汽车电阻点焊焊接质量的过程控制

汽车电阻点焊焊接质量的过程控制 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 汽车电阻点焊焊接质量的过程控制 企业科技与发展2015年第2期(总第390期) 梁锋，陈伊娜 (上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007) 【摘要】文章对电阻点焊焊接原理、影响焊接质量的因素和焊接过程中保证焊点质量的几条关键要素做了详细的 说明并列举了的实际应用的一些实例，希望能对汽车白车身零部件供应商的焊接过程的提升有所帮助。 【关键词】焊接质量;过程参数 【中图分类号】U463.82【文献 标识 采样口标识规范化 下载危险废物标识 下载医疗器械外包装标识图下载科目一标识图大全免费下载产品包装标识下载 码】A【文章编号】1674-0688(2015) 02-0044-06 Q,I2×R×t随着科技的不断发展，焊接技术和焊接设备也在不断地推 陈出新，各种焊接工艺在汽车车身装配上的应用也越来越多， 尽管如此，电阻点焊因其低成本、高效率的特点，仍旧是车身 装配的主要连接工艺，电阻点焊完成90%以上的车身装配的 工作量。通常一辆轿车车身上有3000,5000个焊点(如图1 所示)，焊接质量的好坏直接影响整车的性能。因此本文主要 探讨汽车车身装配焊接时，如何做好电阻点焊焊接质量的过程 控制。(1 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ )注:Q———产生的热量;I———焊接电流;R———电极间电阻;t———焊接时间。 图2电阻焊接示意图 图1轿车车身焊 点 1电阻点焊的原理 电阻点焊是通过点焊电极对被焊工件施加并保持一定的压 力，使工件稳定接触，然后使焊接电源输出电流通过被焊工件 和它们的接触表面，产生热量，升高温度，熔化接触点局部形 成焊点(如图2所示)。点焊过程的三个阶段如图3所示。图3点焊过程的三个阶段 2影响焊接质量因素对电流无明显影响。 除焊接电流总量外，电流密度也对加热有显著影响。通 过已焊成焊点的分流，以及增大电极接触面积或凸焊时的凸 点尺寸，都会降低电流密度和焊热接热，从而使接头强度显 著下降。2.1焊接电流从 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 (1)可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此在点焊过程中它是一个必须严格控制的参数。引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗 变化。阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在次级回路中引 入了不同量的磁性金属。对于直流焊机，次级回路阻抗变化，2.2焊接电阻接触电阻存在的时间较短暂，一般存在于焊接初期，由两 【作者简介】梁锋(1975—)，本科，上汽通用五菱汽车股份有—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 限公司工艺工程师，研究方向:整车制造工艺;陈伊娜(1983—)，本科，上汽通用五菱汽车股份有限公司冲压工艺及设备资深工程师，研究方向:模具开发的项目管理。 44qiyekejiyufazhan 2015年第2期(总第390期)企业科技与发展 方面原因形成。 (1)工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层，会使电流遭到较大阻碍。过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通。 (2)在表面十分洁净的条件下，由于表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接触点。在接触点处形成电流线的收拢。由于电流通路的缩小而增加了接触处的电阻。 2.3焊接压力 电极压力对两电极间总电阻R有显著影响，随着电极压力的增大，R显著减小。此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因R减小而引起的产热的减少。因此，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低。在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性。