空調(diào)器室外機(jī)壓縮機(jī)定位螺栓點焊及結(jié)構(gòu)研究

熊傳林

(珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070)

1 引言

在空調(diào)器鈑金件的生產(chǎn)過程中，點焊是一項不可缺少的工藝，同時也是重點關(guān)鍵工序和崗位；特別是空調(diào)器室外機(jī)底盤組件上的壓縮機(jī)定位螺栓，因其起著固定和定位壓縮機(jī)的作用，所以必須保證壓縮機(jī)定位螺栓與底盤點焊的絕對牢固可靠。本文通過對壓縮機(jī)定位螺栓點焊的工藝分析、研究和實驗，解決脫焊問題，保證壓縮機(jī)定位螺栓點焊質(zhì)量的穩(wěn)定、可靠。

2 螺栓點焊原理

將焊件壓緊在兩電極之間，施加電極壓力后，電阻焊變壓器向焊接區(qū)通過強(qiáng)大的焊接電流，在焊件接觸面上形成真實的物理接觸點，并隨著通電加熱的進(jìn)行而不斷擴(kuò)大。塑變能與熱能使接觸點的原子不斷激活，消失了接觸面，繼續(xù)加熱形成熔化熔核[1]，點焊原理如圖1所示。

點焊螺栓是通過自身的3個焊點熔融到底盤基材上去，從而形成牢固的連接體，點焊螺栓的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。若螺栓的焊點只是部分熔融到底盤上去，沒有形成牢固的連接體，則是點焊不良，可導(dǎo)致脫焊等重大質(zhì)量問題。

3 螺栓點焊及結(jié)構(gòu)分析

空調(diào)器室外機(jī)底盤組件壓縮機(jī)定位螺栓的點焊生產(chǎn)，常見的工藝流程是先在底盤上預(yù)沖孔、再通過焊機(jī)將螺栓點焊到底盤上去，如圖3所示。由于總裝上壓縮機(jī)裝配需求和振動噪音對匹配精度的要求，基板底盤上的底孔不能過大；底盤上的底孔也不能過小，否則點焊生產(chǎn)時螺栓難于放入底盤底孔中，底盤底孔一般比螺栓大0.5mm。

點焊的通用關(guān)鍵工藝參數(shù)包括：焊接電流、焊接時間、加壓時間、氣缸壓力等。另外，上、下電極氧化后要及時研磨，下電極中的絕緣套損壞后要及時更換，基板上底孔毛刺過大的話，模具要及時檢修[2]。

研究壓縮機(jī)定位螺栓的點焊過程，螺栓圓角R過大會與底盤上的底孔干涉，點焊時干涉部位會分流，導(dǎo)致焊點不能完全熔融，從而造成螺栓脫焊問題；從此角度來分析，螺栓的圓角R越小越好。螺栓光桿與螺栓頭是圓角R過渡的，由于螺栓是鋼絲通過冷鐓工藝生產(chǎn)而成，螺栓的圓角R過小，易造成螺栓局部應(yīng)力集中，螺栓在做頭部強(qiáng)度實驗時，有斷裂的情況，如圖4所示，同樣存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患；螺栓圓角R越大，螺栓自身越牢固，從此角度分析，螺栓的圓角R越大越好[3]。

結(jié)合螺栓頭部強(qiáng)度和螺栓點焊對螺栓圓角R的需求，螺栓的圓角R不能太小，也不能太大，這就存在一個矛盾的問題。按生產(chǎn)需求和零件的結(jié)構(gòu)，螺栓圓角R要取一個中間尺寸，確保能同時滿足兩者的要求。另外，螺栓是鋼絲通過冷鐓工藝生產(chǎn)而成，隨著生產(chǎn)量的遞增，因模具磨損，螺栓的圓角是會逐步變大的。

圖2 點焊螺栓的結(jié)構(gòu)

圖3 壓縮機(jī)定位螺栓點焊生產(chǎn)的示意流程圖

圖4 螺栓頭部強(qiáng)度實驗

圖5 新型結(jié)構(gòu)的點焊螺栓

圖6 螺栓點焊后的破壞性實驗：合格品

圖7 螺栓點焊后的破壞性實驗：不合格品

表1 不同結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)定位螺栓點焊后的抗壓力測試數(shù)據(jù)

圖1 點焊原理圖

為解決以上技術(shù)難題，通過創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，開發(fā)一種新型結(jié)構(gòu)的點焊螺栓，如圖5所示。螺栓光桿與螺栓頭部采用斜面過渡的結(jié)構(gòu)，保證了螺栓頭部的足夠強(qiáng)度；同步采用沉臺結(jié)構(gòu)，解決了螺栓與底盤底孔因結(jié)構(gòu)干涉而分流導(dǎo)致的脫焊、焊接不良問題。

螺栓頭部圓角結(jié)構(gòu)過渡、不同圓角大小的壓縮機(jī)定位螺栓（R0.5、R1.0、R1.5、R2.0）與沉臺結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)定位螺栓，在底盤的材料厚度都為0.95mm、底盤底孔大小相同和焊接電流、焊接電壓、焊接時間、加壓時間等焊機(jī)參數(shù)均等同的條件下點焊成組件，然后放在最大試驗力為30kN的微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)上，測試點焊組件上壓縮機(jī)定位螺栓的抗壓力值，試驗機(jī)滑塊的下滑速度為20mm/min，測試數(shù)據(jù)見表1；由實驗數(shù)據(jù)可以看出，沉臺結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)定位螺栓的抗壓力值最大。

壓縮機(jī)定位螺栓點焊后的破壞性測試，測試方法為：使用無角度套筒扳動螺栓，直至螺栓與底盤分離；壓縮機(jī)定位螺栓點焊合格與否的判定標(biāo)準(zhǔn)：如出現(xiàn)螺栓與底盤上的母材一起拉掉，則為合格，否者為不合格。相同實驗條件下、不同類型的壓縮機(jī)定位螺栓螺栓（R=0.5、R=1.0、R=1.5、R=2.0、沉臺結(jié)構(gòu)），批量的破壞性測試情況為：沉臺結(jié)構(gòu)螺栓的實驗均合格；R0.5/R1.0較小圓角結(jié)構(gòu)螺栓的實驗合格，如圖6所示；R1.5/R2的較大圓角結(jié)構(gòu)螺栓的實驗不合格，如圖7所示。

4 結(jié)論

綜合以上壓縮機(jī)定位螺栓的點焊分析、結(jié)構(gòu)研究和抗壓力測試、破壞性測試，創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的沉臺點焊螺栓焊接質(zhì)量穩(wěn)定和牢固，在公司的長期點焊使用中，螺栓點焊質(zhì)量一致性非常好，效果顯著，保證了空調(diào)器室外機(jī)底盤上壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了生產(chǎn)效率和社會效益。

[1] 林讓賢.點焊缺陷分析與工藝規(guī)范. 廣西機(jī)械,1999,4:18-21

[2] 魏雷.鍍鋅板電阻點焊質(zhì)量評判方法的研究.蘭州:蘭州理工大學(xué),2009

[3] 吳繼,張晨曙,羅賢星.鍍鋅鋼板點焊形核機(jī)理的研究. 南昌工程學(xué)院學(xué)報,2007,26(3):31-34