汽車白車身螺柱焊工藝及質(zhì)量控制探討

單頎俊

摘 要：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)于汽車的需求不斷增加，目前汽車已經(jīng)逐漸地走進(jìn)了千家萬戶。而汽車的需求不斷增加，汽車的質(zhì)量問題也隨之受到了廣泛的關(guān)注。而汽車質(zhì)量的控制所涉及的因素眾多，是一個(gè)比較復(fù)雜的工程。本文就將以白車身螺柱焊的質(zhì)量控制為中心進(jìn)行探討，分析螺柱焊偏弧產(chǎn)生的原因，提出一定的改善措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽車;白身車;螺柱焊工藝;質(zhì)量控制

隨著科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，汽車制造的技術(shù)得到了快速的發(fā)展，推動(dòng)著汽車制造技術(shù)不斷發(fā)展和創(chuàng)新，汽車企業(yè)為了競爭生存和發(fā)展，在研發(fā)和制造過程中縮短了周期，降低了汽車制造的成本，同時(shí)提高了汽車的質(zhì)量和性能，促使汽車制造業(yè)更好地發(fā)展[1]。各種工藝的改進(jìn)百花爭鳴，尤其是螺柱焊工藝，有了很大程度的提高。由于螺柱焊技術(shù)與其他焊接技術(shù)相比，具有操作簡單的優(yōu)勢，目前已經(jīng)在許多行業(yè)的焊接中被廣泛地應(yīng)用，尤其是在汽車制造業(yè)[1]。

1 汽車白車身螺柱焊接技術(shù)概述

1.1 當(dāng)前我國汽車白車身螺柱焊接工藝的概述分析

目前螺柱焊工藝發(fā)展迅速，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車白身車的制造中。國內(nèi)許多的汽車制造企業(yè)，在螺柱焊技術(shù)和工藝上，已經(jīng)取得了很大程度的突破。當(dāng)前我國在螺柱焊工藝上雖然得到了一定程度的發(fā)展，但是仍需不斷的努力，才能更好地適應(yīng)汽車工業(yè)的發(fā)展需求。目前由于我國在汽車螺柱焊工藝上研究的時(shí)間較短，所以還需不斷地進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，從而使螺柱焊技術(shù)得到更好的發(fā)展[2]。

1.2 螺柱焊的焊接方式

目前市場上有兩種形式的螺柱焊：儲(chǔ)能式螺柱焊機(jī)拉弧式螺柱焊，而國內(nèi)主流主機(jī)廠采用的一般為拉弧式螺柱焊。這是將螺柱一端與板件表面接觸，在通電后通過螺柱焊槍提升螺柱引弧，融化螺柱頂端與板件接觸面，再給通過螺柱焊槍給予螺柱一定壓力至熔池，從而完成焊接的方法。

2 螺柱焊的質(zhì)量缺陷及改進(jìn)措施

2.1 螺柱焊的偏弧缺陷成因分析

在白車身生產(chǎn)過程中，常常會(huì)遇到幾大螺柱焊的質(zhì)量問題：焊穿、虛焊、偏弧等，此類問題經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致裝配的過程中出現(xiàn)螺柱脫落的現(xiàn)象，問題白車身需經(jīng)下線返修后才能上線繼續(xù)裝配，浪費(fèi)了大量的人力物力。在實(shí)際生產(chǎn)中螺柱焊焊接質(zhì)量檢驗(yàn)除了外觀目視檢驗(yàn)，沒有很好且有效的無損檢驗(yàn)方法，因此如何保證生產(chǎn)過程中螺柱焊質(zhì)量成為生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的關(guān)鍵[3]。由于篇幅問題，此篇僅對(duì)偏弧問題作出探討，下表即為列出的偏弧的幾大影響因素，見表1：

2.2 螺柱焊偏弧的質(zhì)量改進(jìn)

下文將根據(jù)人機(jī)料法環(huán)五大因素展開，就螺柱焊偏弧問題進(jìn)行探討。

2.2.1 人員方面因素

人員熟練度

螺柱焊操作人員熟練度差異對(duì)螺柱焊的焊接影響非常大，由于員工操作的不確定性，熟練度不同的員工甚至同一員工在不同時(shí)間段進(jìn)行的操作都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生有較大的影響。因此現(xiàn)場人員盡量采用熟練工，并盡可能縮短員工的操作時(shí)間，使人員對(duì)結(jié)果的影響最小化。

