袁琿

（貴陽萬江航空機(jī)電有限公司，貴陽 550018）

0 引言

雨刮電機(jī)是雨刮系統(tǒng)的動(dòng)力源，它的高可靠性是雨刮正常工作的重要保證。一般雨刮電機(jī)由電機(jī)殼體部件、電樞部件、蝸輪部件、減速器殼體部件、刷架環(huán)部件和壓蓋部件等組成。其中，雨刮電機(jī)的壓蓋部件具有導(dǎo)通雨刮電機(jī)高速擋和低速擋以及采集停車信號(hào)和提供停車回路的重要功能。

一般壓蓋部件由壓蓋、注塑部件、插頭片、接地片、彈簧片和接觸彈簧片等組成（圖1）。其中，接地片是整個(gè)電機(jī)電路的關(guān)鍵零件，它連接負(fù)極插頭片和壓蓋（地）。不論雨刮電機(jī)工作在何種狀態(tài)，都會(huì)用到接地片，若接地片發(fā)生虛焊脫落，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電機(jī)所有功能喪失。因此接地片連接可靠性是雨刮電機(jī)正常工作的重要保證。實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)接地片有虛焊脫落、焊接強(qiáng)度低的問題。本文通過分析虛焊原因，制定相應(yīng)的解決方案。

圖1 壓蓋部件

1 接地片虛焊的分析

1.1 接地片點(diǎn)焊的原理

點(diǎn)焊是通過點(diǎn)焊電極對(duì)被焊工件施加并保持一定的壓力，使工件穩(wěn)定接觸，然后使焊接電源輸出的電流通過被焊工件及它們的接觸表面，產(chǎn)生熱量，升高溫度，熔化接觸點(diǎn)，在局部形成焊點(diǎn)，達(dá)到將金屬工件焊接在一起的目的。點(diǎn)焊過程分3 個(gè)階段：預(yù)壓階段——使工件緊密接觸，保證焊接處所需的接觸電阻；通電加熱階段——電流通過加壓的工件，加熱工件，達(dá)到熔化狀態(tài)，形成熔核；冷卻結(jié)晶階段——焊點(diǎn)熔核形成后，在電極壓力下冷卻，形成致密的結(jié)晶組織[1]。

雨刮電機(jī)的壓蓋部件和接地片焊接時(shí)，電焊機(jī)的上下電極施加壓力將壓蓋部件和接地片壓在一起（圖2）。焊接電流通過接地片和壓蓋時(shí)，在凸點(diǎn)（壓蓋或接地片）處發(fā)熱；當(dāng)單位面積內(nèi)的熱量達(dá)到熔融接地片和壓蓋的條件時(shí)，熔化接地片和壓蓋，形成焊點(diǎn)熔核，并在電極壓力下保持一定時(shí)間結(jié)晶，形成焊點(diǎn)。

圖2 儲(chǔ)能點(diǎn)焊機(jī)焊接示意圖

1.2 接地片點(diǎn)焊過程焊接熱量及其影響因素

焊接產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定[2]：

式中 Q——焊接產(chǎn)生的熱量

I——焊接電流

R——接觸電阻

T——焊接時(shí)間

儲(chǔ)能點(diǎn)焊機(jī)工作時(shí)的焊接電流I 是通過內(nèi)部電容放電產(chǎn)生，在接觸電阻一定的情況下，電壓越高，焊接時(shí)的放電電流越大，焊接產(chǎn)生的熱量越大，焊點(diǎn)越牢固。但過高的電壓導(dǎo)致過大的電流，會(huì)引起飛濺（內(nèi)部孔洞），焊接強(qiáng)度降低[3]。

接觸電阻R 由經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式獲得：

式中 R——接觸電阻

Kj——與材料材質(zhì)有關(guān)的系數(shù)

F——接觸壓力

m——與接觸形式有關(guān)的指數(shù)（點(diǎn)接觸取0.5，線接觸取0.5～0.8，面接觸取1）

實(shí)際點(diǎn)焊過程中，Kj因材料固定，系數(shù)值固定；F 在實(shí)際生產(chǎn)中不可調(diào)整，為固定值；m 可能有變化。儲(chǔ)能點(diǎn)焊機(jī)的焊接時(shí)間T 也是固定的，不可調(diào)整。

