螺柱焊在車身焊接工藝中的應用

衣統帥

摘要：隨著焊接技術的發展，螺柱焊以其標準化作業、全截面焊接以及焊接效率高等優勢被廣泛應用于汽車車身的焊接工藝當中。本文就螺柱焊的工作原理以及主要特征進行介紹，進而對螺柱焊在車身焊接工藝中的具體應用以及需要注意的事項加以詳細的分析。

關鍵詞：螺柱焊；車身焊接；工藝；應用

汽車車身屬于焊接結構件當中的一種，這種構件的構成主要由低碳鋼組成，焊接性能相對較好。而汽車的車身就是由數百種薄板件所連接而成的。在車身焊接的過程中，主要應用了電阻焊、螺柱焊以及電弧焊等多種工藝。近年來，人們對車輛性能要求逐漸提升，尤其是對整車密封性要求較高，所以，在車身設計方面，需要對整車的密封性以及防噪性加以考慮，為此，需要減少車身件上的開孔，提升氣密性。

1螺柱焊的基本介紹

螺柱焊實際上是一種壓力熔焊法，焊接的主要操作是利用螺柱的一端與板件的表面接觸，使用電引弧將接觸面熔化，并給螺柱施加壓力，從而完成焊接。這種焊接方法兼有熔焊以及壓焊的雙重特征，因此，其屬性也具有弧焊和壓力焊的屬性。螺柱焊使用的設備主要是螺柱焊機，根據不同的焊接原理，可以將螺柱焊機分為兩種類型，一種是儲能式螺柱焊機，一種是拉弧式螺柱焊機。拉弧式螺柱焊機由螺柱焊電源以及焊槍組成，這種焊機應用的領域是異型釘以及螺柱圓柱頭焊釘等焊接，一般將焊接的直徑控制在30mm以下3mm以上。通常情況下，螺柱焊接的實現方式則是通過拉弧式螺柱焊、儲能式螺柱焊、電阻焊以及凸焊等方式來完成的。由于拉弧式螺柱焊的周期長短不同，根據這一特征可以將拉弧式螺柱焊分為長周期螺柱焊以及短周期螺柱焊兩種類型。如今，汽車領域中應用最為普遍的焊接方式是逆變式焊接電源下的短周期拉弧式螺柱焊。

2螺柱焊的工作原理及主要特征分析

2.1螺柱焊的工作原理介紹

螺柱焊的種類不同時，其工作原理往往是不一樣的。就拉弧式螺柱焊來講，控制弧焊整流器的部件是晶閘管，一些比較先進的拉弧式螺柱焊實現焊接的方式則是通過逆變式變壓器來完成。拉弧式螺柱焊的焊槍夾持器當中有一個焊柱，在應用中，主要是利用這一焊柱連接工件，使其能夠與工件密切的接觸，從而完成焊接。在具體的焊接當中，通過提升焊槍中的磁力，能夠讓螺柱不斷上升，與焊接工件接觸脫離，不僅能夠起到控制焊槍提升磁力機構的作用，還能夠實現螺柱端面與工件之間的融化，在此之前，需要在螺柱和焊接工件之間施加引弧電壓，才能引出螺柱端面和焊接工件之間的電弧，完成端面與工件的融化。

將螺柱的高度提升到一定程度后，可以將工件之間的電壓施加到焊接電壓上，當焊接的時間達到預定的時間時，就能切斷焊接電壓，進一步提升結構電磁鐵，從而使其斷電。在焊槍彈簧機構的彈力作用下，螺柱就會侵入工件熔化后形成的熔池，將部分液態金屬擠出之后，待熔池金屬冷卻，就會在螺柱和工件之間形成固定的接頭，完成焊接。

2.2螺柱焊的主要優勢特征分析

與其他的焊接工藝相比，螺柱焊的優勢比較突出，主要表現在以下幾個方面。

首先是生產效率高，成本低。由于螺柱焊具有較高的功率，生產也是呈現批量化的模式，可以在很短的時間內完成大批量的工件生產。一般的螺柱焊生產可以達到每分鐘8-40個工件，自動送料螺柱焊能夠達到每分鐘60個的生產。此外，由于螺柱焊的結構工藝相對簡單，不用經歷鉆孔以及精整化的工藝，焊接的工件也不會出現變形，一定程度上降低了汽車車身焊接的成本。