2.2.2 機(jī)械設(shè)備方面因素

①導(dǎo)套與焊接面不垂直

在夾具設(shè)計(jì)規(guī)范中，螺柱焊導(dǎo)套法線應(yīng)與焊接面垂直，而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于螺柱所在平面與基準(zhǔn)坐標(biāo)面有一定的夾角，因此加工誤差便不可避免地導(dǎo)致螺柱焊導(dǎo)套與板件焊接面不垂直。而根據(jù)拉弧式螺柱焊原理可知，在未垂直引弧（螺柱與板件夾角超過90±5°）時(shí)，由于距離超出電弧引弧的極限長度，會(huì)導(dǎo)致引弧的電流分布會(huì)向會(huì)另一端移動(dòng)，電弧的分布不均，熔池偏移產(chǎn)生偏弧現(xiàn)象。采用FARO便攜式三坐標(biāo)對(duì)夾具進(jìn)行標(biāo)定，在保證了導(dǎo)套位置準(zhǔn)確的同時(shí)也保證了導(dǎo)套垂直度的要求。

②螺柱焊槍與導(dǎo)套配合過松

由于螺柱焊槍相對(duì)導(dǎo)套為活動(dòng)件，因此在設(shè)計(jì)時(shí)采用間隙配合，為了便于插拔，在夾具設(shè)計(jì)規(guī)范中定義導(dǎo)套內(nèi)徑比焊槍外徑大0.5mm。而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于使用次數(shù)的增加，螺柱焊槍及導(dǎo)套均會(huì)發(fā)生不同程度的磨損，此時(shí)螺柱焊槍與導(dǎo)套之間的間隙便會(huì)大大增加，焊槍放入導(dǎo)套后無法保證相對(duì)垂直的焊接，同樣會(huì)導(dǎo)致偏弧的發(fā)生。因此，在生產(chǎn)過程中對(duì)夾具及設(shè)備的點(diǎn)檢是非常重要的，這能在很大程度上排除此項(xiàng)因素對(duì)偏弧的影響[4]。

③接地電纜設(shè)置不合理

由于螺柱焊焊接過程有為瞬時(shí)的大電流，在生產(chǎn)中，電流產(chǎn)生的磁場會(huì)逐漸將夾具磁化。由于夾具的不對(duì)稱性使得各處磁化強(qiáng)度不一，因此需要通過接地電纜來減弱磁化的影響。在驗(yàn)證過程中發(fā)現(xiàn)，接地電纜的位置也對(duì)偏弧有著較大的影響，具體體現(xiàn)在：在采用單根接地電纜的情況下，發(fā)生偏弧的次數(shù)明顯高于采用兩根接地電纜的情況。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場驗(yàn)證得出第兩根接地電纜的位置應(yīng)盡可能設(shè)置在螺柱偏弧的那一側(cè)，削弱因夾具磁化而造成的偏弧問題的發(fā)生。

④磁偏吹

螺柱焊導(dǎo)套基本為整圓形，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在焊接過程中，磁場為均勻?qū)ΨQ的狀態(tài);而部分導(dǎo)套由于空間結(jié)構(gòu)受限，需要切除部分加以避讓此類結(jié)構(gòu)，因此，這些導(dǎo)套在通電時(shí)形成的磁場便會(huì)疏密不均。在這不均勻的磁場影響下，螺柱在引弧時(shí)電弧也會(huì)受到一定量的偏移，從而形成磁偏吹。因此，減弱磁場的作用也能減少磁偏吹發(fā)生的可能。常用的導(dǎo)套材料有尼龍、銅、鐵、不銹鋼等，經(jīng)過驗(yàn)證，銅導(dǎo)套與鐵質(zhì)導(dǎo)套均會(huì)產(chǎn)生較大的磁場，導(dǎo)致磁偏吹;而尼龍導(dǎo)套、不銹鋼導(dǎo)套產(chǎn)生的磁場較小，可有效防止磁偏吹的產(chǎn)生。而尼龍導(dǎo)套因?yàn)椴馁|(zhì)過軟，長期使用后磨損比較嚴(yán)重，也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)套與焊槍配合過松，重新產(chǎn)生磁偏吹。因此，選用不銹鋼作為螺柱焊導(dǎo)套的材料能長期有效地預(yù)防磁偏吹。

⑤螺柱焊槍的選型

螺柱焊槍頭部一般有三個(gè)小爪子作為為保持槍體垂直度的機(jī)構(gòu)。三點(diǎn)確定一個(gè)平面，螺柱焊槍通過這三個(gè)點(diǎn)來保證螺柱與接觸面的垂直度，當(dāng)其中一個(gè)爪子有磨損或是經(jīng)長期使用后粘連了飛濺的焊渣，也會(huì)導(dǎo)致焊槍不垂直。而焊槍不垂直會(huì)直接導(dǎo)致偏弧的產(chǎn)生，因此需及時(shí)修復(fù)及清理接觸點(diǎn)，保證接觸點(diǎn)的可靠性。現(xiàn)有部分螺柱焊槍爪子部分為一個(gè)圓圈，這種結(jié)構(gòu)增大了螺柱焊槍與工件的接觸面，減小了螺柱偏斜的可能性。