徐帥帥 彭蕾

【摘 要】點焊是一種把兩個或多個焊件以搭接的形式壓緊在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，使金屬間實現(xiàn)原子之間的連接，從而形成焊點的焊接方法。點焊是汽車生產(chǎn)中最廣泛應用的工藝方法，在目前的車身生產(chǎn)中，焊接生產(chǎn)的80%～90%采用點焊完成。側(cè)框定位焊是在側(cè)圍側(cè)框工裝上為增加點焊焊接機構(gòu)，裝配和固定側(cè)圍與白車身的位置而進行的焊接。焊接電流、電極壓力、通電時間及電極工作表面尺寸等點焊工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量有重大影響。

【關鍵詞】點焊；電極壓力；焊接質(zhì)量；焊接參數(shù)

【中圖分類號】U466 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）12-0061-04

上汽通用五菱汽車股份有限公司的青島車身基地中車身D線為簡易柔性線，生產(chǎn)N300、N310兩種車型。為了提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率及整車尺寸精度，在總拼區(qū)域焊接過程中，白車身與側(cè)圍的位置關系由側(cè)框定位焊（如圖1所示）進行定位，總拼2#為N310專用工位，每側(cè)由14把定位焊槍定位側(cè)圍，總拼3#為N300專用工位，每側(cè)由13把定位焊槍定位側(cè)圍。

1 定位焊壓力超差問題

在測量車身D線總拼2#、3#工位焊接參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)定位焊電極壓力與標準不一致：現(xiàn)場壓力為1.9～3.0 kN，標準壓力為（2.4±0.2）kN。在焊點非破壞性檢查時發(fā)現(xiàn)，側(cè)框定位焊部分焊點顏色發(fā)白且熔核小，有虛焊風險。車間執(zhí)行臨時措施在熔核小的焊點補焊返修，并增加非破壞檢查頻次。

電極壓力是電阻點焊熱量輸入的重要參數(shù)，也是造成焊接熱量不穩(wěn)定的主要原因之一。電極壓力會直接影響工件與電機的電阻值，以及工件與電極之間的熱平衡，從而影響焊接質(zhì)量。電極壓力過大或者過小都會使焊點承載能力降低和分散性變大，尤其對拉伸載荷影響更嚴重。當電極壓力過小時，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)擴展速度，從而產(chǎn)生嚴重的飛濺現(xiàn)象。電極壓力過大將會使焊接區(qū)的接觸面積增大，總電阻和電流密度都減小，焊接區(qū)的散熱增加，因此熔核尺寸下降，嚴重時還會出現(xiàn)未焊透缺陷。

經(jīng)過現(xiàn)場確認問題并多次測量電極壓力，然后取平均值，測得數(shù)據(jù)見表1。

由表1可以看出，總拼2#左側(cè)2把，右側(cè)4把焊鉗超出標準范圍，極差為1.4 kN，總拼3#左、右各有9把焊鉗的電極壓力不在標準范圍內(nèi)，極差為1.0 kN，而且波動范圍較大。壓力過小可能引起虛焊，壓力過大會造成焊接飛濺毛刺等，對焊接質(zhì)量有較大的影響。

由此可見，總拼2#、3#兩側(cè)都存在相同的壓力超差的問題，因此分析2個拼臺的問題可能由相同的原因?qū)е?，需要我們列出可能導致超差的原因，并逐一分析，找出主要原因?/p>

確定目標：將總拼2#、3#電極壓力控制在（2.4±0.2）kN。

2 原因分析

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，利用魚骨圖（如圖2所示）進行分析，找出主要原因。

經(jīng)小組討論，由魚骨圖得出5個末端因素：氣路密封不嚴漏氣，氣壓變??；氣路不合理；氣管長短不同導致壓力差異大；參數(shù)設置問題；測量工具、方法不對。

