白車身焊點(diǎn)飛濺解決方法探討
- 2017-02-08 11:54:00
- sawchina 原創(chuàng)
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1 引言
隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，電阻焊技術(shù)因其熔核形成時(shí)始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，具備以下優(yōu)點(diǎn)：冶金過程簡(jiǎn)單、熱影響區(qū)小、變形與應(yīng)力??；無需焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、乙炔和氬等焊接耗材，焊接成本低；操作簡(jiǎn)單；生產(chǎn)率高，噪聲小且無有害氣體。電阻焊方法分點(diǎn)焊、縫焊、凸焊和對(duì)焊四種，其中點(diǎn)焊應(yīng)用最多，但點(diǎn)焊過程中所產(chǎn)生的飛濺對(duì)白車身外表面質(zhì)量影響很大，需投入大量的人力進(jìn)行打磨，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度；飛濺還有礙于環(huán)境保護(hù)與安全，還會(huì)使核心液態(tài)金屬量減少，降低了機(jī)械性能。所以在生產(chǎn)過程中，要盡量避免飛濺的產(chǎn)生。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)點(diǎn)焊飛濺的整治方法進(jìn)行探討。
2 電阻點(diǎn)焊飛濺產(chǎn)生的原因分析
點(diǎn)焊是焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的電阻焊方法。在點(diǎn)焊過程中，由焊件貼合面或電極與焊件表面間噴出微細(xì)熔化金屬顆粒的現(xiàn)象被稱為“點(diǎn)焊飛濺”或“點(diǎn)焊噴濺”。
圖1點(diǎn)焊塑性環(huán)
在點(diǎn)焊加熱過程中，液態(tài)熔核周圍的高溫固態(tài)金屬，在電極壓力作用下產(chǎn)生塑性變形和強(qiáng)烈再結(jié)晶而形成塑性環(huán)。在通電加熱階段，它始終處于“產(chǎn)生、擴(kuò)展，部分轉(zhuǎn)化為液態(tài)熔核”這一動(dòng)態(tài)變化過程，即先于熔核形成且始終伴隨熔核一起變大，見圖1。它的存在可防止周圍氣體侵入和保證熔核液體金屬不至于沿板縫被擠出形成飛濺。如果加熱過急，而周圍塑性還未形成，被急劇加熱的接觸點(diǎn)由于溫度上升極快，使內(nèi)部金屬氣化，便以飛濺形式向板間縫隙噴射，成為前期飛濺。形成最小尺寸熔核后，繼續(xù)加熱，熔核和塑性環(huán)不斷向外擴(kuò)展，當(dāng)熔核沿徑向的擴(kuò)展速度大于塑性環(huán)擴(kuò)展速度時(shí)，則產(chǎn)生后期飛濺。如果熔化核心軸向增長(zhǎng)過高，在電極壓力作用下也可能沖破塑性環(huán)向表面噴射而形成外部飛濺，如圖2、圖3所示。因此，產(chǎn)生飛濺的根本原因就是由于塑性環(huán)破裂或不完整，使之失去了對(duì)熔池金屬的包容作用。
圖2前期噴射內(nèi)飛濺 圖3后期噴射外飛濺
3 點(diǎn)焊飛濺的影響因素通過對(duì)點(diǎn)焊飛濺產(chǎn)生原因的分析，可知點(diǎn)焊飛濺產(chǎn)生主要有前期噴射內(nèi)飛濺，和后期噴射外飛濺，飛濺產(chǎn)生的影響因素主要有以下幾個(gè)方面：
3.1外界因素的影響
（1）工件表面有油污、雜質(zhì)等異物時(shí)會(huì)造成焊接時(shí)接觸電阻增大，因而發(fā)熱量加大，造成熔池金屬飛出焊接區(qū)，形成飛濺。
（2）上下電極不對(duì)中或電極與工件不垂直，造成焊點(diǎn)扭曲，這時(shí)塑性環(huán)不密封，熔池金屬易飛出，形成飛濺。
（3）邊緣焊時(shí)塑性環(huán)不完整，在靠近邊緣一側(cè)為塑性環(huán)的最薄弱部分，在焊接時(shí)熔核金屬很容易從該處噴出形成飛濺。
（4）電極異常磨損也會(huì)造成飛濺。
圖4焊接電流與壓力的關(guān)系
3.2焊接工藝參數(shù)的影響1）焊接電流過大，使加熱過于強(qiáng)烈，這時(shí)因?yàn)槿鄢亟饘偌眲∨蛎?，從而沖出塑性環(huán)，產(chǎn)生飛濺。
2）焊接壓力過小，由于焊接區(qū)金屬的塑性變形范圍及變形程度不足，造成因電流密度過大而引起加熱速度大于塑性環(huán)擴(kuò)展速度，從而產(chǎn)生嚴(yán)重飛濺。
4 降低點(diǎn)焊飛濺的方法
4.1對(duì)于外界影響因素的整治方法
1）對(duì)于工件表面的油污、雜質(zhì)等異物，焊前對(duì)焊件表面進(jìn)行清理，一般用軟布進(jìn)行擦拭清除表面雜質(zhì)。
