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如何控制及降低電阻焊焊接時的飛濺現(xiàn)象
來源:
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作者:ryweld
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發(fā)布時間: 2017-08-23
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隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電阻焊被廣泛應(yīng)用在汽車車身零件上，電阻焊飛濺是造成零件質(zhì)量問題的主要缺陷。本文論述了造成焊接飛濺的主要因素，并結(jié)合筆者的工作實際總結(jié)出相應(yīng)的控制方法，旨在幫助企業(yè)更好的控制焊接產(chǎn)品質(zhì)量
【關(guān)鍵詞】電阻焊；飛濺；控制
將焊接件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法，稱為電阻焊，又稱接觸焊。電阻焊接飛濺產(chǎn)生的機(jī)理：
焊核開始形成時，由于溶化區(qū)的電阻增大，將迫使大部分電流從其周圍的壓接區(qū)（塑性焊接環(huán)）流過，使該區(qū)域再陸續(xù)溶化，溶核不斷擴(kuò)展，但熔核直徑受電極端直徑的制約，一般不超過電極端面直徑的80%，熔核過分?jǐn)U展，將使塑性焊接環(huán)因失壓而難以形成，而導(dǎo)致熔化金屬的濺出從而產(chǎn)生飛濺。
目前汽車企業(yè)涉及的電阻焊主要有點焊和凸焊兩種，因此從以下兩種焊接方式分別對焊渣飛濺的產(chǎn)生原因和控制方法進(jìn)行介紹。
一、影響點焊焊接飛濺的因素及控制方法
?。ㄒ唬┖附訁?shù)影響因素
焊接參數(shù)調(diào)整降低焊接飛濺實例：
（二）焊接設(shè)備影響因素
1、焊接焊鉗
氣動焊鉗的最小開口尺寸：氣動焊槍的形成一般分為兩段，開口最大值到開口最小值和開口最小值到焊接間隙最小狀態(tài)。焊接閉合期間的行程變化會導(dǎo)致焊鉗在焊接時出現(xiàn)空載，這樣會導(dǎo)致壓力不足出現(xiàn)飛濺。采取措施：在電極帽更換后需要對氣動焊鉗的較小開口距離需要進(jìn)行定期檢查監(jiān)控。
焊鉗上下電極的對中性差，會導(dǎo)致電極帽與工件接觸位置產(chǎn)生差異，從而焊接電流密度集中產(chǎn)生電火花飛濺。采取措施：焊鉗上下電極的電極對中性需要每天進(jìn)行點檢。
2、氣路系統(tǒng)壓力
氣動焊槍的焊接壓力可以通過系統(tǒng)壓力和焊槍回程壓力推算。氣動焊槍的焊接壓力不足會導(dǎo)致飛濺產(chǎn)生。采取措施：（1）定期檢查氣路系統(tǒng)壓力和焊槍回程壓力；（2）定期更換網(wǎng)狀消音、排氣裝置減少負(fù)壓；（3）定期維護(hù)缸體密封條件。
3、伺服焊槍
伺服焊槍通過電極扭矩對焊鉗進(jìn)行加壓，因此要比氣動焊槍對壓力的控制更加穩(wěn)定從而得到更好的焊接質(zhì)量。（1）伺服焊槍通過電機(jī)扭矩計算焊鉗壓力智能化較高，對焊點形成過程中產(chǎn)生的負(fù)壓起到補(bǔ)償作用；（2）通過修磨補(bǔ)償?shù)姆绞綇浹a(bǔ)工件和焊槍定臂電極間隙，減少機(jī)器人分解壓力。
?。ㄈ┖附庸に囉绊懸蛩?nbsp;
1、焊槍與工件垂直
焊槍與工件不垂直會使電極帽與零件的接觸狀態(tài)異常， 由于零件與焊槍不貼合產(chǎn)生反作用力從而減少焊接壓力，產(chǎn)生焊接飛濺。采取措施：（1）調(diào)整機(jī)器人焊接軌跡；（2）對手工焊接增加輔助導(dǎo)向。
2、工件配合狀態(tài)影響
對于高強(qiáng)度鈑，工件間鈑材間隙較大，會對電極產(chǎn)生負(fù)壓作用，導(dǎo)致焊接飛濺。采取措施：（1）預(yù)熱焊接的方式消除板材間隙；（2）改進(jìn)單件尺寸消除零件匹配間隙。
