轿车白车身螺柱焊焊接工艺

随着汽车工业的不断发展，人们对螺柱焊的认识更加深化，螺柱焊技术得到了更广泛的应用和更快的发展。螺柱焊接技术发展到今天，已经成为西方发达国家的一种基本的热加工方法，螺柱 （焊钉） 的焊接大约 80％ 以上是通过螺柱焊机完成的 。 轿车车身与车内各个部件 、 仪表 、装饰件之间主要是靠焊接在车身上的各类螺柱和销钉连接固定的 ， 每辆车上的焊接螺柱和销钉有数百个 ，螺柱焊之所以得到如此快速的发展和利用 ，主要是由其焊接特点所决定的 。

（ 1 ） 焊接在瞬间完成 ， 提高了焊接工作效率 ；

（ 2 ） 材料的适应性强 ， 可适用于多种金属材质 ；

（ 3 ） 热影响区小 ， 焊接母材变形小 ；

（ 4 ） 操作简单 ，焊接工人经过简单培训即可操作 。将金属螺柱或类似的其他金属紧固件 （栓、 钉等 ）焊到工件上去的方法叫做螺柱焊 。 螺柱焊机按照焊接原理分为电弧螺柱焊机和电容放电螺柱焊机两大类 ，前者以弧焊整流器作为电源进行焊接 ， 后者则以电容器贮存的能量瞬间放电而进行焊接 。汽车中螺柱和螺钉焊接选用的是电容放电拉弧螺柱焊机 。 主要是由于

电容放电拉弧式螺柱焊机自身特点决定的。

1 焊接工艺参数及影响焊接的因素

在汽车生产中 ， 由于受到现代化生产线及批量生产的需求 ， 电容放电拉弧式螺柱焊在汽车行业中得到了很大的发展 。

焊接黑色金属时 ， 采用 “直流正接 ”，这样可以增加熔深 。 因为焊接时 ， 阳极的温度高于阴极的温度 。 若焊接铜 、 铝及其合金时 ， 则应 “直流反接 ”，这样可以利用正离子的轰击雾化作用 ， 清除工件表面的氧化层 ， 提高焊接质量 。

电容放电螺柱焊机的焊接热输入由充电电压 、 放电电流与放电时间决定 。 放电电流随充电电压而变化 ， 成正比关系 ， 放电时间由设备本身给定 。 采用电容放电螺柱焊时 ， 要根据被焊螺柱的材质 、 螺柱直径和选用的焊接方法确定工艺要求 ， 螺柱直径越大 ， 所需的放电电流越大 ， 相应的充电电压越高 （图 1 ），从而确定充电电压值 ， 调节好充电电压值就确定了焊接热输入 。 为了保证良好的螺柱焊质量 ，需要制定合理的参数以满足要求 。 下面以 M5 mm× 14．2 mm 的螺柱焊接为例 ， 介绍工艺参数及参数对焊接质量的影响 。

1．1 试验条件及方法

1.1.1 设备的选择

焊机 ： Emhart 电容放电拉弧螺柱焊机 ；

焊枪 ： PK650 ；

其他 ： 100 mm× 400mm× 1．0 mm 的 DC01 钢板 ；M5 mm× 14．2 mm 的螺柱 。

1．1.2 参数的选择  

依据经验公式 I w ＝ 焊接面直径 × 110 （ A ）， t w ＝I w ×0． 04 （ ms ），确定 3 组参考数据 ：

①540 A ， 35 ms ；

②580 A ， 25 ms ；

③620 A ， 20 ms 。

根据焊后的 54 个螺柱质量得出如下结论 ：

（ 1 ） 随着焊接时间的延长 ，合格率在不断地提高 ；

（ 2 ） 在达到某一定数值前 ， 随着焊接电流的增大 ， 不合格数不断地增加 ， 而后随着焊接电流的继续增大 ，不合格率在不断地降低 。

通过试验证明 ： 用 M5 mm× 14．2 mm 的螺柱焊接DC01 板材 ， 采用 630 A ， 35 ms 的焊接工艺参数 ， 可以取得满意的焊接质量 。

