企業生產中點焊飛濺的影響因素

孫立權

【摘 要】針對企業生產中產生點焊飛濺這一問題，本文從飛濺產生原理與生產現場實際出發，總結了飛濺產生的影響因素，并制定了點焊飛濺的評價規則和控制目標。系統地從飛濺統計、設備穩定性控制、參數制定、焊點調試、質量驗證等方面給出了焊裝生產中降低飛濺流程和需要重點關注的事項。

【關鍵詞】降低點焊飛濺；白車身；電阻點焊

0 前言

自從1933年第一輛由電阻點焊連接完成的汽車下線以來，電阻點焊已經成為汽車車身制造的主要生產工藝。點焊作為最主要的轎車車身裝配工藝形式，完成90%以上的轎車車身裝配工作量，平均一輛轎車白車身大約有3000～6000個焊點，因此點焊的焊接質量將直接關聯到汽車產品的整體質量水平和產品競爭力，點焊焊接質量控制變得越來越重要。但由于點焊質量影響因素很多，在生產中經常遇到飛濺大、焊接質量不穩定等問題。隨著白車身點焊工藝的發展，飛濺問題是影響白車身點焊質量和點焊生產過程的突出問題。由于飛濺較大，不僅惡化了操作人員的勞動環境，增加現場的風險因素，降低了產品的表面質量，增加后續生產成本，而且飛濺金屬會嚴重損壞設備器械（焊鉗，夾具，各種電纜等），降低設備的使用壽命及增加維修成本。按國內的正常水平計算，因為焊接飛濺產生的浪費預計是100～500元/車，按此推算，2015年國內汽車銷售總量達到2500萬量，則飛濺所帶來的浪費最少約250億元，而且隨著汽車消費需求的增加，汽車產量每年以10%左右的速度遞增，飛濺所帶來的損失也日益加劇。

發達國家的汽車制造廠商通過多年不斷地研究和積累在點焊飛濺控制方面有比較成熟的經驗，已經具備完善的點焊工藝，擁有適用于實際生產的點焊應用軟件和模型，并已經取得顯著的效果。例如日本馬自達公司出現了無飛濺車間；而德國大眾等世界知名汽車制造廠商焊裝車間內的飛濺非常小，焊點飛濺率在10%以下。

相對于國外先進汽車制造企業，國內車企對飛濺問題不夠重視，對飛濺問題的研究不夠深入，基本限于理論和實驗研究階段，取得的效果也很微小，對焊接飛濺的控制精度和控制水平還有很大的差距，點焊飛濺仍然極其嚴重，國內很多企業的焊點飛濺率均在40%以上，大部分飛濺達到1到5米，最嚴重可達到10米，點焊飛濺仍然是國內點焊生產中的老大難問題。

因此，如何在生產中降低點焊飛濺一直是國內各汽車廠努力的目標。目前，在企業生產中的點焊降飛濺涉及的因素很多，需要協調和處理的技術問題也很多。本文從降低白車身飛濺、穩定焊接質量的角度，系統地探討點焊飛濺的影響因素和需要重點關注的事項。

1 影響點焊飛濺關鍵因素

點焊過程由預壓，焊接，維持和休止四個階段組成[1-2]?？赡墚a生飛濺的階段是通電加熱階段。吉林大學趙熹華對飛濺產生的模式提出并證明了自己的兩種看法：一是在焊接通電時間不斷增加時，液態熔核區和塑性環都在不停的生長，當塑性環的直徑長大到一定程度并超出電極端頭時，兩電極頭就會被液體熔核淹沒。此時，一定的電極壓力的施加，液體熔核區將沖破約束擠破塑性環發生飛濺。二是當電流過大時會導致液體熔核的快速生長，當其生長速度大于塑性環的擴展速度時，塑性環將被擠破發生飛濺現象。

在生產實際中與上述兩種情況有關的因素包括：焊接參數、工件（板材牌號、厚度、涂層種類、涂層厚度波動、工件的表面狀態、工件的匹配狀態）、電極帽（材質、磨損、對中性）、焊機（電源形式、穩定性）、網壓波動、冷卻水性能、人工點焊時的操作姿態。只有對以上所有因素進行全面的分析，才能從根本上降低飛濺。

