汽車(chē)車(chē)身四層板焊接應用分析及存在問(wèn)題
- 2017-05-24 13:16:00
- sawchina 轉貼
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在目前的汽車(chē)車(chē)身（主要是乘用汽車(chē)、小轎車(chē)）設計中，為了保證車(chē)身焊接質(zhì)量，通常不允許出現四層板焊接。由于此限制，需要增加過(guò)渡搭接頭，從而增加了車(chē)身重量，影響車(chē)的性能，減少了車(chē)身設計的自由度。為了有效地對車(chē)身進(jìn)行減重，改善車(chē)的性能并提高設計的靈活性，我公司對四層板電阻點(diǎn)焊進(jìn)行了嘗試，使其在汽車(chē)焊接中得到應用。
圖1 電阻點(diǎn)焊中的電阻組成
電阻焊的原理
電阻焊是以電阻熱為能源的一種焊接方法，焊接所需電阻熱的產(chǎn)生遵守公式：Q＝I2Rt，而電阻R由電極與工件的接觸電阻Rcw、工件電阻Rw和工件與工件的接觸電阻Rc組成：R＝2Rcw＋Rw＋Rc，其中主要為電極與工件的接觸電阻Rcw和工件與工件的接觸電阻Rc，而這兩部分主要取決于焊接壓力。
四層板點(diǎn)焊試驗
1.試驗設計
根據電阻點(diǎn)焊焊接原理，將四層板點(diǎn)焊與兩層板、三層板的焊接進(jìn)行比較分析，其差別主要在于四層板的板間間隙難于控制，它的接觸電阻相對不穩定，克服這些間隙需要較大的壓力。板間的間隙和較大的壓力的共同作用會(huì )使焊點(diǎn)的表面留下較深的壓痕，甚至影響連接強度。 通過(guò)上述分析，我們進(jìn)行試驗，并進(jìn)行比較，尋找合適的焊接參數和合理的檢驗判定標準。
（1）采用焊相同等效板厚的二層板的焊接參數范圍焊接四層板，進(jìn)行金相分析檢查焊點(diǎn)的質(zhì)量。在電阻點(diǎn)焊中通常以等效板厚作為參考來(lái)設定參數，這里以次厚板乘以0.8加上厚板乘以0.2作為等效板厚。
（2）逐步加大焊接壓力，再用焊相同等效板厚的二層板的焊接參數（除壓力）進(jìn)行試焊，然后進(jìn)行金相分析確定焊點(diǎn)的質(zhì)量。
（3）加大壓力，擴大焊接電流和時(shí)間范圍，進(jìn)行金相分析，尋找合理的參數范圍。
2.試驗結果
（1）采用焊相同等效板厚的二層板的焊接參數范圍焊接四層板，經(jīng)過(guò)金相分析發(fā)現在這種條件下的焊點(diǎn)質(zhì)量極不穩定，不易形成穩定的熔核直徑，且容易出現氣孔缺陷。使用與焊相同等效板厚的二層板的焊接壓力，其可用參數范圍很窄，且不穩定。在逐步加大焊接壓力，多次試驗后，發(fā)現當電極壓力是相同等效板厚的二層板焊接時(shí)的120%～130%時(shí)，可以在一定范圍內得到穩定的熔核直徑，獲得較穩定的焊接質(zhì)量，但其壓痕較深，飛濺不易控制。
（2）當電極壓力增加到相同等效板厚二層板的焊接壓力的130%后，電流的調整范圍不再明顯擴大，電極壓力的增大加大了電極損耗，造成了更大的焊點(diǎn)壓痕。
選取的是0.8＋1.2＋1.4＋0.8mm的板厚搭配，在焊接參數為 14CYC、3.7kN（相同等效板厚的二層板焊接壓力通常取2.5～2.8kN）和電極端面直徑5.5mm左右時(shí)，采用不同的焊接電流所得到焊接。
3.試驗結果分析
在14CYC、3.7kN以及電極端面直徑5.5mm條件下采用不同的焊接電流所得到焊接金相結果數值如表所示，從試驗
（1）可以看出試驗結果與理論分析是基本吻合，由于四層板配合的間隙難以控制，與相同等效板厚的兩層板焊接相比，需要較大的焊接壓力（比通常情況大20%～30%），才能得到穩定的焊接質(zhì)量。
結合試驗（2）、（3），可以得知四層板仍是可以焊接的，但分析表中的可用參數范圍與相同等效板厚的兩層板焊接的參數范圍比較，四層板焊接的可用參數范圍相對較小。以0.8＋1.2＋1.4＋0.8mm的板厚搭配為例，可用電流范圍為8.5～9.8kA，差值為1.3kA，與相同等效板厚的兩層板焊接相比，可用電流范圍略?。ㄏ嗤刃Ш穸鹊膬蓪影搴附訒r(shí)的電流差值可達1.5kA）。
同時(shí)，從試驗結果中可以看出，四層板焊接時(shí)，焊點(diǎn)的壓痕較深，剩余板厚相對較小。
因為焊點(diǎn)壓痕深度會(huì )影響到焊點(diǎn)的動(dòng)態(tài)疲勞強度，因此在點(diǎn)焊焊點(diǎn)的檢驗標準中，通常會(huì )對焊點(diǎn)的壓痕深度作出規定，較常見(jiàn)的規定為板厚的30%，但是由于是多層板，加上間隙的影響，使得與電極接觸的各板的焊點(diǎn)壓痕深度大于板厚的30%。如果將檢查標準中對壓痕深度的要求更改為對剩余板厚的要求，如規定為剩余板厚不小于總板厚的70%，則是具有可行性的。
但是由于外層板上的壓痕較深會(huì )降低外側板焊點(diǎn)的動(dòng)態(tài)疲勞強度，因此，在產(chǎn)品車(chē)身設計階段需要考慮此因素，如增加焊點(diǎn)數量、焊點(diǎn)周?chē)油磕z液等。通過(guò)產(chǎn)品的模擬分析并經(jīng)過(guò)實(shí)際驗證后，證實(shí)此方法是可以在后續的產(chǎn)品中應用的。在產(chǎn)品設計時(shí)充分考慮到焊點(diǎn)壓痕深度對動(dòng)態(tài)疲勞強度的影響，并改進(jìn)相關(guān)評價(jià)標準的情況下，四層板焊接是可行的。
這為車(chē)身零件間搭接頭的設計又提供了一種選擇，增加了設計的靈活性，有利于減輕車(chē)身的重量。但需要注意以下幾點(diǎn)：焊接壓力比通常情況下大20%～30%；焊接的熱量范圍略小于通常情況；焊接的波動(dòng)相對較大，需要特別注意；焊接飛濺相對較大。
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