3 分析并確認主要原因

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，進行逐一確認末端因素，找出主要因素。

3.1 氣路密封不嚴漏氣，氣壓變小

更新漏氣的氣管、三聯(lián)件等，測得壓力未發(fā)生明顯變化。因此，密封不嚴漏氣問題為非要因。

3.2 氣路不合理問題

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，側(cè)框每側(cè)只有2個減壓閥控制15把焊鉗的壓力，每個減壓閥控制7～8把焊鉗，焊鉗種類多，輸出壓力差異大。設計的側(cè)框定位焊氣動原理圖與現(xiàn)場差異較大。氣路設計時，每把焊鉗都單獨設有減壓閥。通過調(diào)整減壓閥，輸出符合標準的電極壓力值。因此，確定氣路不合理問題是主要原因，現(xiàn)場安裝時工作人員未按設計要求執(zhí)行。

通過調(diào)查焊鉗并查找數(shù)模對比3種焊鉗（如圖3所示），發(fā)現(xiàn)3種焊鉗的結(jié)構(gòu)不一致，焊鉗的鉗臂距離與氣缸的伸縮距離有差異。通過計算，達到要求的參數(shù)值需要的空氣壓力是不同的。

而檢查現(xiàn)場氣路發(fā)現(xiàn)，3種焊鉗處于同一氣壓下，輸出的電極壓力必然不一致，是導致問題的主要原因。分析如下。

分析3種焊鉗輸出滿足壓力的氣壓需求。根據(jù)力矩、杠桿原理得：

∵F·L1=W·L2

F為動力，在此為氣缸壓力，F(xiàn)=P·S。

P為氣壓壓強，S為氣缸截面積，S=πr2。

∴P·S·L1=W·L2

∴P=■=■

π=3.14；W為阻力，即參數(shù)中的電極壓力W=（2.4±0.2）kN；L1為動力臂，L2為阻力臂。

求3種氣缸所需的氣壓壓強。

（1）PE1-C0125。

其中，W=（2.4±0.2）kN，L1=100 mm，L2=140 mm，r=D/2=100/2=50 mm。

∴P1=■=■=0.39～0.46 MPa

（2）PE1-C0197-BL。

其中，W=（2.4±0.2）kN，L1=100 mm，L2=110 mm，r=D/2=100/2=50 mm。

∴P2=■=■=0.31～0.36 MPa

（3）PE1-C0166。

其中，W=（2.4±0.2）kN，L1=125 mm，L2=140 mm，r=D/2=80/2=40 mm。

∴P 3=■=■=0.49～0.58 MPa

綜上分析，3種氣缸所需的氣壓壓強分別如下：

P1=0.39～0.46 MPa，P2=0.31～0.36 MPa，P3=0.49～0.58 MPa；P 2

∴要得出符合標準的電極壓力值，必須取3種不同的壓力范圍。

3.3 氣管長短不同導致壓力差異大

將壓力值過大的焊鉗的氣管由3～5 m更換為20 m，測得的壓力與之前相比未發(fā)生明顯變化，因此確定氣管長短不同導致壓力差異大為非要因。

3.4 參數(shù)設置問題

對照焊接參數(shù)表及經(jīng)過現(xiàn)場驗證，確認參數(shù)設置無問題，因此確定參數(shù)設置問題為非要因。

3.5 測量工具、方法不對

（1）經(jīng)現(xiàn)場確認，測量人員的檢測方法與標準要求一致，測量方法無問題。

（2）壓力檢測計為校準以后的，在正常使用周期內(nèi)，多次測量結(jié)果一致，工具無問題。

因此，確定測量工具、方法不對為非要因。

通過對以上5個末端因素逐一進行確認，最終確定影響固定焊壓力的主要因素為氣路問題，供應商未按照圖紙設計要求布置氣路。

4 制訂并實施方案

改造現(xiàn)場氣路，分別控制3種焊鉗：PE1-C0197-BL、PE1-C0166、PE1-C0125；每把焊鉗進氣管各增加一個減壓閥（型號：LRMA-QS-6，廠家：FESTO）。