?。ㄋ模┌宀墓ぜ挠绊?nbsp;
對存在表面處理的板材，由于表面鍍層厚度差異，需要相應(yīng)的焊接參數(shù)也不同，因此對于電鍍板，尤其是熱鍍鋅板在焊接過程中易焊接飛濺，裸板的影響較小。采取措施：（1）對于熱鍍鋅板采取預(yù)壓和預(yù)熱措施，提前破壞鋅層；（2）采用適當(dāng)?shù)能浺?guī)范降低焊接飛濺。
?。ㄎ澹┖附语w濺降低的輔助措施
1、銅墊板焊接
在有特殊要求的焊點表面輔以銅墊板進(jìn)行焊接，可保證焊點表面無明顯壓痕和飛濺產(chǎn)生。
增加銅墊板需注意的問題：（1）參數(shù)相應(yīng)調(diào)整： 焊接電流增加15%（9500A → 11000A），焊接時間延長20%（10cyc → 12cyc）；（2）備件制作：材質(zhì)選用采用CrZrCu、厚度8 ～12mm，委托外協(xié)廠家制作備件。（根據(jù)需要可以直接在銅板上劃窩，以做出焊點位置。）（3）定期檢查更換。根據(jù)目前使用情況，更換頻次為每5000件，修磨一次；每20000件，更換一次。
2、焊點導(dǎo)向
對于手工焊接工藝，焊接狀態(tài)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)焊點位置偏和半點焊（邊緣焊），此時金屬溶液容易被擠出，產(chǎn)生飛濺，這種情況通常采用增加焊點導(dǎo)向規(guī)范焊點位置進(jìn)行改善。
?。c焊焊接的被動控制措施
對零件表面有特殊要求的增加遮擋，外觀面、工作面對焊接條件要求較高的區(qū)域需要用焊接擋板進(jìn)行保護(hù)。
二、影響凸焊焊接飛濺的因素及控制方法
?。ㄒ唬┖附釉O(shè)備影響：
1、氣缸選取：選取較大氣缸有利于焊接壓力穩(wěn)定，從而降低焊接飛濺。
2、電極平行狀態(tài)監(jiān)控：電極磨損后，上下電極不平行存在間隙易導(dǎo)致螺栓螺母在焊接過程中壓力不均，電密度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生飛濺。采取措施 ：凸焊電極打磨后需要用篩片對電極間隙進(jìn)行點檢。
3、電極內(nèi)螺母定位銷：標(biāo)準(zhǔn)件與螺母定位銷接觸產(chǎn)生分流局部過熱易產(chǎn)生焊渣飛濺。
定位銷采用陶瓷或KCF材質(zhì)代替不銹鋼定位銷 （表面處理）材質(zhì)可以有效降低飛濺和螺紋損壞等問題。
將焊接件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法，稱為電阻焊，又稱接觸焊。電阻焊接飛濺產(chǎn)生的機(jī)理：
焊核開始形成時，由于溶化區(qū)的電阻增大，將迫使大部分電流從其周圍的壓接區(qū)（塑性焊接環(huán)）流過，使該區(qū)域再陸續(xù)溶化，溶核不斷擴(kuò)展，但熔核直徑受電極端直徑的制約，一般不超過電極端面直徑的80%，熔核過分?jǐn)U展，將使塑性焊接環(huán)因失壓而難以形成，而導(dǎo)致熔化金屬的濺出從而產(chǎn)生飛濺。
目前汽車企業(yè)涉及的電阻焊主要有點焊和凸焊兩種，因此從以下兩種焊接方式分別對焊渣飛濺的產(chǎn)生原因和控制方法進(jìn)行介紹。
一、影響點焊焊接飛濺的因素及控制方法
?。ㄒ唬┖附訁?shù)影響因素
焊接參數(shù)調(diào)整降低焊接飛濺實例：
（二）焊接設(shè)備影響因素
1、焊接焊鉗
氣動焊鉗的最小開口尺寸：氣動焊槍的形成一般分為兩段，開口最大值到開口最小值和開口最小值到焊接間隙最小狀態(tài)。焊接閉合期間的行程變化會導(dǎo)致焊鉗在焊接時出現(xiàn)空載，這樣會導(dǎo)致壓力不足出現(xiàn)飛濺。采取措施：在電極帽更換后需要對氣動焊鉗的較小開口距離需要進(jìn)行定期檢查監(jiān)控。
焊鉗上下電極的對中性差，會導(dǎo)致電極帽與工件接觸位置產(chǎn)生差異，從而焊接電流密度集中產(chǎn)生電火花飛濺。采取措施：焊鉗上下電極的電極對中性需要每天進(jìn)行點檢。
