淺析汽車車身焊接參數調整

莫云

摘 要：在汽車工業中，汽車車身是一個復雜的結構體。由于車身沖壓件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳鋼，所以焊接是現代車身制造中廣泛應用的制造方式。焊接是車身制造過程中的一個關鍵環節，起著承上啟下的特殊作用。在目前汽車白車身的制造中主要的焊接方式有電阻焊、CO2氣體保護焊和激光焊接。電阻焊運用廣泛，電阻焊接的關鍵在于焊接電流、焊接壓力、焊接時間的控制，這三個要素為電阻焊接過程中主要控制的焊接參數，也是焊接過程中比較好監控的焊接參數，所以焊接參數的調整顯得至關重要。

關鍵詞：車身焊接；焊接；焊接參數；調整

中圖分類號：TG438.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0081-02

汽車車身焊接是整個汽車生產過程的主要組成部分，整個焊接過程是由三個交替且相互影響的中間過程組成：焊接熱過程、焊接化學冶金過程、焊接金屬的結晶和相變過程。焊接參數的調整是圍繞這幾個過程相互關系而設置的。

1 電阻焊接影響因素

1.1 電阻焊接原理

焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及臨近區域產生的電阻熱進行的焊接方法，具體原理如圖1所示：

電阻熱：Q=I2RT，其中Q為電阻點焊能量；I為焊接電流；R為電焊過程中的動態電阻；T為焊接時間。

影響因素：電流、焊接時間、電阻、電極壓力、電極形狀和材料性能、工件表面狀況等。

1.2 焊接參數確定

正交試驗法是將試驗中對試驗指標可能有影響的因素分別確定相應的水平，選取對應的正交表后進行試驗。然后根據試驗結果計算相應的極差，并按極差的大小排出因素的主次順序，從而確定顯著的影響因素，選取較優的生產條件。正交表具有正交性，主要是指以下兩個特點：

①每個因素的各個不同水平在試驗中出現了相同的次數。

②任何兩個因素的各種不同水平的搭配，在試驗中都會出現，并且出現次數相同。用正交試驗法就能夠減少試驗次數。

焊接電流、焊接時間和電極壓力是影響螺母電阻焊質量的主要因素，因此選取這三個因素，各因素水平選三種。首先針對匹配規格M6螺母和1.2 mm板材進行正交試驗，根據經驗及設備屬性選取每種水平代表數值（見表1），進行正交表進行試驗，試驗指標為螺母能承受的扭矩值。

2 試驗結果分析

按照正交法相應的因素水平進行試驗，每組試驗焊接4個試片，其中2個進行扭矩測試，另2個進行破壞性試驗，試驗結果見表2：

現對試驗結果進行極差分析，見表3。級差R的大小用來衡量試驗中相應因素作用的大小，級差大的因素，意味著它的三個位級對于抗扭強度的影響較大，通常是重要因素，而級差小的因素往往是不重要因素。根據極差R的大小順序，排出影響螺母電阻焊質量因素的主次順序為p-I-T，說明電極壓力對螺母電阻焊質量的影響最大，為主要因素，焊接電流和時間次之。選取各因素的最高水平，I2，p1，t1，即最佳的工藝參數為焊接電流4.5 kA，電極壓力0.28 MPa，焊接時間4 cycle。

調整焊接參數時，先從電極壓力開始，通過觀察壓痕情況，調節電極壓力到最佳值，然后根據扭矩和破壞性試驗情況調節焊接電流和焊接時間與之匹配，最后根據材料屬性和凸點尺寸精度調節預壓時間和保持時間。

3 焊接參數優化

虛焊是車身焊接質量中的主要問題之一，焊點的時效會導致返工，降低結構強度、產生異響的后果。影響焊點時效的原因很多，主要包括焊接分流、焊點扭曲、零件搭接離空、壓力過小等原因，而這些影響點主要也是影響了焊接過程中的焊接壓力及焊接電流，使焊接壓力減小，焊接電流密度減小導致焊點虛焊，焊核過小等質量問題。對焊接參數的優化，可以從焊接電流及焊接時間等因素考慮。如圖2所示，分別對焊接電流及焊接參數調大的結果。

由圖可知，增加焊接電流及焊接時間可以增加焊接質量的穩定性，減少焊接過程中一些外部原因造成的焊接質量的影響。但焊接時間的增加會延長焊接時間，焊接電流增加導致電極頭比較容易磨損，電極頭更換周期縮短，這都增加了成本，這就需要再增加的成本和焊接質量中找到最佳狀態。

4 結 語

焊接參數的調整主要包括：焊接時間、焊接壓力、焊接電流等的調整。焊接時間直接影響焊接過程中的加熱過程，影響的是焊接的晶相；焊接壓力的大小影響接觸電阻、電流密度、電極散熱效果及焊接區的塑性變形，壓力不足會起壓痕過深、表面徑向裂紋，影響焊接強度。焊接電流影響熔核直徑和焊透率，電流增大時，其熔核直徑、焊透率也會增大；但電流過大，易產生飛濺，焊點強度降低，電流過小，易產生焊不透，熔核直徑小等缺陷。焊接參數的調整就是要找到時間、壓力、電流的一個平衡點，使焊接效果達到最佳。

參考文獻：

[1] 張希川，左麗娜，劉忠仁，等.銅鋁管電阻焊的電壓補償控制系統[J].焊接學報，2008，（4）.

[2] 袁少波，童彥剛.點焊技術在汽車工業中的應用[J].電焊機，2005，（2）.

[3] 王敏.鍍鋅鋼板點焊工藝研究[J].汽車工藝與材料，1999，（5）.

[4] 林浩磊，沈潔，張延松，等.汽車用鍍鋅鋼板電阻點焊可焊性的研究[J].汽車工程，2011，（6）.