电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低。 2.4焊接时间 为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间(强条件，又称硬 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 )，也可采用小电流和长时间(弱条件，也—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 称软规范)。选用硬规范还是软规范，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都有一个上下限，使用时以此为准。超出或低于此限，将无法形成合格的焊点。 2.5焊接电机头 由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因此，电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低。 2.6焊接材料的表面状况 焊接材料表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性，引起焊接质量波动。因此，彻底清理焊接材料表面是保证获得优质焊接质量的必要条件。 3焊接过程中保证焊点质量的几条关键要素 3.1焊点的尺寸 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 选择3.1.1 选择主板厚 两层或三层散件的搭接主导板厚的确定如下:譹訛两层板搭接:选薄的板厚(如图4所示);譺訛三层不同板厚的搭接:选第二薄的板厚(如图4所示);譻訛两件或两件以上板厚相同的两层或三层板的搭接:选其中相同厚度的板厚。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 图4主板厚的 选择 3.1.2焊点直径确定 所列的最小焊点尺寸是基于所确定的主导板厚方根的4倍这一公式得到的，主导板厚的单位为毫米。当焊点尺寸小于表1所规定的最小尺寸，则焊点为不合格焊点。 表1焊点直径确定 薄板尺寸t(mm)焊点直径最小值d min( mm)0.40,0.593.00.60,0.793.50.80,1.394.01.40,1.994.52.00,2.495.02.50,2.99 5.53.0,3.496.03.50,3.996.54.00,4.50 7.0 3.2焊接焊点的工艺布置 焊点必须落在设计位置并满足下列要求。 (1)对有明显产品特征供目视参考的单排焊点样式，端部焊点位于设计位置10mm半径范围外为不合格焊点(明显的产 qiyekejiyufazhan 45 企业科技与发展2015年第2期(总第390期) 品特征必须是可见的切边或其他可辨认的产品特征，且垂直或近似垂直于焊点连线，距端部焊点30mm以内)，如图5所示。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 艺进行适量调整。稳定后进行记录和备案。 3.3.2焊接工艺参数的调整 (1)没有焊接工程师指导或授权，任何人不能进行焊接程序结构的调整。 (2)维修人员在焊接工程师不在场，而现场出现焊接质量问题时，可根据实际情况对焊接参数进行调整。 (3)对维修人员调整后的参数，焊接工程师必须负责审核和跟踪。 3.3.3 图5焊点位置设计要 求 调整记录的管理 (1)焊接参数调整结束后，生产现场负责跟踪并作好记录(焊接质量跟踪单)。 (2)焊接工程师负责解决跟踪出现的问题。 在跟踪周期结束后，质量无问题，由焊接工程师及工段长共同确认后关闭。跟踪文件由焊接工程师归档，保存期限为12个月，并更新原来的焊接程序记录。 (2)对其他焊点位于设计位置20mm半径范围外为不合格焊点，见表3。 (3)在某一焊点样式中(包括单排焊点)，假如相邻焊点的间距超出设计间距20mm，偏离设计位置最远的焊点为不合格焊点。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 3.43.4.1 焊接电机头的确认 标准型电极(如图6所示) 16)用于边缘狭窄焊枪难以达 (1)尺寸小的电极(d, 3.3焊接参数的选择3.3.1 焊接参数的设定 表2焊接参数的设定? 焊接可参照表2、表3SGM的标准，但也需要根据实际工 到的情况，其电极端面较小，所需的电流也较小，不适用于焊接厚板材或高载荷的应用。 (2)尺寸大的电极(d, 16)用于厚度大于1.8mm的板 材，比尺寸小的电极的电流大，有更好的热量特性。 ——— 图6 标准型电 极 3.4.2电机头的修磨更换标准 (1)使用一段时间后，电极端面直径增大，磨损的电极 使 表3焊接参数的设定? —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 第一层板厚(mm)第二层板 厚(mm)第三层板厚(mm)焊接电流(kA)焊接时间(周波) 焊接压力(公斤力) 备注 0.70.8—8.7,13.56,12220,450 — 0.71—8.7,13.56,12220,450— 0.71.2—8.7,13.56,12220,450— 0.80.8—8.7,13.56,12220,450 — 0.81—8.7,13.56,12220,450— 1.21.21.69.5,14.76,12220,450 — 1.21.51.410.03,15.96,12220,450 — 1.41.5—10.3,15.96,12220,450 — 1.41.21.59.5,14.76,12220,450 — 46 qiyekejiyufazhan 2015年第2期(总第390期)企业科技与发展 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 流经电极端面的电流密度减小;电极帽局部磨损会导致焊点不平扭曲，此时需修磨电极头，如图7(a)所示。 (2)电极间轴向间距增加，相比于理想电极电极压力降低，电极帽端面到冷却水还距离太小导致散热过快，热量不足，如图7(b)所示。 图7 需修磨的电极头 3.5设备的过程监控 设备过程监控包括工艺参数的测量以及设备功能性运转的目视评估。 3.5.1工艺参数的监控 (1)每班开班前由专人执行对焊接工艺参数的测量和记录，实测值在规定的工艺参数范围内，方可实施试片焊接检查等工作。 (2)计划内或计划外的停机，在重新开机使用前也必须对焊接参数进行测量和记录。 (3)技术人员应根据测量获得的数据进行定时的分析，对与可预见的设备或电网问题及时地发现，并组织相关部门采取有效的措施。 3.5.2设备功能性运转的目视评估 为保证焊接设备的和工装的正常运转，每班看板前应该进行以下的目视检查。3.5.2.1 工装夹具 (1)定位销不松动，清洁，夹紧器在关夹状态下不松动，不变—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 形。 (2)气路，气阀，气缸不漏气，开关不损坏，气管接头不松动，气管不损坏。3.5.2.2 悬挂焊机 (1)水阀/气阀全部打开，检查循环水是否正常(正常时球浮起)。 (2)焊机以下的气/水管无破损，气管不漏气，水管不漏水。水/气管破损重应及时更换。 (3)电缆与焊钳连接处不松动，绝缘垫片不损坏，电缆不破损。开关有效，开关线不破损。电缆、开关线破损严重及时更换。 (4)钳臂紧固，不磨损(磨损厚度不超过原来尺寸的1/3)，清洁。钳臂电极帽对中，符合工艺要求，焊接动作正常。焊钳的挂钩绝缘垫片不松脱，不磨损，挂钩转角无裂纹。气管，气缸不漏气，不破损。如有破损的及时更换。 (5)平衡器的钢丝绳无断股，平衡器的二次保护绳不松脱，不断股。 (6)焊钳挂钩的紧固螺母不松动，焊钳挂钩磨损厚度不超过原来的1/3。平衡器的钢丝绳、二次保护绳、焊钳挂钩如破损严重及时更换。 4焊接材料的尺寸和表面状况的确认 焊接前要确保焊接使用的材料和尺寸的正确，板件表面无 氧化物、污垢、油和其他杂质，为保证焊接质量做充足的准备。 (1)在焊前必须进行工件表面清理，以保证接头质量稳定。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ (2)清理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。 (3)低碳钢和低合金钢在大气中的抗腐蚀能力较低。因此，这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间的赃物或其他不良导电材料所污染，在电极的压力下，油膜很容易被挤开，不会影响接头质量。故在焊接前应检查焊件表面是否有赃物或被其他不良导电材料所污染。 5焊接质量的检查———试片检查、目视检查、 非破坏检查、破坏检查 5.1试片检查 操作步骤和判定标准:?在规定规格的两块试片搭接处焊三焊点(先焊两边焊点1、2两点，最后焊中间焊点3)，如图8所示;?用辅助手柄拉试片进行观察焊点是否合格，焊缝剥开开后，熔核应留在一块板上，另一板上留下一个小孔，熔核直径应为电极头直径的80%左右，说明焊接质量良好，否则不合格，同时填写检查记录表，如图9所示。 图8在规定规格的两块试片搭接处焊三焊 点 qiyekejiyufazhan 47 企业科技与发展2015年第2期(总第390期) ?