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螺柱焊在车身焊接工艺中的应用
衣统帅
上汽通用汽车有限公司整车制造工程部车身工艺科室 上海市 201201
摘 要： 随着焊接技术的发展,螺柱焊以其标准化作业、全截面焊接以及焊接效率高等优势被广泛应用于汽车车身的焊接工艺当中.本文就螺柱焊的工作原理以及主要特征进行介绍,进而对螺柱焊在车身焊接工艺中的具体应用以及需要注意的事项加以详细的分析.
关键词：螺柱焊；车身焊接；工艺；应用
汽车车身属于焊接结构件当中的一种,这种构件的构成主要由低碳钢组成,焊接性能相对较好.而汽车的车身就是由数百种薄板件所连接而成的.在车身焊接的过程中,主要应用了电阻焊、螺柱焊以及电弧焊等多种工艺.近年来,人们对车辆性能要求逐渐提升,尤其是对整车密封性要求较高,所以,在车身设计方面,需要对整车的密封性以及防噪性加以考虑,为此,需要减少车身件上的开孔,提升气密性.
1 螺柱焊的基本介绍
螺柱焊实际上是一种压力熔焊法,焊接的主要操作是利用螺柱的一端与板件的表面接触,使用电引弧将接触面熔化,并给螺柱施加压力,从而完成焊接.这种焊接方法兼有熔焊以及压焊的双重特征,因此,其属性也具有弧焊和压力焊的属性.螺柱焊使用的设备主要是螺柱焊机,根据不同的焊接原理,可以将螺柱焊机分为两种类型,一种是储能式螺柱焊机,一种是拉弧式螺柱焊机.拉弧式螺柱焊机由螺柱焊电源以及焊组成,这种焊机应用的领域是异型钉以及螺柱圆柱头焊钉等焊接,一般将焊接的直径控制在30mm以下3mm以上.通常情况下,螺柱焊接的实现方式则是通过拉弧式螺柱焊、储能式螺柱焊、电阻焊以及凸焊等方式来完成的.由于拉弧式螺柱焊的周期长短不同,根据这一特征可以将拉弧式螺柱焊分为长周期螺柱焊以及短周期螺柱焊两种类型.如今,汽车领域中应用最为普遍的焊接方式是逆变式焊接电源下的短周期拉弧式螺柱焊.
2 螺柱焊的工作原理及主要特征分析
2.1 螺柱焊的工作原理介绍
螺柱焊的种类不同时,其工作原理往往是不一样的.就拉弧式螺柱焊来讲,控制弧焊整流器的部件是晶闸管,一些比较先进的拉弧式螺柱焊实现焊接的方式则是通过逆变式变压器来完成.拉弧式螺柱焊的焊夹持器当中有一个焊柱,在应用中,主要是利用这一焊柱连接工件,使其能够与工件密切的接触,从而完成焊接.在具体的焊接当中,通过提升焊中的磁力,能够让螺柱不断上升,与焊接工件接触脱离,不仅能够起到控制焊提升磁力机构的作用,还能够实现螺柱端面与工件之间的融化,在此之前,需要在螺柱和焊接工件之间施加引弧电压,才能引出螺柱端面和焊接工件之间的电弧,完成端面与工件的融化.
将螺柱的高度提升到一定程度后,可以将工件之间的电压施加到焊接电压上,当焊接的时间达到预定的时间时,就能切断焊接电压,进一步提升结构电磁铁,从而使其断电.在焊弹簧机构的弹力作用下,螺柱就会侵入工件熔化后形成的熔池,将部分液态金属挤出之后,待熔池金属冷却,就会在螺柱和工件之间形成固定的接头,完成焊接.
2.2 螺柱焊的主要优势特征分析
与其他的焊接工艺相比,螺柱焊的优势
比较突出,主要表现在以下几个方面.首先是生产效率高,成本低.由于螺柱焊具有较高的功率,生产也是呈现批量化的模式,可以在很短的时间内完成大批量的工件生产.一般的螺柱焊生产可以达到每分钟8-40个工件,自动送料螺柱焊能够达到每分钟60个的生产.此外,由于螺柱焊的结构工艺相对简单,不用经历钻孔以及精整化的工艺,焊接的工件也不会出现变形,一定程度上降低了汽车车身焊接的成本.
