影響螺柱焊焊接效果因素的研究

孫堅(jiān)強(qiáng)，李智阿，張超

奇瑞汽車股份有限公司 安徽蕪湖 241006

螺柱焊是將螺柱一端與板件（或管件）表面接觸，通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱一定壓力完成焊接的方法。目前已大量應(yīng)用在車身焊接中，螺柱在車身中的主要作用有固定線束、內(nèi)飾、地毯等。手動(dòng)螺柱焊的基本操作流程是：人工裝釘→焊槍帶釘壓到焊接位置→指示燈亮起后按下按鈕→焊接開(kāi)始執(zhí)行先導(dǎo)階段→執(zhí)行焊接階段→執(zhí)行下落時(shí)間→執(zhí)行頂鍛階段→焊接結(jié)束。其中，手工螺柱焊接會(huì)影響焊接質(zhì)量，主要因素有螺柱伸出的長(zhǎng)度、先導(dǎo)電流、先導(dǎo)時(shí)間、焊接電流、焊接時(shí)間、頂鍛電流、頂鍛時(shí)間及下落時(shí)間。根據(jù)能量的公式Q=I2Rt，可以知道電流和時(shí)間對(duì)焊接熱量的輸入都是正影響，電流和時(shí)間越大，焊接輸入的熱量就越高。本文主要研究螺柱伸出的長(zhǎng)度、下落時(shí)間和后頂蓋壓簧松緊度對(duì)焊接效果的影響，研究的參數(shù)和焊接效果只做對(duì)比參考，并不作為實(shí)際生產(chǎn)的參數(shù)。

手動(dòng)螺柱焊焊接過(guò)程

只有了解手動(dòng)螺柱焊槍工作的原理，才能真正了解每個(gè)可調(diào)節(jié)參數(shù)的意義，對(duì)每個(gè)階段的參數(shù)進(jìn)行充分的分析。

（1）先導(dǎo)階段 釘子接觸板件短路1～2ms起弧后所執(zhí)行的階段。先導(dǎo)階段的作用是對(duì)板材進(jìn)行預(yù)熱，清理板材表面的輕微污物。

（2）焊接階段 執(zhí)行完先導(dǎo)階段，在到達(dá)最高點(diǎn)下落之前所執(zhí)行的階段。焊接階段的作用是使釘子與板材融化，做好粘連準(zhǔn)備。

（3）下落時(shí)間 執(zhí)行完焊接階段后下落的階段。

（4）頂鍛階段 下落接觸板件后，所執(zhí)行的階段。頂鍛階段的作用是促進(jìn)釘與板材接觸后的熔融。

研究思路

本次使用手動(dòng)螺柱焊槍，因?yàn)樘針尭叨葏?shù)沒(méi)有實(shí)際意義，所以本次不做研究。而常用的手動(dòng)螺柱焊槍和自動(dòng)螺柱焊槍的區(qū)別主要在此，只要了解了手動(dòng)螺柱焊槍的調(diào)節(jié)，自動(dòng)螺柱焊槍參考即可。設(shè)置如下幾組參數(shù)互為對(duì)照組。

1）固定后頂蓋壓簧松緊度為緊，分別設(shè)置3種螺柱長(zhǎng)度，固定焊接電流和時(shí)間等。

2）固定后頂蓋壓簧松緊度為松，分別設(shè)置3種螺柱長(zhǎng)度，固定焊接電流和時(shí)間等。

3）固定螺柱長(zhǎng)度及后頂蓋壓簧松緊度，分別設(shè)置3種下落時(shí)間。

4）設(shè)置3種焊接電流，通過(guò)調(diào)整螺柱長(zhǎng)度以及后頂蓋壓簧松緊度，驗(yàn)證能否達(dá)到類似的焊接效果。

試驗(yàn)參數(shù)與驗(yàn)證

1.試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置

根據(jù)研究的思路設(shè)置了四組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1～表4。

表1 第一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 第二組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 第三組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 第四組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)過(guò)程中，第一組～第四組試驗(yàn)狀態(tài)如圖1～圖4所示，每圖中從左往右依次對(duì)應(yīng)各組的1#、2#、3#參數(shù)（第四組試驗(yàn)過(guò)程中，為能達(dá)到類似的焊接效果，微調(diào)了焊接時(shí)間）。

圖1 第一組試驗(yàn)狀態(tài)

圖2 第二組試驗(yàn)狀態(tài)

圖3 第三組試驗(yàn)狀態(tài)

圖4 第四組背面試驗(yàn)狀態(tài)

3.檢驗(yàn)狀態(tài)

試驗(yàn)參數(shù)的扭矩檢驗(yàn)和破檢情況如圖5所示。不同的設(shè)備和生產(chǎn)狀態(tài)，試驗(yàn)參數(shù)僅做參考，試驗(yàn)的目的主要是為了指導(dǎo)調(diào)試和日常的維護(hù)。

圖5 扭矩檢驗(yàn)和破檢情況

過(guò)上述試驗(yàn)可以看出：

1）其他參數(shù)不變僅調(diào)節(jié)螺柱長(zhǎng)度時(shí)，螺柱伸出越短焊接效果越強(qiáng)，反之越弱。

2）其他參數(shù)不變僅調(diào)下落時(shí)間時(shí)，下落時(shí)間越短焊接效果越強(qiáng)，反之越弱。

3）其他參數(shù)不變僅后頂蓋壓簧松緊度時(shí)，后頂蓋壓簧越松效果越強(qiáng)，反之越弱。

結(jié)語(yǔ)

在調(diào)試過(guò)程中即使不同的焊接電流，也可以達(dá)到相同的焊接效果。當(dāng)人員技能水平較高時(shí)可以采用軟規(guī)范來(lái)焊接，這樣可以降低飛濺，延長(zhǎng)設(shè)備備件的使用壽命降低成本，降低維護(hù)次數(shù)。如果人員操作技能不足，可采用硬規(guī)范，在一定程度上彌補(bǔ)人員技能不足的狀況，但是此時(shí)飛濺可能增大，進(jìn)而縮短了設(shè)備備件的使用壽命，并且需要頻繁對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)清理，否則依然會(huì)導(dǎo)致焊接不良。