通过分析电阻点焊熔核飞溅和翘曲变形产生的机理

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1、关于滑移导轨电阻焊接问题及解决方案为了减轻汽车车身质量,提高汽车的安全性及延长使用寿命,在汽车车身制造过程中,电阻点焊是主要的焊接工艺,其焊点质量的好坏对保证车身装配质量、控制车体误差有重要影响但无论采用何种材料和工艺,在电阻点焊过程中,飞溅及变形均是影响点焊质量的主要问题。已往主要从调节焊接参数(如电流、点焊时间或压力等)方面来降低电极磨损及延长电极寿命,希望以此来降低飞溅及变形带来的危害，通过分析电阻点焊熔核飞溅和翘曲变形产生的机理，设计了一种具有防止飞溅和减少翘曲变形的复合电极。在电焊电极端部设置一个增强护套可有

2、效抑制点焊过程中出现的飞溅现象，并可显著减少工件表面的压痕深度及翘曲变形量。主要从点焊电极形状及外套材料的角度,设计防飞溅和翘曲变形的电阻点焊复合电极,解决车身点焊过程中焊接飞溅和变形问题。分析点焊熔核飞溅和翘曲变形产生的机理：电阻点焊过程中,在电流焦耳热的作用下,焊接区中心部位的金属首先熔化并形成液态熔核区,液态熔核周围是高温固态金属,在电极压力作用下产生塑性变形和强烈再结晶,形成包裹着液态金属的高温塑性金属环,简称塑性环。熔核飞溅的产生是因为塑性环被挤破导致内部熔化金属外泄而引起的。塑性环破裂的模式有两种:第1种情

3、况是随着焊接通电时间的延长，液态溶核区和塑性环都不断涨大，当塑性环的直径超出电极头的尺寸后，两电极头中间只有液体溶核，在电极压力作用下，液体溶核将失去约束挤破塑性环而发生飞溅；第2种情况是由于焊接电流过大导致液体溶核的生长大于塑性环的扩展速度，从而将塑性环挤破产生飞溅。根据上述分析可知，电阻点焊产生飞溅的根源是因为塑性环的破裂所引起的。翘曲变形是由于点焊加热时，焊接区局部温度快速上升，材料发生软化，电极头压入母材引起较大的塑性变形而导致。解决方案1：复合电极：根据上述分析可知，在焊接过程中保证塑性环不破裂是防止飞溅发生

4、的关键。点焊电极的主要作用是保持电流密度均衡，集聚焊点处的电流及保持焊接过程中热量平衡。正常情况下，点焊电极端部尺寸取决于工件的板厚和所要求的焊点直径。增加电极端部尺寸可有效增加对塑性环和熔核金属的轴向约束，防止飞溅的发生。但是电极尺寸太大会使电流密度下降，同时使焊件之间接触面积增大，散热增大，从而导致焊接区温度降低，而温度过低时不能形成熔核，因此电极尺寸通常都有一个最佳值。为防止飞溅，可给塑性环施加一个轴向的约束力，在此约束力的作用下即可有效防止塑性环破裂而引起的飞溅。以此设计复合型电极，该电极由电极帽本体和电极端部

5、的增强护套两部分构成。电极前端部分为直径6mm高度为8mm的圆柱体，圆柱体外侧包覆有增强护套，护套端部直径为10mm。该复合电极的关键是：增强护套应与电极之间保持绝缘或本身就是绝缘材料。增强护套的材料由环氧树脂，酚醛树脂（加铁粉增强）构成，采用浇注和热成型方式。即首先将增强护套材料制备到电极帽本体上，然后机加工到所需要的尺寸。该复合电极在保证电极端部导电面积不变的情况下，通过增加绝缘护套的方式增大了端面直径。在焊接过程中，该护套起到压紧塑性环的作用。可防止塑性环破裂。同时，该增强护套还减小了作用在焊接区的有效载荷，从而

6、防止了工件的焊接翘曲变形。复合电极缺点分析：由于所设计的复合电极增强护套材料耐磨性及耐热性略差，在大电流焊接时可能会出现开裂及碳化等问题，影响使用寿命解决方案2：焊接工装夹具焊接零件位移的分析及处理焊接夹具是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，起着非常重要的作用。     在焊接生产过程中，焊接所需要的工时较少，而约占全部加工工时的2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工

7、作，极大的影响着焊接的生产速度。为此，建议大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。目前滑移导轨焊接工装夹具有以下方面问题：工装夹具可靠性：夹具夹紧时不能破坏工件的定位位置以及保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力，而目前焊接工装夹具在装配焊接过程中由于定位螺旋销的使用会发生焊接零件上下尺寸偏移，这也导致需要后期打磨焊接零件增加不必要成本开支。目前工装夹具上缺少装配焊接零件组装过程中，由于尺寸偏移后可及时纠正零件位移尺寸的可退式压板。  考虑到对焊

8、接工件的定位，以及焊接过程中不影响焊接质量，在压板上需使用绝缘材料；考虑到快速并顺利取出焊件，可将压板设计成快速可退式压板。解决方案3：消除焊接飞溅的其它措施:防止电焊机因其它用工业用电装置频繁启动带来的电流冲击可另加装单机稳压电源装置，水温可知状态仪表装置。提案人：冷雪峰2013-12-26