汽车白车身螺柱焊工艺及质量控制探讨

单颀俊

摘 要：随着汽车工业的发展，人们对于汽车的需求不断增加，目前汽车已经逐渐地走进了千家万户。而汽车的需求不断增加，汽车的质量问题也随之受到了广泛的关注。而汽车质量的控制所涉及的因素众多，是一个比较复杂的工程。本文就将以白车身螺柱焊的质量控制为中心进行探讨，分析螺柱焊偏弧产生的原因，提出一定的改善措施，以供参考。

关键词：汽车;白身车;螺柱焊工艺;质量控制

随着科学和技术的进步，汽车制造的技术得到了快速的发展，推动着汽车制造技术不断发展和创新，汽车企业为了竞争生存和发展，在研发和制造过程中缩短了周期，降低了汽车制造的成本，同时提高了汽车的质量和性能，促使汽车制造业更好地发展[1]。各种工艺的改进百花争鸣，尤其是螺柱焊工艺，有了很大程度的提高。由于螺柱焊技术与其他焊接技术相比，具有操作简单的优势，目前已经在许多行业的焊接中被广泛地应用，尤其是在汽车制造业[1]。

1 汽车白车身螺柱焊接技术概述

1.1 当前我国汽车白车身螺柱焊接工艺的概述分析

目前螺柱焊工艺发展迅速，已经被广泛应用于汽车白身车的制造中。国内许多的汽车制造企业，在螺柱焊技术和工艺上，已经取得了很大程度的突破。当前我国在螺柱焊工艺上虽然得到了一定程度的发展，但是仍需不断的努力，才能更好地适应汽车工业的发展需求。目前由于我国在汽车螺柱焊工艺上研究的时间较短，所以还需不断地进行经验总结，从而使螺柱焊技术得到更好的发展[2]。

1.2 螺柱焊的焊接方式

目前市场上有两种形式的螺柱焊：储能式螺柱焊机拉弧式螺柱焊，而国内主流主机厂采用的一般为拉弧式螺柱焊。这是将螺柱一端与板件表面接触，在通电后通过螺柱焊枪提升螺柱引弧，融化螺柱顶端与板件接触面，再给通过螺柱焊枪给予螺柱一定压力至熔池，从而完成焊接的方法。

2 螺柱焊的质量缺陷及改进措施

2.1 螺柱焊的偏弧缺陷成因分析

在白车身生产过程中，常常会遇到几大螺柱焊的质量问题：焊穿、虚焊、偏弧等，此类问题经常会导致装配的过程中出现螺柱脱落的现象，问题白车身需经下线返修后才能上线继续装配，浪费了大量的人力物力。在实际生产中螺柱焊焊接质量检验除了外观目视检验，没有很好且有效的无损检验方法，因此如何保证生产过程中螺柱焊质量成为生产过程质量控制的关键[3]。由于篇幅问题，此篇仅对偏弧问题作出探讨，下表即为列出的偏弧的几大影响因素，见表1：

2.2 螺柱焊偏弧的质量改进

下文将根据人机料法环五大因素展开，就螺柱焊偏弧问题进行探讨。

2.2.1 人员方面因素

人员熟练度

螺柱焊操作人员熟练度差异对螺柱焊的焊接影响非常大，由于员工操作的不确定性，熟练度不同的员工甚至同一员工在不同时间段进行的操作都会对结果产生有较大的影响。因此现场人员尽量采用熟练工，并尽可能缩短员工的操作时间，使人员对结果的影响最小化。

2.2.2 机械设备方面因素

①导套与焊接面不垂直

在夹具设计规范中，螺柱焊导套法线应与焊接面垂直，而在实际生产过程中，由于螺柱所在平面与基准坐标面有一定的夹角，因此加工误差便不可避免地导致螺柱焊导套与板件焊接面不垂直。而根据拉弧式螺柱焊原理可知，在未垂直引弧（螺柱与板件夹角超过90±5°）时，由于距离超出电弧引弧的极限长度，会导致引弧的电流分布会向会另一端移动，电弧的分布不均，熔池偏移产生偏弧现象。采用FARO便携式三坐标对夹具进行标定，在保证了导套位置准确的同时也保证了导套垂直度的要求。

②螺柱焊枪与导套配合过松

由于螺柱焊枪相对导套为活动件，因此在设计时采用间隙配合，为了便于插拔，在夹具设计规范中定义导套内径比焊枪外径大0.5mm。而在实际生产中，由于使用次数的增加，螺柱焊枪及导套均会发生不同程度的磨损，此时螺柱焊枪与导套之间的间隙便会大大增加，焊枪放入导套后无法保证相对垂直的焊接，同样会导致偏弧的发生。因此，在生产过程中对夹具及设备的点检是非常重要的，这能在很大程度上排除此项因素对偏弧的影响[4]。

③接地电缆设置不合理

由于螺柱焊焊接过程有为瞬时的大电流，在生产中，电流产生的磁场会逐渐将夹具磁化。由于夹具的不对称性使得各处磁化强度不一，因此需要通过接地电缆来减弱磁化的影响。在验证过程中发现，接地电缆的位置也对偏弧有着较大的影响，具体体现在：在采用单根接地电缆的情况下，发生偏弧的次数明显高于采用两根接地电缆的情况。同时，根据现场验证得出第两根接地电缆的位置应尽可能设置在螺柱偏弧的那一側，削弱因夹具磁化而造成的偏弧问题的发生。

④磁偏吹

螺柱焊导套基本为整圆形，由于电磁感应现象，在焊接过程中，磁场为均匀对称的状态;而部分导套由于空间结构受限，需要切除部分加以避让此类结构，因此，这些导套在通电时形成的磁场便会疏密不均。在这不均匀的磁场影响下，螺柱在引弧时电弧也会受到一定量的偏移，从而形成磁偏吹。因此，减弱磁场的作用也能减少磁偏吹发生的可能。常用的导套材料有尼龙、铜、铁、不锈钢等，经过验证，铜导套与铁质导套均会产生较大的磁场，导致磁偏吹;而尼龙导套、不锈钢导套产生的磁场较小，可有效防止磁偏吹的产生。而尼龙导套因为材质过软，长期使用后磨损比较严重，也会导致导套与焊枪配合过松，重新产生磁偏吹。因此，选用不锈钢作为螺柱焊导套的材料能长期有效地预防磁偏吹。

⑤螺柱焊枪的选型

螺柱焊枪头部一般有三个小爪子作为为保持枪体垂直度的机构。三点确定一个平面，螺柱焊枪通过这三个点来保证螺柱与接触面的垂直度，当其中一个爪子有磨损或是经长期使用后粘连了飞溅的焊渣，也会导致焊枪不垂直。而焊枪不垂直会直接导致偏弧的产生，因此需及时修复及清理接触点，保证接触点的可靠性。现有部分螺柱焊枪爪子部分为一个圆圈，这种结构增大了螺柱焊枪与工件的接触面，减小了螺柱偏斜的可能性。