2、氣路系統(tǒng)壓力
氣動焊槍的焊接壓力可以通過系統(tǒng)壓力和焊槍回程壓力推算。氣動焊槍的焊接壓力不足會導(dǎo)致飛濺產(chǎn)生。采取措施：（1）定期檢查氣路系統(tǒng)壓力和焊槍回程壓力；（2）定期更換網(wǎng)狀消音、排氣裝置減少負(fù)壓；（3）定期維護(hù)缸體密封條件。
3、伺服焊槍
伺服焊槍通過電極扭矩對焊鉗進(jìn)行加壓，因此要比氣動焊槍對壓力的控制更加穩(wěn)定從而得到更好的焊接質(zhì)量。（1）伺服焊槍通過電機(jī)扭矩計算焊鉗壓力智能化較高，對焊點形成過程中產(chǎn)生的負(fù)壓起到補(bǔ)償作用；（2）通過修磨補(bǔ)償?shù)姆绞綇浹a(bǔ)工件和焊槍定臂電極間隙，減少機(jī)器人分解壓力。
?。ㄈ┖附庸に囉绊懸蛩?nbsp;
1、焊槍與工件垂直
焊槍與工件不垂直會使電極帽與零件的接觸狀態(tài)異常， 由于零件與焊槍不貼合產(chǎn)生反作用力從而減少焊接壓力，產(chǎn)生焊接飛濺。采取措施：（1）調(diào)整機(jī)器人焊接軌跡；（2）對手工焊接增加輔助導(dǎo)向。
2、工件配合狀態(tài)影響
對于高強(qiáng)度鈑，工件間鈑材間隙較大，會對電極產(chǎn)生負(fù)壓作用，導(dǎo)致焊接飛濺。采取措施：（1）預(yù)熱焊接的方式消除板材間隙；（2）改進(jìn)單件尺寸消除零件匹配間隙。
?。ㄋ模┌宀墓ぜ挠绊?nbsp;
對存在表面處理的板材，由于表面鍍層厚度差異，需要相應(yīng)的焊接參數(shù)也不同，因此對于電鍍板，尤其是熱鍍鋅板在焊接過程中易焊接飛濺，裸板的影響較小。采取措施：（1）對于熱鍍鋅板采取預(yù)壓和預(yù)熱措施，提前破壞鋅層；（2）采用適當(dāng)?shù)能浺?guī)范降低焊接飛濺。
?。ㄎ澹┖附语w濺降低的輔助措施
1、銅墊板焊接
在有特殊要求的焊點表面輔以銅墊板進(jìn)行焊接，可保證焊點表面無明顯壓痕和飛濺產(chǎn)生。
增加銅墊板需注意的問題：（1）參數(shù)相應(yīng)調(diào)整： 焊接電流增加15%（9500A → 11000A），焊接時間延長20%（10cyc → 12cyc）；（2）備件制作：材質(zhì)選用采用CrZrCu、厚度8 ～12mm，委托外協(xié)廠家制作備件。（根據(jù)需要可以直接在銅板上劃窩，以做出焊點位置。）（3）定期檢查更換。根據(jù)目前使用情況，更換頻次為每5000件，修磨一次；每20000件，更換一次。
2、焊點導(dǎo)向
對于手工焊接工藝，焊接狀態(tài)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)焊點位置偏和半點焊（邊緣焊），此時金屬溶液容易被擠出，產(chǎn)生飛濺，這種情況通常采用增加焊點導(dǎo)向規(guī)范焊點位置進(jìn)行改善。
?。c焊焊接的被動控制措施
對零件表面有特殊要求的增加遮擋，外觀面、工作面對焊接條件要求較高的區(qū)域需要用焊接擋板進(jìn)行保護(hù)。
二、影響凸焊焊接飛濺的因素及控制方法
?。ㄒ唬┖附釉O(shè)備影響：
1、氣缸選取：選取較大氣缸有利于焊接壓力穩(wěn)定，從而降低焊接飛濺。
2、電極平行狀態(tài)監(jiān)控：電極磨損后，上下電極不平行存在間隙易導(dǎo)致螺栓螺母在焊接過程中壓力不均，電密度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生飛濺。采取措施 ：凸焊電極打磨后需要用篩片對電極間隙進(jìn)行點檢。
3、電極內(nèi)螺母定位銷：標(biāo)準(zhǔn)件與螺母定位銷接觸產(chǎn)生分流局部過熱易產(chǎn)生焊渣飛濺。
定位銷采用陶瓷或KCF材質(zhì)代替不銹鋼定位銷 （表面處理）材質(zhì)可以有效降低飛濺和螺紋損壞等問題。
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