导电嘴磨损与焊缝长度试验研究
2020-09-10高雨雨
摘要：目前市场上焊丝价格差异较大，焊丝在实际生产中磨损严重，孔径增大，导致焊接轨迹发生变化，易产生焊接缺陷，车间生产只有出现此类异常时，才会更换导电嘴。此时，无法对导电嘴更换之前的产品进行追诉，本文通过对导电嘴磨损状况与焊缝长度之间的关系进行讨论，验证焊缝长度是否与导电嘴磨损有关，为今后机械手焊接导入生产过程中制定导电嘴更换频次提供依据。
关键词：导电嘴;更换;频次;焊接长度
0 引言
汽车座椅与驾驶者及乘客的安全性、舒适性息息相关，直接影响乘客对座椅乃至整车的整体评价。座椅骨架涉及多个零部件加工制造工序，如点焊、弧焊等，应用最多的就是弧焊，实际生产中，多为机械手焊接。其中，导电嘴磨损严重会导致焊接轨迹发生变化，焊缝熔深达不到设计要求，造成焊接缺陷，进而脱焊等安全事故。
本文通过试验分析，得出焊接过程中导电嘴磨损与焊缝总长度之间的对应关系，转换为焊接产品数量，加强过程控制，保证骨架焊接質量，提高一次下线合格率。
1 方案策划
试验产品为座椅靠背骨架焊接组件。
其中，固定管焊缝长度：15×4=60（mm）;靠背钢管与本体焊缝总长度：20×3×2=120（mm）;靠背连接板与本体焊缝总长度：10×4=40（mm）;靠背钢丝与钢管搭接处焊缝总长度：10×2=20（mm）;综上：单件靠背焊缝总长度为：240（mm）。
随机抽取20个导电嘴，测量其孔径大小，以确保导电嘴一致性。
按照校枪标准进行校枪 ，每焊接产品20或30件（转换为焊缝长度即为每焊4.2m或者7.2m）后，对导电嘴孔径进行测量。完成后，将其重新装配在机械手上，并重新进行焊接。直至导电嘴内径磨损严重，焊缝轨迹发生明显偏移，停止数据收集。对数据进行分析，得出导电嘴磨损情况与焊缝长度的对应关系。
2 试验过程
①随机抽取20个导电嘴，测量导电嘴内孔直径，确认其导电嘴来料尺寸是否稳定。测量数据如表1，从表中可以看出，导电嘴尺寸稳定性较好。
②从20个导电嘴中任取一个，安装到机械手上，然后按照校枪标准进行进行校枪，校枪要求：焊丝与对枪销中心点的偏移量不能超出焊丝直径外边沿;如图2。
③对枪符合要求后，确认焊接参数，开始连续焊接，焊完20件（即焊缝长度为4.8m）时，拆下导电嘴，对其内孔直径进行测量：如图3。
检测合格，将导电嘴重新安装上机械手，再次对枪，确认焊接轨迹无误，然后进行焊接，待再次焊接30件（即总焊缝长度为7.2m）时进行测量，此时导电嘴总共焊接产品50件（即总焊缝长度为12m），测量完成后，记录数据。如此重复直至焊接360件（即总焊缝长度为86.4m）后，记录导电嘴尺寸变化。直至焊接进行至第374件，固定管出现焊穿异常，此时停止焊接。从图4中可以看出，此时焊缝出现明显异常，说明导电嘴磨损严重，需要更换导电嘴。
④对已经收集的数据进行分析：
3 数据分析
由图5可知，回归方程为y=0.0043x+1.2285，回归方程高度显著，可决系数r2=0.9902（r越接近1，线性回归越显著）。
3.1 线性方程验证
随机抽取5个导电嘴，对其他产品进行验证，根据上次实验可以看出当导电嘴直径大于1.6mm时，焊接轨迹偏移，易导致焊接缺陷。将1.6mm带入公式得到焊缝长度应为86m，一件靠背焊缝总长度为0.30m，一件座椅骨架总成焊缝总长度为0.28m：由此得到可以焊接靠背280件，焊接总成可以焊接300件，当达到焊接数量时，对导电嘴进行测量，结果如表3。
与理论计算相差偏差：
1号=（1.6-1.59）/1.6×100%=0.625%
2号=（1.6-1.62）/1.6×100%=1.25%
3号=（1.6-1.57）/1.6×100%=1.875%
4号=（1.6-1.58）/1.6×100%=1.25%
5号=（1.6-1.61）/1.6×100%=0.625%
偏差均在2%以内，说明此关系式成立，可以应用于实践。
4 结论分析
通过实验数据分析以及验证结论来看，导电嘴磨损（y）与焊接长度（x）成正比关系，即y=0.0043x+1.2285。当导电嘴直径大于1.6mm时，焊接轨迹偏移，会导致焊接缺陷。此关系式可以用于实践，通过计算单件工件的焊缝长度， 转换为焊接产品数量，加强过程控制，保证骨架焊接质量，提高一次下线合格率。
参考文献：
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[4]白利兵，郭慧军，张煜.药芯焊丝电弧焊工艺分析及其应用研究[J].内燃机与配件，2019（13）：110-111.
作者简介：高雨雨（1987-），男，助教，主要研究方向为机械手力学性能。