加强设计结构空间的拓展也是螺柱焊的一个主要优势作用.螺柱焊在焊接过程中使用的电流比较小,焊接所耗费的时间也较短,可以在有限的时间和足够的电流量使用下将工件焊接到很薄的板材上.不仅如此,螺柱焊的接头强度也比较高,在设计过程中有足够的空间对已经完成的产品进行拓展.使用螺柱焊焊接的产品质量较高,减少了产品的废品率,还可以使用多类型的螺柱焊降低焊接成本,外加材料和设备所耗费的资金较少,因此,具有较好的经济实用性.
3 车身焊接工艺中对螺柱焊的具体应用
3.1 选用焊接模式
焊接模式的选择需要根据车型具体确定,一般情况下,短周期拉弧式的焊接方式比较适合车辆选用要求.就这种焊接模式而言,其具体特征有快速、方便、不变形等优势,对焊接位置不限制,各种位置都可以进行焊接.焊接好的产品密封性比较好,不会出现漏水甚至是漏气的现象,在金属板上进行焊接的螺柱焊替代了传统的电阻焊以及钎焊等工艺,可以节省螺母等一些零件.此外,短期拉弧式螺柱焊具有焊接可靠、提高工作效率等优势.目前一些微型面包车和轿车的螺柱焊分布在侧围、纵梁以及底板上,所焊接的螺柱则是用来固定管路和线路等.由于短周期拉弧式螺柱焊的特征刚好能够满足一些小型车焊接的要求,成为车辆焊接中首选的焊接方式.
3.2 设置螺柱焊的焊接参数
焊接参数一般包括焊接时间、螺柱焊的提升高度、焊接电流、凸出焊接的长度以及缓冲等.其中,螺柱的提升高度以及突出长度是焊接过程中最为重要的参数.如果提升高度控制不合理,就会形成气孔状的焊缝,还会对焊接的稳定性造成一定的影响.凸出长度对焊缝的成形起到决定性作用.螺柱插入的深浅也会影响到熔池中液体金属的运动,螺柱插入过深时,熔池中的液体金属就会向上运动,进而对螺柱的向下运动形成阻碍.
为了避免上述情况的出现,人们对螺柱的选择一般会根据其直径的大小做出正确的选择,在出现不同的焊接位置时,一些工件的表面会发生变化,还会出现镀锌层,这时需要通过实验的方式寻找最佳的参数,方可避免工件出现变化影响焊接的质量.短周期模式下,对于焊接参数的选择则需要考虑工件的厚度以及焊的具体情况.
3.3 加强焊接过程的控制
短周期模式下,螺柱焊焊接过程较为简单,首先是让螺柱和工件接触,其次是螺柱被工件表面提升引燃焊接电弧,紧接着让电弧熔化螺柱的尖端部分,最后螺柱会被压入工件上的熔池当中,当金属出现凝固的现象时,就会完成工件的焊接.这一过程虽然较为简单,但是在焊接之前还是需要做好相关的准备工作,让螺柱的夹头拧紧在焊螺柱之上,同时对支脚的组合进行调整,让螺柱和支撑管保持同心,在内六角螺钉都拧紧的情况下,调节支撑杆使螺柱的凸出长度适合要求,还需要在焊后盖的位置对提升高度进行调节,从而保证焊接电源与电网之间连接的可靠性.焊接时需要将器件对准焊接的具体位置,确保工件与支撑套管密切接触,工件与焊垂直,这时焊接的凸出长度正好合适,螺柱焊接到工件上也能够满足焊接的要求.
4 结语
科学技术的发展带动了螺柱焊焊接工艺技术的进步,这种焊接工艺已经被广泛的应用于车辆的焊接过程中,对于汽车质量的提升以及汽车气密性的改善具有很大的作用.不仅如此,螺柱焊的使用还解决了人们关心的泄露问题,在汽车造价成本的降低方面也起到不可忽略的作用.随着汽车车身技术的发展,未来的螺柱焊将会向着自动化以及自能化的方向发展.
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