1、螺柱焊質量穩定性汽車車身螺柱焊接質量穩定性1.概述通常，汽車上的內外飾件、線束、地毯和油管、制動油管（如圖1.）、隔熱板、導流板等附件與車身鈑金的安裝聯接主要是靠螺柱螺母來實現的，各種附件安裝件約40多種，所需螺柱也多達100多顆。螺柱與鈑金件采用凸焊或螺柱植焊的方式焊接固定，其在汽車制造中的用量日趨增長，應用亦已趨成熟。 圖1. 制動油管固定件的焊接螺柱位置凸焊焊接是在螺柱的焊接端上預先加工出一個或多個凸點，使凸點與鈑金件表面接觸加壓、通電、熔化，從而形成焊點的電阻焊接方法。鈑金件與螺柱焊接位置需開孔，焊接時移動板件到凸焊電極上定位焊接。同種螺柱焊接不同板厚，穩定性相應會有變化。螺柱焊接是在

2、螺柱的焊接端上預先加工成凸臺或尖角，使尖角與鈑金件表面接觸通電、熔化、加壓，從而形成焊縫的電弧焊接方法。螺柱焊接是將焊槍移動到焊接工件處定位焊接。同種螺柱焊接不同板厚，穩定性相應能保證。由于螺柱焊焊接技術具有快速、可靠、工序簡化、穩定性好等一系列優點。因此，它已逐步替代凸焊，并普及應用于汽車焊接生產過程中。2.螺柱焊接原理汽車行業的螺柱為M8以下，所需焊接功率小，因此，生產中實際應用的多為拉弧逆變式螺柱焊機，遵循電弧焊接原理。 螺柱焊接時，先用焊槍壓住板件，構成電流回路；再扣動扳機，半自動焊槍內部的伺服電機通電，并在焊槍內部形成磁場，把焊槍的導電嘴以及整個焊釘向后提升，焊釘脫離板件，引出小電

3、圖2.螺柱焊接的階段劃分螺柱焊機主要構成：主機、控制器、焊槍、焊接線、接地線等部分（如圖3.）。 圖3.螺柱焊機的主要構成3.螺柱焊接應用缺陷汽車裝配時主要采用扭力矩扳手在螺柱上進行擰緊安裝螺母，擰緊對螺柱產生一定的拉拔力，如果焊接質量不好，螺柱被從焊接面撕拉脫落。據統計脫落發生率高達萬分之十（10%），因此帶來大量的CO2焊機返工補焊作業問題，從而嚴重影響車身的美觀性。為解決裝配過程中出現脫焊問題，提高螺柱焊的焊接質量，經過對螺柱焊接的工藝過程進行深入分析研究，發現焊接后的虛焊、過焊、偏弧等幾種焊接缺陷是造成螺柱脫落的原因（如圖4.）。1.虛焊：所謂“焊接虛焊”,就是指當按設定的扭矩擰緊時，

4、螺柱從焊接處斷裂脫落現象，主要是焊接強度不夠。虛焊表現為焊接氣孔多和焊接縫窄。而虛焊的產生主因是螺柱伸出長度，提升高度，提升時間，引弧電流，引弧時間，焊接電流，焊接時間，下壓時間等焊接參數設置不當所引發的。焊接氣孔：如果焊接時的下壓力小、下壓時間長，結果會導致焊接產生的氣體未及時排除，從而造成焊接氣孔多，焊接疏松。焊接縫窄：螺柱伸出長，提升時間不夠；或焊接電流小，焊接時間短；焊接熔深淺，焊縫窄。2.過焊：所謂“焊接過焊”，就是指焊接處的板件在焊接后呈現凸出或燒穿現象。過焊的產生主要是由焊接電流參數設置過大或焊接時間過長引發的。3.偏弧：所謂“偏弧”，主要是指由于外界因素影響，焊縫不對稱。 圖4

5、. 螺柱焊的幾種焊接缺陷4.焊接質量的影響因素通過對焊接缺陷及其成因的分析，并結合實際生產中的焊接質量情況，我們發現由“虛焊”和“過焊”兩種缺陷所造成的脫焊，其總比重僅約占10%，而90%的脫焊則是因為焊接偏弧造成的。由于通過優化設備參數的方法就可以避免虛焊和過焊，所以，本文謹對實際可能造成焊接偏弧的螺柱、產品設計、夾具設計等主要致因重點分析，制定并實施改善措施，提升了螺柱焊接質量。以下分析謹供同行分享和參考。1.螺柱對焊接質量的影響由于焊接的特殊性，螺柱與母材焊接后的焊接區存在一定的減弱。一般螺柱底端直徑設計大于柱體，焊接面積大于螺柱的面積，以此保證焊接的強度不小于螺柱本體強度。螺柱焊釘根部