在實際生產點焊飛濺評價方面，由于不是所有的飛濺都是能夠得到完全控制，偶發或輕微的飛濺對點焊焊接質量的影響不大。所以重點分析必然發生飛濺的焊點、飛濺巨大的焊點產生原因。因此應首先確定實際生產點焊飛濺評價規則[3]。

點焊飛濺率 =

公式中A為噴濺距離大于5m的焊點數，B為噴濺距離2m～5m的焊點數，C為噴濺距離1～2m的焊點數， Sum為工位總焊點數。

根據以上飛濺率計算公式，掌握生產實際飛濺情況得出任務目標：經過飛濺控制后的車身焊點質量必須高于原有車身，全破壞合格率必須達到98%。全工位點焊飛濺率控制在30%以下。

2 生產中飛濺的控制措施

2.1 設備、工裝穩定性確認與工藝確認

降飛濺的首先要保證設備、工裝的穩定，工藝文件與現場實際情況一致。這是控制飛濺工作首要的重點注意點。

設備工裝的狀態在控制點焊飛濺過程中起著決定性作用，必須保證設備工裝等外部條件穩定、工作正常，才能保證輸出正確的工藝參數，達到控制點焊飛濺的目的。電流、電壓的異常輸出、零件間隙與夾持狀態、電極帽狀態變化都會導致焊接過程出現飛濺。為了保證點焊過程的穩定性與可控性，必須定期點檢和整改焊接設備工裝。如果出現偏差必須調整到控制范圍內。只有在該范圍內才能夠進行穩定控制，否則將會導致以后的所有工作全部返工。

設備、工裝精度應達到以下標準：

1）一個合格的焊接設備是不允許有超過電流0.2kA或壓力0.2kN的波動，而輸出、輸入的差異需要在設備調試階段進行設定，該值應該控制在3%以內。

2）制定電極帽修磨標準及自動修磨器參數，保證電極帽端頭直徑在3mm～5mm范圍之內，電極帽對中性偏差小于0.5mm；

3）保證夾具加持工件后精度攢動量小于0.5mm。

2.2 工藝參數優化

以自動線點焊機器人為例，對工藝參數進行優化：制定統一規范的焊接程序。需要確定的參數：焊點板材材質與板厚、焊接參數電流、電壓和時間、焊接順序、位置、焊槍抓取順序。

調整工藝參數應首先從飛濺率高的工位入手。其統計應包括飛濺的位置、板材、工藝參數、板材間的間隙等； 根據統計結果，選擇飛濺嚴重的焊點確定控制飛濺的重點工況。分析飛濺原因，優化工藝參數降低飛濺，拓展其工藝參數設定方法，應用于同類工況的飛濺改善中。

焊接參數優化有兩個手段：一是根據已有工況飛濺情況選定工藝參數的，二是利用sorpas等模擬軟件對重點焊接工況進行計算機模擬的工藝參數優化，得出優化后的參數。

2.3 車身焊接質量確認

制定完焊接參數后，需要在生產線上進行檢測焊接參數。檢測后對全車進行破壞性檢測，分析其檢測結果及降飛濺效果，如果飛濺率仍然很高或焊點的質量合格率低于95%，不能滿足要求，則需要重新調試焊點直到飛濺率和質量合格率都滿足要求。

對全白車身焊點進行全破壞檢測，要求在表面質量良好，熔核直徑滿足工藝要求，而且在焊接電流減小0.5KA條件下，依然能得到合格焊點，工藝規范方才正式采用。

3 結束語

針對生產中的點焊飛濺影響因素多，需要協調和處理的技術問題多，造成的點焊降飛濺項目方案難以制定和無從下手等問題，提出了具有參考價值的點焊降飛濺流程，為轎車制造企業電阻點焊質量控制和提升提供了實例參考。

【參考文獻】

[1]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊（第1卷）：焊接方法及設備[M].2版.北京：機械工業出版社，2005.

[2]趙熹華，馮吉才.壓焊方法及設備[M].北京：機械工業出版社，2005.

[3]趙卯，李永強，李赫，鄧志華.焊裝生產準備中的點焊質量控制：轎車公司內部資料，2012.

[責任編輯：王偉平]