車身點焊焊接工藝的關鍵技術研究畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 電極工作端面銅與鍍層金屬形成金屬間的化合物合金。與低碳鋼板相比較，鍍鋅鋁鋼板合適的焊接電流范圍小。綜上所述，鍍鋅鋼板實用的點焊范圍明顯小于低碳鋼板，并且操作具有一定的難度。A. 加強控制鍍鋅鋼板點焊工藝的具體參數值，由于鍍鋅層使得焊接接觸面電阻減小，接觸面增大，焊接電流需要提高一定程度來達到與低碳鋼板同樣大小的熔核。同理焊接時間也要做出相應的提高，為了避免焊接時發生飛濺，鍍鋅板焊接時電極壓力需要比低碳鋼板增加百分之二十左右。典型的規范參數如圖所示其中t1預壓時間（10）、t2預熱電流斜坡上升時間（2）、t3預熱電流時間（4）、t4兩電流之間的間隙時間（4）、t5焊接電流時間（9）、t6壓力維持時間（6）、t7循環間休止時間（8）I1預熱電流、I2焊接電流，實時監測焊接參數，提高焊接質量。我國在這個方面要多吸取國外的經驗，新一代的焊機控制系統是以功能極其強大的微處理為基礎，通過實時監測焊接參數變化和焊核形成過程來監測每一個焊點。在焊接循環過程中，鋁合金的電阻點焊工藝首先是將焊件裝配好并且施加電極壓力，接著再通過電流，當電流通過焊件時會產生電阻熱，此時兩個工件之間的接觸面上的材料在受熱之后立即發生熔化形成熔核，再經過一段時間之后撤去電流，此時熔核將會凝固形成焊點實現焊件之間的連接，此時電極壓力還要繼續保持一段時間，這樣才可以達到保證焊接質量的效果。最后撤去電極壓力，焊接循環到此結束。鋁合金在電阻點焊的過程中，由于電極發熱需要冷卻。[17]A. 鋁合金的導熱和導電性能好，必須采用大電流，短時間的通電的方法。對焊接電源提出了比較高的要求。B. 鋁合金屈服強度低，凝固收縮率大，點焊過程中經常會出現微小的空洞，裂紋等一些不連續缺陷和壓痕過深的現象。C. 鋁合金表面的高熔點、高電阻率、非均勻性的致密氧化膜，導致接觸面電阻變大，當通過的電流比較大時，往往會出現飛濺的現象。D. 在高溫的情況下容易出現急劇軟化由于鋁合金材質的特殊性，在點焊鋁合金時一般選擇大電流、短時間通電并且施加高壓的焊接規范[10]。但是為了提高焊接的質量，我們還可以選擇采用附加調節波峰和波谷的電流波形。這樣做主要是為了能夠盡量減小點焊接頭強度的波動，從而防止飛濺和減少粘電極現象發生。波谷電流通常是為了衰減電流，鋁制較硬的可以熱處理強化合金，采用這個方法來緩冷。這樣可以防止焊核中經常出現的縮孔和裂紋。在工廠生產的實際運用中還經常采用比焊接壓力大的預壓力和頂鍛壓力的兩級加壓方法，以控制點焊接頭強度的波動和防止焊核內部產生缺陷。采用三相低頻或三相整流式焊機焊接時的焊接規范，包括焊接電流及其通電時間、衰減電流及其通電時間、焊接壓力、頂鍛壓力和延時加壓時間等許多參數[8]。如下圖所示另外對于點焊時的拉伸剪切裁荷、焊核直徑、壓痕深度、內部缺陷、外部缺陷等有關電阻點焊接頭質量的諸多事項，在各種技術管理要求或標準中作了明確規定[13]。表1表2是推薦的點焊焊接規范的標準，可供參考。32新型的鋁合金點焊工藝[3]21摩擦攪拌點焊出現的原因傳統的電阻點焊主要是利用了電流的熱效應，通過把焊件的接頭區域溫度升高到熔化溫度后實現薄板的連接。