凿子无法达到的焊点;?车身外表面，平整度要求较高的焊点—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ (包括铜板焊接);?厚板焊接(GMT,1.4)，包括高强度钢(GMT,1.1)的焊点。 操作步骤: (1)查看工位焊点分布略图确认需凿检部位，如图10所示。 图9观察焊点 是否合格 频次:每班开班的首、中、末实施焊接试片的破坏性检查并记录检查结果，如存在问题，停止作业，及时反馈，由相关负责人给出具体的解决措施。 5.2目视检查 标准:以焊点工艺目视样件或图片为标准。 内容:?清点焊点个数;?检查焊点位置;?检查是否存在不可接收的焊点。 频次:所有焊接零件的所有焊点必须实施100%目视检查。图10确认需凿检部 位 5.3非破坏检查 选点原则:确定检查工位的数量及位置，从而确认该检查工位涉及的焊枪和对应的焊接程序。对于每把焊枪，如果相同板材匹配的同排列焊点，可选取两端和中间的焊点;对于相同焊枪，且相同焊接程序的焊点，可选取接合面焊接要求最高的焊点;此外，可以加入平时检查中缺陷频率较高的焊点，控制风险。以下3种情况焊点不适于进—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 行非破坏检查:(2)将专用的凿子在距离焊点3,6mm处插入一定的深度(与被检查的焊点平齐)，如图11所示。(3)沿焊接方向上下约30?扳动凿子，以检查焊点是否牢固，如图12所示。(4)拔出凿子，用锤子将凿检部位调整还原，如图13所示。(5)在《非破坏性检查表》上记录检查情况，发现异常焊点则在《焊点非破坏检查问题记录表》上，记下问题焊点编号 图11用专用的 凿子插入 图12检查焊点 是否牢固 48qiyekejiyufazhan 2015年第2期(总第390期) 企业科技与发展 图13调整还原凿检部 位 和问题，并立即报告班组长组织返修，并追溯至前一次检查后的合格产品(如图14所示)。 批一次，持续到工艺能力得到论证并书面成文。工艺能力由连续三次破坏性检查达到要求来衡量。之后，每种零件总成的破坏性检查频率可以减少为每月一次。合格率要求必须大于主机厂，关键焊点100%，非关键焊点99%。 6员工的工作质量 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 焊接质量的控制与员工的操作是密不可分的，好的焊接质 量是每个员工共同努力的结果，员工应该做到以下方面。 图14 问题焊点检查情况 (1)严格按SOS/JIS操作，是焊点质量的保证。(2)认真做质量检查，预防重大质量问题的产生。(3)焊钳如钢枪，要细心保养，勤于修整和更换电极头。(4)努力学习焊接技能，学会如何防止缺陷的产生。总之，我们从电阻点焊的工作原理分析到了影响电阻点焊焊接质量的因素，又根据这些影响焊接质量的因素分析了焊接过程中保证焊点质量的几条关键要素，并对这些关键要素进行了详细的分析和如何在实际的生产活动中应用，这些都是笔者和同事在从事多年的汽车白车身焊接的工作中，在不断地学习的基础上总结出来的，如果所有的白车身及白车身零部件的焊接能严格地按照以上的内容来监控焊接的过程控制，相信我们的焊接质量一定会跃上一个新台阶，为整车性能做好根基性的保证。 频次:关键焊点1次/1h，非关键焊点1次/2h。 5.4破坏检查5.4.1 主机厂频次 在试生产阶段，TRYOUT时对各分总成进行一次破坏性检查，要求合格率为95%，NS和S的各批次做一次整车破坏性检查，合格率为98%。如果在S阶段，连续3次焊接合格率在98%以上，则可改为两个批次(仅指在S阶段)做一次整车破坏性检查。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 在正式生产阶段，开始按每周1次整车破坏性检查进行，要求合格率为98%;如连续3次保持焊接合格率在98%以上，则整车破坏性检查可改为每个月1次(如在S阶段最后3次的焊接合格率连续在98%以上，则可跳过该阶段，直接进入每月1次的检查频率);之后，如连续3次保持焊接合格率在99%以上，则整车破坏性检查可改为每3个月1次。对2种以上产品共线生产可适当降低检查频次，但不得低于每产品每6个月1次的焊接破坏性检查要求。 参考文献 ,1,BTSGMWJ0401—2008，电阻点焊检验标准及返修流程,S,2,SGM焊接工艺控制流程,S5.4.2制造工厂频次 ,责任编辑:黄庆发 , 生产开始阶段，每个总成零件的破坏性检查频率至少为每 qiyekejiyufazhan 49 ——————————————————————————————————————