許立國(guó)，程康康，邵金金，仝輝，馮小斌

奇瑞汽車股份有限公司 安徽蕪湖 241001

螺柱焊是在螺柱的端面與另一工件之間利用電弧熱使之熔化并施加壓力完成連接的焊接方法。規(guī)范鈑金件、螺柱制造、夾具設(shè)計(jì)以及操作空間的相關(guān)要求，保證螺柱焊接質(zhì)量，是提高焊裝車間生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。本文主要介紹了螺柱焊設(shè)備的適用性能、螺栓的要求、焊接母材的要求及夾具的設(shè)計(jì)制作安裝要求、焊接工時(shí)等方面內(nèi)容。

螺柱焊設(shè)備的適用性能

1）每臺(tái)螺柱焊機(jī)可以安裝五把焊槍（手動(dòng)焊槍和半自動(dòng)焊槍任意組合）。設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試完成后，一把焊槍只能使用一套參數(shù)焊接一種型號(hào)的螺柱，而且這套焊接參數(shù)只能焊接相同材質(zhì)和厚度差在0.2mm內(nèi)的板件。

2）焊接母材材質(zhì)：低碳鋼、鍍鋅鋼、高強(qiáng)度鋼及不銹鋼等。焊接母材厚度要求在0.7～2.0mm，鍍鋅層建議在15μm以內(nèi)。

3）板件的相同位置只允許進(jìn)行單面螺柱焊接。

4）焊接母材表面不應(yīng)有缺陷或過(guò)分粗糙，無(wú)漆層、油水污垢及表面氧化皮等，保證焊接母材表面清潔。

5）螺柱焊槍防濺罩分為植焊螺柱防濺罩（見(jiàn)圖1a，外徑25mm，高35mm）和搭鐵螺栓防濺罩（圖1b，外徑30mm，高38mm）兩種規(guī)格型號(hào)。要求螺柱導(dǎo)套的內(nèi)徑必須滿足防濺罩的大小，螺柱導(dǎo)套的內(nèi)徑與焊槍防濺罩的外徑預(yù)留最小0.15mm的間隙，最大間隙不允許超過(guò)0.2mm。

圖1 螺柱焊槍防濺罩

螺栓的要求

1）螺柱直徑范圍在3～10mm。

2）螺柱要求端面角為7°錐角（角度公差±1°，見(jiàn)圖2），錐角應(yīng)在螺柱法蘭中心點(diǎn)，方便焊接過(guò)程中引弧，不允許使用平端面的螺柱。螺柱制造符合制造要求，長(zhǎng)度公差為0～0.2mm。螺柱的材質(zhì)建議使用碳鋼和銅合金材質(zhì)，不建議使用合金鋼材質(zhì)。

圖2 螺柱形狀和尺寸

焊接母材的要求

1）焊接母材平面度要求：植焊螺柱，必須保證螺柱焊接處φ25mm以內(nèi)是平面；搭鐵螺栓，則必須保證螺柱焊接處φ30mm以內(nèi)是平面。不允許在曲面上焊接，螺柱中心距離圓弧切點(diǎn)應(yīng)大于20mm（見(jiàn)圖3）。

圖3 在曲面上螺柱焊接示意

2）焊接母材的形狀：螺柱焊接處不允許出現(xiàn)雙層折疊板、板件斷裂及變形、上凸下凹（因焊點(diǎn)、毛刺等原因）等情況（見(jiàn)圖4）。

圖4 焊接母材形狀不合要求

3）在工件折邊處進(jìn)行螺柱的焊接，需要預(yù)留足夠的焊槍操作空間。當(dāng)工件折邊的高度大于25m m時(shí)，則螺柱與折邊的距離最小保證在60mm以上（見(jiàn)圖5）。

圖5 預(yù)留足夠的焊槍操作空間

夾具的設(shè)計(jì)制作安裝要求

1）夾具的設(shè)計(jì)需要參考焊槍尺寸的大小，在焊槍的操作范圍內(nèi)不允許有任何夾具與其發(fā)生干涉。

2）螺柱導(dǎo)套的連接座部分采用不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)套采用碳鋼材質(zhì)（形狀盡量保證是整圓結(jié)構(gòu)），特殊的工位如存在偏弧情況，由夾具廠家對(duì)內(nèi)套進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試整改（見(jiàn)圖6）。

圖6 螺柱導(dǎo)套

3）在焊接過(guò)程中焊槍必須與板件垂直，因此要求螺柱導(dǎo)套孔與所焊接處的工件垂直，垂直度要求如圖7所示。

圖7 螺柱導(dǎo)套孔與所焊接處的工件垂直度要求

4）關(guān)于螺柱焊點(diǎn)支撐塊的制作要求。

①對(duì)于所焊接工件厚度少于0.8mm的，焊接位置處板件強(qiáng)度不夠處可增加支撐，保證焊接時(shí)板件無(wú)變形；支撐塊邊緣原則上偏離螺柱中心15mm（見(jiàn)圖8），采用Q235A材質(zhì)，進(jìn)行發(fā)黑處理。

圖8 夾具支撐的安裝方式

②若支撐塊在螺柱下方，要求支撐塊中心與螺柱中心線重合，支撐面中心位置加工直徑為8mm，深度為2～3mm的不通孔（見(jiàn)圖9），支撐塊材料為黃銅。支撐塊最小尺寸16mm×16mm。

圖9 沉孔處理

5）夾具腳輪附近預(yù)留M8的螺紋孔，用于螺柱焊機(jī)的地線連接。地線位置不能旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，安裝點(diǎn)表面不允許存在漆面、凹凸不平等情況。安裝點(diǎn)要求預(yù)留給配套螺栓。地線在夾具上的安裝如圖10所示。

圖10 地線連接方式

焊接工時(shí)

每把半自動(dòng)焊槍的焊接效率為每分鐘20～25個(gè)螺柱，手動(dòng)焊槍的焊接效率為每分鐘15～20個(gè)螺柱，且一臺(tái)設(shè)備在同一時(shí)間段只能使用一把焊槍進(jìn)行焊接。則要求在設(shè)計(jì)工位耗時(shí)方面需要參考設(shè)備的實(shí)際焊接效率。

焊接母材的厚度

在應(yīng)用螺柱焊接時(shí)，要求板件的厚度大于螺柱直徑的1/8（見(jiàn)表1）。

表1 不同螺柱直徑對(duì)板件厚度要求

螺柱焊接強(qiáng)度

不同螺柱及板件厚度、強(qiáng)度，對(duì)螺柱施加扭力最大值設(shè)定不超過(guò)表2中的數(shù)值。

表2 螺柱扭矩參照表

結(jié)語(yǔ)

汽車車身既要有足夠的焊接強(qiáng)度，又要有合格的外觀質(zhì)量。螺柱焊具有快速、可靠、操作簡(jiǎn)單和成本低等優(yōu)點(diǎn)，螺柱焊技術(shù)的今后發(fā)展趨勢(shì)主要是擴(kuò)大應(yīng)用范圍、提高螺柱焊接自動(dòng)化水平和焊接設(shè)備的更新?lián)Q代。