在長期的發展之后，車身點焊技術已經成為了汽車車身薄板材連接的主要形式。但是在節能減排和環境保護的大環境下，汽車工業順應形式開始采用新材料，以鋁合金這一重量輕、強度高、成形性好的材質選為車身來替代傳統鋼結構車身是實現“減重節能”的有效技術途徑。但是由于鋁合金導熱系數高，導電性能好，采用傳統的電阻點焊工藝，不僅僅是熱流產生的速率低，而且由電能轉化而來的熱能在短時間內也會被傳導，這樣很難形成熔核。當然采用增大電流的方式是可以的，可是會增加生產能耗并且容易出現飛濺、透焊等接頭缺陷，減少電極的使用壽命。所以必須尋找更加有效的點焊工藝。摩擦攪拌點焊是在摩擦攪拌焊的原理上發展出來的。這項技術是目前針對鋁合金車身薄板材裝配最合適的新型固相連工藝。22摩擦攪拌點焊的基本原理摩擦攪拌點焊是單點連接方法的一種，將旋轉的攪拌頭插入需要焊接的兩層工件中，利用摩擦產熱和攪拌頭由于高速旋轉所形成的金屬塑性流動而產生的焊點。摩擦攪拌點焊與傳統的電阻點焊一樣，在摩擦攪拌點焊過程中總共包括了三個小工藝過程[10]。這三項為定位夾緊、摩擦焊接與焊槍回位。摩擦攪拌點焊工藝還經歷了非填料式[5]到如今的填料式的過渡。由于攪拌頭在點焊之后的回位過程中會在接頭的表面留下焊接的工藝孔。這個工藝孔對接頭外表面的質量產生重大的影響，導致非填料式摩擦攪拌點焊不能應用于車身外覆蓋件的焊接裝配。所以后來就發展了填料式摩擦攪拌點焊工藝。通過在非填料式的攪拌頭中打通孔形成中空攪拌頭，這樣在攪拌頭回位的時候，從外端輸入液態填充物。由于增加了填充工序，該種方式需要更長的工藝周期。而非填料式則通常能夠在 1 秒鐘完成焊接全過程，滿足車身車間生產節拍要求。同時點焊控制系統和設備都較填料式更加簡單，因此更易于集成到已有的點焊裝配車間環境中。以下兩幅圖即是非填料式摩擦點焊原理圖與填料式摩擦點焊原理圖。 非填料式摩擦點焊原理圖 填料式摩擦點焊原理圖[6]23摩擦攪拌點焊工藝的優勢[3]A. 生產成本低，摩擦攪拌點焊不需要使用大電流轉化設備，高壓氣流和循環冷卻水設備以及相應的一些連接電纜設施。在生產設備的成本投入上就遠遠低于傳統的電阻點焊。B. 生產能耗低，在采用摩擦攪拌點焊技術時只需要用電能為動力驅使攪拌頭旋轉并且保持鍛壓力。在整個固相連接的過程中，焊接的溫度保持在550攝氏度以下，這樣大大減少了生產能源的消耗。，焊接環境好正由于摩擦攪拌點焊工藝具有生產成本低、能耗小，工藝簡單，焊接工具使用壽命長的優點，順應了汽車工業忘綠色節能方向發展的趨勢，在汽車工業上占有重要的地位。鎂是一種活潑金屬，與氧具有極強的親和力，生成的氧化膜十分疏松，分布也不均勻。正是由于氧化膜分布不均勻導致飛濺、粘連電極以及表面燒損的現象發生。更為嚴重的是容易影響到各個焊點加熱不一致，引起焊點質量的波動變化。因此點焊鎂合金時，表面狀態是影響焊點質量的關鍵因素。鎂合金具有導電性強，傳熱性能好的特點，鎂合金在采用電阻點焊時需要更大的焊接電流，其電阻點焊工藝具有特殊性。工作原理以及焊接參數的相互關系[14]在鎂合金和電極之間放置一定尺寸、特定材料的工藝墊片，其焊接參數與一般傳統的點焊有所不同。下圖