电容放电拉弧式螺柱焊在充电电压一定的情况下 ，焊接电流和焊接时间合理的搭配可以取得高质量的焊接接头 。

1．2 影响焊接的因素

在生产中 ， 除了确定合理的焊接工艺参数外 ， 焊接质量还与焊枪内螺柱与板件的角度 、 螺柱下降的时间 、 焊枪喷嘴内的清洁度 、 夹持器与防溅套的同心度 、地线接法等有很大的关系 。

1． 2．1 地线接法

地线位置的正确接法对螺柱焊接质量有非常重要的影响 。地线的位置直接影响着螺柱焊的磁偏吹 。 磁偏吹导致螺柱有效贴合的焊接面减小 ，影响焊接接头的强度 。如地线接触不良 ，除了会影响焊接质量 ，还会影响生产的效率 ，因此在接地线时要充分考虑到磁偏吹的问题 。单工位多把焊枪时 ， 接地线 、 测量线可串联也可并联 ； 多工位多电极采用并联 。

1． 2．2 夹持器与防溅套同心度

夹持器与防溅套的同心度影响着螺柱焊接的位置 ，同时 ， 当防溅套与板件垂直接触时 ， 由于不同心会导致螺柱焊偏 ， 螺柱焊接面只有少部分接触 ， 影响焊缝强度 ， 因此 ， 平时要做好充分的保养与检修 ， 保证其同心度 。

1． 2．3 焊枪喷嘴内清洁度等因素

焊枪内 （夹持器 、 防溅套 ） 的清洁度 ， 对螺柱的焊接有一定的影响 ，焊渣的存在影响到手动枪螺柱的装配 、 焊后的螺纹质量等 ， 因此要做好焊枪内的清洁 。螺柱焊在操作时要保证防溅套与所焊板件垂直接触 ，如图 2 所示 。

除了以上的因素外 ， 螺柱的起 、落时间也直接影响到电弧及螺柱焊的质量。

2 螺柱焊的质量检验

螺柱焊在焊接过程一般会出现 ： 一侧熔化、气孔、熔化不完全 （电弧长度不够 ）、烧穿 、 裂纹 、 气孔等缺陷 ， 部分表面质量缺陷通过目视可以清楚地判断 。 对于螺柱焊接头的强度检验一般采用负荷进行检测 ， 依据不同材质弯曲的不同角度 ， 用于检测焊接质量 （图 3 ），检测是否存在虚焊等现象 。

对于低碳钢 ， 用套筒或者皮锤敲击螺柱 ， 使弯曲角度 α＝ 15° 左右 ， 目视检测要求无裂纹 ， 同时检测与工件接触面是否有飞溅 、 孔洞等缺陷 。

对于螺柱焊接头强度 ， 通过拗力扳手或皮锤敲击螺柱 ， 使螺柱弯曲角 α＝ 90° ， 当螺栓从钣金上分离开后 ，观察其熔合状况 ：

（ 1 ） 断裂处在法兰面以下 ， 断面上连有母材金属 ，与法兰面焊接处钣金撕裂 ， 即合格 ；

（ 2 ） 断裂部位在其法兰以上部位 ， 螺柱法兰面留在钣金上 ， 折断出现在螺柱位置 ， 即合格 ；

（ 3 ） 断裂部位出现在焊缝区 ， 断裂端面含有部分母材或无母材金属 ， 呈虚焊或者法兰面熔合不均匀 ，即不合格 。

3 结语

螺柱焊焊接工艺参数的选取 ， 除了要设定合适的充电电压 ， 选取合适的焊接电流和焊接时间外 ， 地线位置 、 夹持器等对螺柱焊焊接质量的影响也较为重要 。 试验证明 ： M5 mm× 14．2 mm 的螺柱 ， 焊接 DC01板材采用 630 A 、 35 ms 的工艺参数可以获得良好的焊接质量 。 随着螺柱焊在汽车整车厂内应用的不断增多 ，螺柱焊的质量也将得到进一步的提高 。