正确选用螺柱焊机 确保车身焊接质量

0 前言

随着我国汽车工业的发展， 在轿车车身上越来越多地采用了欧美系车型通用的受力不大但能固定车身装饰件或功能件的螺柱， 这些螺柱通过螺柱焊机焊接到车身钣金件上 。而螺柱焊接质量的好坏直接影响到后续工序的装配 、车身的使用质量和耐久性，所以在车身焊接过程中， 螺柱焊质量的控制尤为重要 。

1 汽车车身钢板的特点和对螺柱焊

接的基本要求

汽车车身钢板的特点： 

(1)钢板薄；

(2)有些钢板表面有涂层；

(3)钢板表面有油污 。

对螺柱焊接的基本要求：

(1)焊接螺柱直径一般为 M3～ M10；(2)有较好的牢固度和抗拉性； (3)有较好的耐久性 。

2 螺柱焊机的选择

针对汽车车身钢板的特点和对螺柱焊接的基本要求，必须正确选择适合用于汽车车身焊接的螺柱焊机 。

针对车身用 M3～ M10的螺柱，焊接方式有电容储能式和拉弧式两种 。电容储能式焊接的不足是工件与焊钉的接触面未经过燃烧清理， 有杂质存在，易氧化；工件与焊钉之间未能充分熔化和熔合； 因此焊接的牢度不够， 耐久性差， 更不适合有涂层的工件焊接 。而拉弧式焊接则是通过工件与焊钉之间的引弧燃烧， 清理工件的表面涂层和杂质后， 再焊接焊钉，使得工件与焊钉之间充分熔合， 通过金相检测，除发现有少量的气孔外， 很难发现两者之间的焊痕，经过长期腐蚀也不会发现 。图 1为国产拉弧式螺柱焊机焊接的工件经强酸腐蚀后的焊钉剖面 。

使用拉弧式焊接方法焊接的螺柱， 强度高 、耐久性好，适用于带涂层工件的焊接 。

由于轿车车身的焊接螺柱， 除强度要求外，还要求有 15年以上的耐久性，即焊接的焊钉使用 15年后也不能与工件脱落， 再加上大部分汽车车身使用镀锌板材，因此，汽车生产中主要采用拉弧式螺柱焊机焊接螺柱 。

虽然轿车车身的螺柱焊接一般使用拉弧式螺柱焊机，但并不是所有拉弧式螺柱焊机都可以用于焊接车身的螺柱 。其主要原因是： 拉弧式螺柱焊机有长周期和短周期 。长周期螺柱焊机只适合焊接母材较厚的工件，用于母材较薄的工件时容易烧穿； 而汽车车身的钢板都较薄， 现在有的汽车厂家使用的钢板，经过冲压拉伸后， 最薄已经不足 0．6 mm，因此必须采用短周期拉弧式螺柱焊机焊接， 且必须是对焊接电流和焊接时间控制精度极高的螺柱焊机才行，否则就会烧穿钢板 。控制精度不高的短周期螺柱焊机同样不能满足汽车车身对螺柱焊接的需要 。因此，研究了专门用于汽车车身焊接的螺柱焊机， 如：EMHART(TUCKER)、NELSON 和深圳鸿 栢科技的国产螺柱焊机等 。

3 在吉利帝豪轿车选择螺柱焊机过程中的体会

吉利帝豪车型车身上共有 3 种规格螺柱 (M6× 16 ，M6× 20，M6× 30) 共计 45 个，分别位于发动机舱 、前后地板等 。

开始建厂时，由于对国产螺柱焊机不够了解， 而进口的 EMHART(TUCKER)、NELSON 螺柱焊机价格又太高，于是车间内采用德国某进口品牌手动拉弧式螺柱焊机 。它的最大焊接电流 800 A；可调电流50～ 750A；焊接时间 20～ 600ms(可调 )；输出工频电
流，采用晶闸管控制 。由于该品牌的螺柱焊机不是专门针对汽车生产用的螺柱焊机， 对于焊接较厚的板材还好，而对于焊接 1．0 mm 以下厚度的板材， 就暴露出不少问题 。如焊接直径 M6 的螺钉，其螺钉的法兰直径为 M8，而该机器的最大电流为 750 A，只能靠延长焊接时间来实现焊接 。其结果是虚焊严重， 在总装过程中掉钉率高； 在焊接工件的背面出现凸包一直无法避免， 且烧穿的频次较高 (根据现场统计，5％的频次出现烧穿， 需要进行 CO 2 气保焊进行修补)。焊接参数经过厂家多次调整都不理想， 以至于在螺柱焊工位专门配备了一台 CO 2 气保焊机 。

为了解决螺柱焊机的虚焊和焊穿问题， 吉利汽车公司咨询了多个汽车生产厂家 。当得知一汽大众、奇瑞汽车等厂家都在使用国产螺柱焊机后， 公司于 2010 年 3 月购进了国产品牌的轿车车身专用螺柱焊机 。该机器采用 IGBT逆变技术和 DSP数字控制技术；彩色显示屏， 中英文菜单， 触摸屏操作； 频率20kHz；最大焊接电流 1 500 A。该螺柱焊机对焊接电流和焊接时间的控制十分精确 。从实际焊接效果来看，采用国产的汽车车身专用螺柱焊机焊接后， 工件背面的凸包现象有了明显改善， 试用一个多月来，工件没有烧穿现象发生， 焊接后的螺钉也不再需要 CO 2 气保焊机补焊， 大大减少了工人的劳动强度，提高了工件的焊接质量 。