加強設計結構空間的拓展也是螺柱焊的一個主要優勢作用。螺柱焊在焊接過程中使用的電流比較小，焊接所耗費的時間也較短，可以在有限的時間和足夠的電流量使用下將工件焊接到很薄的板材上。不僅如此，螺柱焊的接頭強度也比較高，在設計過程中有足夠的空間對已經完成的產品進行拓展。使用螺柱焊焊接的產品質量較高，減少了產品的廢品率，還可以使用多類型的螺柱焊降低焊接成本，外加材料和設備所耗費的資金較少，因此，具有較好的經濟實用性。

3車身焊接工藝中對螺柱焊的具體應用

3.1選用焊接模式

焊接模式的選擇需要根據車型具體確定，一般情況下，短周期拉弧式的焊接方式比較適合車輛選用要求。就這種焊接模式而言，其具體特征有快速、方便、不變形等優勢，對焊接位置不限制，各種位置都可以進行焊接。焊接好的產品密封性比較好，不會出現漏水甚至是漏氣的現象，在金屬板上進行焊接的螺柱焊替代了傳統的電阻焊以及釬焊等工藝，可以節省螺母等一些零件。此外，短期拉弧式螺柱焊具有焊接可靠、提高工作效率等優勢。目前一些微型面包車和轎車的螺柱焊分布在側圍、縱梁以及底板上，所焊接的螺柱則是用來固定管路和線路等。由于短周期拉弧式螺柱焊的特征剛好能夠滿足一些小型車焊接的要求，成為車輛焊接中首選的焊接方式。

3.2設置螺柱焊的焊接參數

焊接參數一般包括焊接時間、螺柱焊的提升高度、焊接電流、凸出焊接的長度以及緩沖等。其中，螺柱的提升高度以及突出長度是焊接過程中最為重要的參數。如果提升高度控制不合理，就會形成氣孔狀的焊縫，還會對焊接的穩定性造成一定的影響。凸出長度對焊縫的成形起到決定性作用。螺柱插入的深淺也會影響到熔池中液體金屬的運動，螺柱插入過深時，熔池中的液體金屬就會向上運動，進而對螺柱的向下運動形成阻礙。

為了避免上述情況的出現，人們對螺柱的選擇一般會根據其直徑的大小做出正確的選擇，在出現不同的焊接位置時，一些工件的表面會發生變化，還會出現鍍鋅層，這時需要通過實驗的方式尋找最佳的參數，方可避免工件出現變化影響焊接的質量。短周期模式下，對于焊接參數的選擇則需要考慮工件的厚度以及焊槍的具體情況。

3.3加強焊接過程的控制

短周期模式下，螺柱焊焊接過程較為簡單，首先是讓螺柱和工件接觸，其次是螺柱被工件表面提升引燃焊接電弧，緊接著讓電弧熔化螺柱的尖端部分，最后螺柱會被壓入工件上的熔池當中，當金屬出現凝固的現象時，就會完成工件的焊接。這一過程雖然較為簡單，但是在焊接之前還是需要做好相關的準備工作，讓螺柱的夾頭擰緊在焊槍螺柱之上，同時對支腳的組合進行調整，讓螺柱和支撐管保持同心，在內六角螺釘都擰緊的情況下，調節支撐桿使螺柱的凸出長度適合要求，還需要在焊槍后蓋的位置對提升高度進行調節，從而保證焊接電源與電網之間連接的可靠性。焊接時需要將器件對準焊接的具體位置，確保工件與支撐套管密切接觸，工件與焊槍垂直，這時焊接的凸出長度正好合適，螺柱焊接到工件上也能夠滿足焊接的要求。

4結語

科學技術的發展帶動了螺柱焊焊接工藝技術的進步，這種焊接工藝已經被廣泛的應用于車輛的焊接過程中，對于汽車質量的提升以及汽車氣密性的改善具有很大的作用。不僅如此，螺柱焊的使用還解決了人們關心的泄露問題，在汽車造價成本的降低方面也起到不可忽略的作用。隨著汽車車身技術的發展，未來的螺柱焊將會向著自動化以及自能化的方向發展。