志忠,劉偉.點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)及編程應(yīng)用[J]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2015.05.

[3] 趙俊麗,電焊工.[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.05.

Application of Longitudinal Beam Spot Welding and Analysis of Common Defects

Sun Yunsheng, Zhang Yangmin, Zhang Bo, Kang Chun

( Shanxi Heavy-duty Automobile Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200 )

Spot welding technology has been widely used in heavy truck factories because of its high production efficiency, simple operation and easy mechanization. In the actual production process, due to improper selection of welding poles and welding parameters, or because of the poor quality of oil stain and oxide cortex, quality defects such as impermeability, large weld indentation and welding spatter often occur. This paper mainly introduces the application of spot welding technology for the closure beam of the frame longitudinal beam and the causes and control methods of the common welding defects in the actual processing, which is of great significance to the quality control of spot welding for the frame longitudinal beam.

heavy truck longitudinal beam; joint beam spot welding

U466

B

1671-7988(2019)14-160-03

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1671-7988(2019)14-160-03

孫云生（1987.2-），就職于陜西重型汽車有限公司車架廠技術(shù)科。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.052