6、焊接位置的形狀一般設計成錐型面或球型面（如圖5. 特殊的T型釘除外）。通常國內汽車行業應用的多為錐角形式，起引弧和排出焊接產生氣體的作用。如果螺柱制造的錐角不在螺柱中心，焊接電流會偏離螺柱中心，從而會造成焊接縫偏離底端中心，形成偏弧缺陷。 圖5. 螺柱焊釘根部焊接位置的形狀2.結構件形狀對焊接質量的影響螺柱與被焊接件表面相互垂直狀態下焊接，具有最佳的焊接質量。而汽車車身金屬結構件設計時，未考慮螺柱焊工藝質量的特殊性，所以車身結構件形狀對螺柱焊接質量影響較大。結構件的形狀設計應盡量避免螺柱在弧面上焊接。因為焊槍的垂直角度儀是通過焊槍螺柱回退距離感應的，螺柱在弧面上焊接，不垂直狀態下，角度儀誤認的

7、回退距離滿足設定值，焊接時則產生偏弧缺陷。（如圖6.） 圖6.弧面焊接結構件的形狀設計要充分考慮到螺柱焊槍的尺寸，以避免出現焊接螺柱與搭接板距離小于防飛濺套半徑尺寸（如圖7.）。否則，焊接時會出現螺柱與焊接面不垂直，從而產生焊接偏弧。 圖7. 焊接螺柱與搭接板的距離結構件的形狀設計應能保證螺柱焊在實施時可以有選擇折疊面中間的余地，以此來避免焊接在折疊上，造成焊接偏弧（如圖8.）。 圖8. 金屬零部件的折疊邊3.夾具結構對焊接質量的影響車身結構件在固定夾緊狀態下進行焊接，夾具在設計時，一般會考慮可夾持性，而忽略可焊接性。這也影響螺柱焊接質量由于螺柱焊接時，通常都是焊槍先下壓焊釘接觸板件，焊槍自動

8、提升螺柱，進行焊接。相對板料厚度為0.8mm及以下的結構件，受到焊槍下壓后會存在下凹，螺柱提升過程時，板件回彈，造成引弧距離不夠，形成偏弧。所以，對于板料厚度為0.8mm及以下的結構件，夾具設計應考慮到在焊接背面設計支撐（如圖9.），以避免板件回彈產生焊接偏弧。 圖9. 焊接面的背面設計的支撐 螺柱與焊接面在垂直狀態下焊接效果最好。因此，為了保證人工焊接位置的定位精度和垂直度，夾具設計相應螺柱焊槍的定位導向套裝置。而定位導向套的大小和垂直度，亦會造成焊接狀態不垂直，產生焊接偏弧。因此，夾具上的定位導向套外徑要大于焊槍的防飛濺套外徑約0.50.8mm，且必須保證與焊接表面垂直。4.材質對焊接質量

9、的影響碳鋼類材料屬于鐵磁體，具有在外磁場作用下，產生磁感應強度，且強度大小隨外磁場變化而變化，并還具有外磁場撤除、仍有剩磁的特性。電弧焊接時，周圍將產生磁場，磁場在電弧軸線四周的分布對稱，電弧穩定規則。當焊接電弧周圍存在強鐵磁體導致磁場不均勻時，電弧中心將會偏離軸線，偏向一側，從而產生偏弧缺陷，稱做磁偏吹。夾具通常采用碳鋼制造而成，經過機加工、焊接，會不同程度被磁化。螺柱焊接時，剩余磁力線流經工件與電弧電流所產生的磁力線相疊加，磁場大的一側會產生推力，將電弧推向磁場小的一側，造成偏弧。車身結構件應用碳鋼類材料，當幾何形狀不對稱時，焊接電流流經工件、電弧和螺柱時，電流導通走最快的通路，會被電磁場干擾所引起的電弧“偏吹”到局部集中方向，造成偏弧。對于以上兩種情況，可以采用如下圖10.所示的方法加以調整或增加接地線位置及數量來消除。 圖10.消除磁偏吹”的方法設計螺柱導向套時，為便于工件焊接螺柱后能輕松從夾具中取出，通常會將部分焊槍導向套設計成半圓型或開個缺口。此種設計結果會導致電弧磁力線集中到半圓型導套上，電弧偏向半圓型導套一側，造成偏弧。對于此種情況，可以采用將半圓型改成整圓形，或者更換導向套為銅合金或尼龍等材料，仍保持半圓型的方法，則可能給予消除偏弧缺陷（如圖11.）。 圖11. 可以消除偏弧缺陷的兩種焊槍導向套5.結束語通過對汽車車身螺柱焊接的焊接質量的改善與應