空调器室外机压缩机定位螺栓点焊及结构研究

2014-11-30熊传林

家电科技 2014年3期

熊传林

(珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070)

1 引言

在空调器钣金件的生产过程中，点焊是一项不可缺少的工艺，同时也是重点关键工序和岗位；特别是空调器室外机底盘组件上的压缩机定位螺栓，因其起着固定和定位压缩机的作用，所以必须保证压缩机定位螺栓与底盘点焊的绝对牢固可靠。本文通过对压缩机定位螺栓点焊的工艺分析、研究和实验，解决脱焊问题，保证压缩机定位螺栓点焊质量的稳定、可靠。

2 螺栓点焊原理

将焊件压紧在两电极之间，施加电极压力后，电阻焊变压器向焊接区通过强大的焊接电流，在焊件接触面上形成真实的物理接触点，并随着通电加热的进行而不断扩大。塑变能与热能使接触点的原子不断激活，消失了接触面，继续加热形成熔化熔核[1]，点焊原理如图1所示。

点焊螺栓是通过自身的3个焊点熔融到底盘基材上去，从而形成牢固的连接体，点焊螺栓的结构，如图2所示。若螺栓的焊点只是部分熔融到底盘上去，没有形成牢固的连接体，则是点焊不良，可导致脱焊等重大质量问题。

3 螺栓点焊及结构分析

空调器室外机底盘组件压缩机定位螺栓的点焊生产，常见的工艺流程是先在底盘上预冲孔、再通过焊机将螺栓点焊到底盘上去，如图3所示。由于总装上压缩机装配需求和振动噪音对匹配精度的要求，基板底盘上的底孔不能过大；底盘上的底孔也不能过小，否则点焊生产时螺栓难于放入底盘底孔中，底盘底孔一般比螺栓大0.5mm。

点焊的通用关键工艺参数包括：焊接电流、焊接时间、加压时间、气缸压力等。另外，上、下电极氧化后要及时研磨，下电极中的绝缘套损坏后要及时更换，基板上底孔毛刺过大的话，模具要及时检修[2]。

研究压缩机定位螺栓的点焊过程，螺栓圆角R过大会与底盘上的底孔干涉，点焊时干涉部位会分流，导致焊点不能完全熔融，从而造成螺栓脱焊问题；从此角度来分析，螺栓的圆角R越小越好。螺栓光杆与螺栓头是圆角R过渡的，由于螺栓是钢丝通过冷镦工艺生产而成，螺栓的圆角R过小，易造成螺栓局部应力集中，螺栓在做头部强度实验时，有断裂的情况，如图4所示，同样存在严重的质量隐患；螺栓圆角R越大，螺栓自身越牢固，从此角度分析，螺栓的圆角R越大越好[3]。

结合螺栓头部强度和螺栓点焊对螺栓圆角R的需求，螺栓的圆角R不能太小，也不能太大，这就存在一个矛盾的问题。按生产需求和零件的结构，螺栓圆角R要取一个中间尺寸，确保能同时满足两者的要求。另外，螺栓是钢丝通过冷镦工艺生产而成，随着生产量的递增，因模具磨损，螺栓的圆角是会逐步变大的。

图2 点焊螺栓的结构

图3 压缩机定位螺栓点焊生产的示意流程图

图4 螺栓头部强度实验

图5 新型结构的点焊螺栓

图6 螺栓点焊后的破坏性实验：合格品

图7 螺栓点焊后的破坏性实验：不合格品

表1 不同结构的压缩机定位螺栓点焊后的抗压力测试数据

图1 点焊原理图

为解决以上技术难题，通过创新和结构优化，开发一种新型结构的点焊螺栓，如图5所示。螺栓光杆与螺栓头部采用斜面过渡的结构，保证了螺栓头部的足够强度；同步采用沉台结构，解决了螺栓与底盘底孔因结构干涉而分流导致的脱焊、焊接不良问题。

螺栓头部圆角结构过渡、不同圆角大小的压缩机定位螺栓（R0.5、R1.0、R1.5、R2.0）与沉台结构的压缩机定位螺栓，在底盘的材料厚度都为0.95mm、底盘底孔大小相同和焊接电流、焊接电压、焊接时间、加压时间等焊机参数均等同的条件下点焊成组件，然后放在最大试验力为30kN的微机控制电子万能试验机上，测试点焊组件上压缩机定位螺栓的抗压力值，试验机滑块的下滑速度为20mm/min，测试数据见表1；由实验数据可以看出，沉台结构的压缩机定位螺栓的抗压力值最大。

压缩机定位螺栓点焊后的破坏性测试，测试方法为：使用无角度套筒扳动螺栓，直至螺栓与底盘分离；压缩机定位螺栓点焊合格与否的判定标准：如出现螺栓与底盘上的母材一起拉掉，则为合格，否者为不合格。相同实验条件下、不同类型的压缩机定位螺栓螺栓（R=0.5、R=1.0、R=1.5、R=2.0、沉台结构），批量的破坏性测试情况为：沉台结构螺栓的实验均合格；R0.5/R1.0较小圆角结构螺栓的实验合格，如图6所示；R1.5/R2的较大圆角结构螺栓的实验不合格，如图7所示。