減壓閥是通過調(diào)節(jié)，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。它的的作用原理是靠閥內(nèi)流道對氣流的局部阻力降低氣壓，氣壓降的范圍由連接閥瓣的薄膜或活塞兩側(cè)的進出口氣壓差自動調(diào)節(jié)。定比減壓原理是利用閥體中浮動活塞的氣壓比控制，進出口端減壓比與進出口側(cè)活塞面積比成反比。這種減壓閥工作平穩(wěn)無振動；閥體內(nèi)無彈簧，故無彈簧銹蝕、金屬疲勞失效之慮；密封性能良好不滲漏，因而既減動壓（氣流動時）又減靜壓（流量為0時）；特別是在減壓的同時不影響氣流量。氣流通過減壓閥雖有很大的氣頭損失，但由于減少了氣的浪費并使系統(tǒng)流量分布合理，同時改善了系統(tǒng)布局與工況，因此總體上講仍是節(jié)能的。介質(zhì)為蒸汽的場合，宜選用先導活塞式減壓閥或先導波紋管式減壓閥。為了操作和維護方便，該閥一般直立安裝在水平管道上，安裝時應注意使閥體上所示箭頭的方向與管路中介質(zhì)的流向保持一致，為了防止閥后壓力超壓，應在離閥出口不少于4 m處安裝一個減壓閥。

通過調(diào)整減壓閥改變氣壓，將電極壓力調(diào)整至中值。測每組焊鉗的電極壓力，通過調(diào)節(jié)主氣路的減壓閥將壓力值最小的一把焊鉗調(diào)至中值2.4 kN，然后在焊鉗與電磁閥之間的關夾氣路上增加減壓閥，調(diào)節(jié)減壓閥將壓力調(diào)整至目標值。

措施實施后，固定焊壓力超差問題得到了很大的改善，經(jīng)過2個月的測量發(fā)現(xiàn)，結(jié)果保持穩(wěn)定在本次整改目標值2.2～2.6 kN的范圍內(nèi)，問題得到解決。為了提升焊接質(zhì)量，我們繼續(xù)排查其他車身線側(cè)框定位焊工位有無此問題，通過增加減壓閥，對側(cè)框定位焊拼臺電極壓力定期檢測，形成規(guī)范。通過解決本次問題積累了相關經(jīng)驗，為以后新項目現(xiàn)場安裝氣路時提供參考，避免同樣的錯誤出現(xiàn)。

5 產(chǎn)生效益

5.1 經(jīng)濟效益

N310有6點需補焊，N300有18點需補樣，平均每臺車補焊9點，每個焊點約0.08元。0.08（元/個）×9×45JPH×7.5 h×1班次×21 d×12月=61 236元；節(jié)約金額61 236元。

5.2 無形效益

成員在質(zhì)量意識、解決問題的信心等方面都有了很大的提高。

6 總結(jié)

側(cè)框定位焊對白車身的側(cè)圍起到準確固定的作用，對側(cè)圍與下車體的搭接精度有重要意義。保證定位焊的焊接質(zhì)量，既提高了白車身尺寸精度，又提高了生產(chǎn)效率。電極壓力是電阻點焊的主要參數(shù)之一，在點焊過程中，電極壓力是否穩(wěn)定，對于保證點焊質(zhì)量有重要的影響。本文結(jié)合實際案例，總結(jié)了側(cè)框定位焊壓力超差問題的經(jīng)驗，歸納了問題的原因分析查找的基本方法，舉一反三，為其他生產(chǎn)線問題解決提供了思路和參考。

參 考 文 獻

[1]馬松.工裝夾具設計的思考[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014（1）.

[2]陳煥明.焊接工裝設計[M].北京：航空工業(yè)出版社，2006.

[3]孫大涌.先進制造技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.

[4]聞邦椿.機械設計手冊[M].第5版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[5]張無憂.焊接夾具影響車身制造精度[J].現(xiàn)代零部件，2010（5）.

[責任編輯：陳澤琦]