1.3 接地片虛焊脫落的原因

接地片虛焊是因?yàn)樵邳c(diǎn)焊時(shí)，電極加壓后凸點(diǎn)被壓塌（圖3），導(dǎo)致接地片與壓蓋的接觸形式由點(diǎn)接觸變?yōu)槊娼佑|，根據(jù)公式（2），在壓力、材料相同的情況下，接觸電阻減小。

圖3 電極加壓后的接地片狀態(tài)

接地片與壓蓋的接觸面積增大，與點(diǎn)接觸相比，2 種焊接狀態(tài)下單位面積內(nèi)產(chǎn)生的焊接熱量比值最高可達(dá)41 倍。因此凸點(diǎn)壓塌后，單位面積產(chǎn)生的熱量比凸點(diǎn)壓塌前單位面積產(chǎn)生的熱量大大減小，不足以完全熔融接地片與壓蓋接觸面。這就造成不能形成焊點(diǎn)熔核，無法達(dá)成有效焊接，由此產(chǎn)生接地片虛焊、脫落的問題。

2 接地片虛焊脫落的解決方案

2.1 改變電極直徑

為避免將接地片上的凸點(diǎn)壓塌，將上電極直徑減小，使其剛好與凸點(diǎn)底部接觸。原來上電極直徑為8 mm，更改后上電極與接地片接觸部位直徑為2 mm，剛好小于接地片凸點(diǎn)直徑。電極下壓時(shí)，壓力作用在凸點(diǎn)的底部，避免壓在接地片上。焊接時(shí)，電流從上電極流過接地片與壓蓋接觸的結(jié)合處，發(fā)熱并熔融凸點(diǎn)和壓蓋，使二者有效地結(jié)合在一起。實(shí)際檢測焊接的拉脫力平均約115 N，達(dá)到焊接質(zhì)量要求。因此更改電極直徑的方法可行。

2.2 改變電極壓力

更改電極直徑雖然能解決虛焊的問題，但實(shí)際操作中存在電極與接地片凸點(diǎn)對(duì)正的問題，操作多有不便。且因電極的直徑減小，損耗快，更換周期減短。如果能有效控制上下電極間的壓力，即可保證接地片上的凸點(diǎn)不被電極壓塌。

在其余參數(shù)一定的情況下，只調(diào)節(jié)電極壓力，焊接焊點(diǎn)的抗拉載荷與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系[4]。根據(jù)電極壓力與焊點(diǎn)抗拉載荷關(guān)系曲可知（圖4），通過不同氣壓（具有壓力調(diào)節(jié)功能的點(diǎn)焊機(jī)）焊接接地片，檢測拉脫力，可知當(dāng)氣壓設(shè)定在0.2 MPa 時(shí)，接地片的拉脫力均值最大，焊接質(zhì)量最可靠（表1）。

圖4 電極壓力與焊點(diǎn)抗拉載荷關(guān)系曲線

表1 拉脫力與氣壓關(guān)系

3 結(jié)束語

點(diǎn)焊過程具有瞬時(shí)性，焊點(diǎn)熔核形成過程具有不可見的特點(diǎn)。其中的關(guān)鍵點(diǎn)在于，焊接時(shí)單位面積內(nèi)產(chǎn)生的熱量足以熔融被焊工件，形成焊點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,會(huì)因?yàn)閷?duì)焊接過程的實(shí)質(zhì)理解不足、設(shè)備缺陷和工藝規(guī)范的盲區(qū)等原因，造成焊接不良。本文為接地片點(diǎn)焊過程中產(chǎn)生虛焊的問題提供了理論解釋和實(shí)踐解決方案。經(jīng)長期生產(chǎn)驗(yàn)證，接地片虛焊問題得到杜絕，對(duì)后續(xù)解決接地片及其他零件的點(diǎn)焊產(chǎn)生虛焊問題有深刻的指導(dǎo)意義。