2）對(duì)于電極不對(duì)中的問題，可以通過調(diào)整焊槍電極桿的對(duì)中性來解決。
3）對(duì)于邊緣焊，如果是由于焊點(diǎn)位置偏差產(chǎn)生的，可以通過調(diào)整焊接手勢(shì)，注意焊點(diǎn)位置不要太靠邊，避免邊緣焊點(diǎn)的產(chǎn)生，如果是由于板材錯(cuò)位而造成焊接搭接邊不齊而造成的邊緣焊，可通過調(diào)整焊接工裝，使焊接搭接邊平齊而避免邊緣焊點(diǎn)的產(chǎn)生。
4）在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于電極異常磨損造成的飛濺，可以通過定期更換電極帽的方法來解決。
4.2焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化
點(diǎn)焊時(shí)，各焊接工藝參數(shù)的影響是相互制約的，當(dāng)電極材料、端面形狀和尺寸選定以后，焊接參數(shù)的選擇主要是考慮焊接電流、焊接時(shí)間及電極壓力這三個(gè)參數(shù)，是形成點(diǎn)焊接頭的三大要素，其相互配合可有兩種方式。
1）焊接電流和焊接時(shí)間的適當(dāng)配合以反映焊接區(qū)加熱快慢為主要特征。有硬規(guī)范（大焊接電流，小焊接時(shí)間）和軟規(guī)范（小焊接電流，大焊接時(shí)間）兩種規(guī)范。
2）焊接電流和電極壓力的適當(dāng)配合以焊接過程中不產(chǎn)生噴濺為主要特征。如圖4所示為飛濺臨界曲線，曲線左半?yún)^(qū)為無飛濺區(qū)，這里焊接壓力FW大而焊接電流I小，但焊接壓力選擇過大會(huì)造成固相焊接（塑性環(huán)）范圍過寬，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。曲線右半?yún)^(qū)為飛濺區(qū)，因?yàn)殡姌O壓力不足，加熱速度過快而引起飛濺，使接頭質(zhì)量下降和不能安全生產(chǎn)。當(dāng)將參數(shù)選在噴濺臨界曲線附件（無飛濺區(qū)內(nèi)）時(shí)可獲得最大熔核和最高拉伸載荷。同時(shí)，由于降低了焊機(jī)機(jī)械功率，也提高了經(jīng)濟(jì)效果。
下面通過生產(chǎn)中實(shí)例來驗(yàn)證，通過優(yōu)化焊接工藝參數(shù)可降低焊接飛濺的產(chǎn)生。
板材組合：厚度為（δ0.8＋δ1.0＋δ1.2）mm鍍鋅鋼板；初始參數(shù)：焊接電流IW＝1000A，焊接時(shí)間TW＝12周；焊接壓力FW＝2.45kN。存在的問題：焊接飛濺大。產(chǎn)生的原因：板材配合間隙較大以及加熱速度過快造成飛濺的產(chǎn)生。解決過程如附表所示。
附表 焊接飛濺解決過程
| 焊接方式 | 焊接壓力/kN | 焊接電流/A | 焊接時(shí)間/周 | 焊接脈沖數(shù)/個(gè) | 飛濺 狀態(tài) |
| 焊接脈沖 | 2.45 | 10000 | 12 | 1 | 大 |
| 焊接脈沖 | 2.45 | 9500 | 2 | 2 | 大 |
| 焊接脈沖 | 2.45 | 3500 | 5 | 1 | 較小 |
| 焊接脈沖 | 8800 | 5 | 3 | ||
| 焊接脈沖 | 3 | 3500 | 5 | 1 | 輕微 |
| 焊接脈沖 | 8500 | 5 | 3 |
通過附表可以看出，通過增加焊前預(yù)熱脈沖，可降低焊接開始的焊接區(qū)金屬中的溫度梯度，避免金屬瞬間過熱而產(chǎn)生飛濺；采用軟規(guī)范，加熱平穩(wěn)，焊接質(zhì)量對(duì)規(guī)范參數(shù)波動(dòng)的敏感性低，焊點(diǎn)強(qiáng)度穩(wěn)定，溫度分布平緩、塑性區(qū)寬，在壓力作用下易變形，可減少熔核內(nèi)飛濺；同時(shí)通過適當(dāng)增大電極壓力，可克服由于板材配合間隙過大所引起的壓力波動(dòng)對(duì)焊接加熱的影響，保證加熱速度盡量與塑性環(huán)的擴(kuò)展速度相同，避免嚴(yán)重的飛濺產(chǎn)生?？梢钥闯鐾ㄟ^優(yōu)化焊接參數(shù)，可以顯著降低飛濺的產(chǎn)生。
5 結(jié)束語
生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中點(diǎn)焊飛濺產(chǎn)生的原因和影響因素主要有：焊件表面的油污和雜質(zhì)；焊槍上下電極不對(duì)中或電極與焊件表面不垂直造成焊點(diǎn)扭曲；邊緣焊點(diǎn)；電極異常磨損及焊接參數(shù)設(shè)置不佳等。相對(duì)應(yīng)的焊接飛濺的整治方法主要有：注意清除零件表面的油污和雜質(zhì)；避免扭曲焊點(diǎn)和邊緣焊點(diǎn)的產(chǎn)生；定期更換電極帽；優(yōu)化焊接參數(shù)。
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