螺母座焊接專用凸焊電極的設計與應用

張磊，劉警，張莉，張誠，邵強，朱紅

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螺母座焊接專用凸焊電極的設計與應用

張磊，劉警，張莉，張誠，邵強，朱紅

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

凸焊技術在汽車制造業中應用廣泛，凸焊電極的設計與制造是應用于凸焊工藝的關鍵所在。文章結合工作實踐，介紹了螺母座焊接專用凸焊電極的一種新型方案，能夠提高產品加工效率，改善外觀，提高焊接質量。

螺母座；凸焊電極；強力磁鐵；可調節支架

前言

凸焊工藝是在一工件的貼合面上預先加工出一個或多個凸起點，使其與另一工件表面相接觸，并通電加熱，利用焊件上的凸點，將電極壓力和焊接電流均勻地分布在同時焊接的凸點上，然后通過預壓、通電加熱和冷卻結晶3個過程，實現焊接。在一個焊接循環內可同時焊接多個焊點，生產效率高；由于電流集中，可以有效克服點焊時熔核偏移的缺點，凸焊點的位置精確，尺寸一致，各點的強度均勻。平板電極凸焊時，最大限度地減輕了另一個工件外露表面上的壓痕，電極磨損小，大大降低了電極的保養和維修費用。

隨著汽車工業的不斷完善與發展高水平、高效率的生產工藝應用而生，汽車工業尤其是車身制造中，凸焊工藝被廣泛得到應用，以提高加工效率和保證產品質量，滿足汽車大批量裝配生產的需求。要推廣應用凸焊工藝，就必須解決受焊件、焊機及電極問題。通用的焊接螺母已有國家標準，生產廠家較多，工藝成熟，質量可靠。而非標零件需要考慮凸焊電極設計、制造是影響是否可以實現凸焊工藝的關鍵。

1 螺母座凸焊電極的設計要求

螺母座焊接于可調節孔類支架一側，產品用來解決螺栓連接形式，裝配位置狹小、扳手無法觸及的螺栓防轉。為了提高螺母座生產效率、改善外觀、提高焊接質量，滿足大批量生產需求。根據螺母座的結構來設計非標電極，經過對螺母座的凸焊電極的多次設計改進，探索出了一種新型結構，達到了較好的效果，為此制作的凸焊非標電極在我公司得到應用。

凸焊電極在工作過程中承受著壓力和電流，工作相當復雜，需要完成施壓、通電、焊接。凸焊中參數的確定也直接影響著凸焊質量，針對不同的電極結構對應著不同的凸焊參數。所以說凸焊電極的設計首先就要考慮參數的影響；其次考慮電極材料、結構方式、工作表面以及散熱的影響；最后要考慮凸焊零件的位置關系等。

由于螺母座的特殊性，其相對于被焊件條孔前后及中心有位置度要求；焊接成品四點完全融合，牢固、可靠；螺母座兩側無變形。

綜上所述，設計中要考慮的要點：

（1）螺母座上電極采用絕緣定位銷控制其前后位置，兩側采用絕緣定位板控制其中心位置；

（2）螺母座下電極必須要有絕緣的定位銷，以確保被焊件定位；

（3）定位銷必須絕緣且要耐高溫，耐磨損，便于更換等。

2 螺母座的凸焊原理

螺母座（圖1）的凸焊工藝是采用電阻焊接，將螺母座定位于上電極，零件定位在下電極，然后選擇合適的焊接參數，通過對螺母座施壓通電焊接，將螺母座的四個焊點與被焊件融合，達到良好的焊接效果。要保證螺母座的四個焊點受到的壓力均勻，這樣凸焊的電流密度也分布均衡。所以必須保證上下電極工作的表面相互平行，以免產生“偏壓”現象，影響焊接接頭的強度和兩端熔合。

圖1

3 凸焊螺母座電極設計和工作原理

圖2

3.1 螺母座電極結構特點

焊接螺母座凸焊專用電極（圖2）中，1-M型上電極，2-上電極絕緣銷，3-下電極螺母，4-下電極絕緣銷，5-尼龍固定塊組成。1,2,5共組成上電極，1-M型上電極結構：包括冷卻水循環孔、強力磁鐵口、固定螺母座定位孔；2-上電極絕緣銷裝在其中一個孔中；5-尼龍固定塊組成是為了使螺母座兩則與M型上電極表面絕緣。凸焊螺母座時，螺母座就可以直接固定在上電極上。3,4共組成下電極，3-下電極螺母，其兩孔用于安裝4-下電極絕緣銷，起到定位零件的作用。

3.2 螺母座電極工作原理

1-M型上電極（圖3）是左右和前后對稱結構，這樣有利于電流分布均勻；上電極上裝有強力磁鐵，為了將螺母座固定在上電極上面；圖3中的2個圓孔可以互換使用，使用其中一個孔裝絕緣定位銷（定位螺母座）；U型槽的主要作用是防止在凸焊壓力過程中螺母座的開檔尺寸變大，如果螺母座的開檔尺寸變大就失去了螺母座的作用。U型槽的兩則裝有尼龍材料，作用是防止在凸焊過程中螺母座的兩側表面損傷。

圖3

3-下電極螺母（圖4），表面兩個圓孔裝有絕緣的定位銷，用來定位零件上的長條孔。

圖4

4 結論

通過對螺母座凸焊電極結構的不斷試驗、改進，生產驗證，最終我們確定了這種新型結構，這種螺母座凸焊電極，滿足了我公司零件大批量生產和種類繁多的生產需求，將螺母座焊接工藝改進為凸焊焊接，在我公司的踏板支架類產品中被廣泛應用，提高了產品加工效率、改善焊接質量，降低制造成本。

[1] 電阻焊分會.電阻焊理論與實踐[M].北京:機械工業出版社,1994.

[2] 趙熹華.壓力焊[M].北京:機械工業出版社,2003.

[3] 叢曰海.車身安裝套凸焊電極改進設計[J].客車技術,2010.

Design and application of convex welding electrode for nut holder welding

Zhang Lei, Liu Jing, Zhang Li, Zhang Cheng, Shao Qiang, Zhu Hong

（ShaanXi WanFang Auto Parts Co., LtD, Shaanxi Xi'an 710200）

convex welding technology is widely used in automobile manufacturing industry, and the design and manufacture of convex welding electrode is the key to the application of convex welding technology. Based on the work practice, this paper introduces a new type of special welding electrode for nut seat welding, which can improve the processing efficiency, appearance and welding quality.

Nut holder; Convex welding electrode; Design application; CLC number

B

1671-7988(2018)18-231-02

TG40

B

1671-7988(2018)18-231-02

CLC NO.:TG40

張磊，就職于陜西萬方汽車零部件有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.079