关于汽车点焊工艺及焊钳的研究

徐 军

（海斯坦普汽车组件（东莞）有限公司，东莞 523000）

随着我国社会发展速度不断加快和经济水平不断提高，汽车行业也日益发展起来。由于汽车的使用越来越多，对汽车车身装配连接的工艺要求也越来越高，其中，点焊工艺就是目前最常见的汽车车身装配连接工艺之一。由于汽车市场对点焊工艺的要求不断提高，可以通过提高工作效率、控制生产成本实现相关要求，同时要保证和提升汽车整体质量。但要保证汽车装配质量，就需要确保点焊工艺的质量，这些关于质量的问题研究值得引起同行工作者的重视和关注。

1 汽车点焊工艺及焊钳概述

1.1 白车身

汽车白车身是指已经完成基本车身焊装工作但还未涂装的白皮车身，主要包括车顶盖、翼子板、发动机盖。行李机盖、车门等制件，但不包括四门两盖等运动件，其在结构上为形状复杂的空间薄壁壳体。

1.2 焊装线

焊装线的组成部分包括输送部分、工装夹具、焊接设备及其他辅助设备，其主要结构类型有：交叉臂步进式、摆臂步进式、滑撬输送式、台车式等。焊装线的类型有贯通式车身焊装线和循环式焊装线，焊装线的选择主要取决于具体的设计条件、产品质量要求、产品结构和工艺等。焊装生产线的设计是焊装工艺中的重点及难点。

1.3 点焊

点焊在汽车装配工艺中是一种高速、经济的连接方法。点焊的基本原理是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，再通过电阻热融化母材金属形成焊点[1]。其连接方法是把接头处接触面上的个别点焊接起来。点焊主要适用于薄板构件的制造工作中，如汽车车身、车厢、飞机机身的焊接等。点焊一般可以分为两类：双面点焊和单面点焊。

2 汽车点焊工艺相关研究

2.1 特点

点焊时焊件成搭接接头并压紧在两电极之间，其特点主要表现为：在点焊的过程中，对连接区的加热时间短、焊接速度快；点焊工作只需要消耗电能；电焊机决定电焊质量，电焊机一般具有操作简单、生产效率高、自动化程度高等特点；劳动强度低但条件好；在焊接通电的过程中不仅需要施加压力，还要使用大电流，导致程序控制较为复杂[2]。

2.2 影响焊接热的因素

焊接热的影响因素主要包括6个方面：电阻、焊接电流、焊接时间、电极压力、电极的形状及材料的性能、工件表面状况的影响。其中，在较短时间通以大电流的规范称为硬规范，在较长时间内通以小电流的规范称为软规范；电极压力应选择适当，压力较大时，会造成焊件加热不足而使焊点强度下降等影响；如果电极端头出现变形和磨损情况，会导致接触面积增大而使焊点强度降低；焊件表面的氧化物或脏物等会增大两焊件之间的接触电阻，从而影响焊接强度。

2.3 点焊焊接的循环过程

预压时间：规定电极下压到接触工件并稳定施压所需要的时间。预压时间的设定应适宜，如果预压时间太短，会导致电极在空中放电而脱焊，如果预压时间太长会影响生产效率。

焊接时间：电极通电时间，时间单位通常以秒记，也可以用周期记。

维持时间：在焊接电流切断以后，电极压力继续保持的时间。

休止时间：在电阻点焊或缝焊的过程中，两个相邻焊接循环之间的间隔时间。

2.4 点焊电极和电焊板的要求

点焊电极的功能主要体现在：为工件传送电流和压力、导散焊接区产生的热量等，点焊电极是保证点焊质量的主要因素之一。减少或杜绝三层及以上板数的焊接，多使用两层板搭接点焊，原则上累计板件厚度不超过5mm。

3 汽车焊钳的相关研究

焊钳的作用是夹持电焊条，同时还能在焊接过程中传导焊接电流，其一般是与电弧焊机配套使用，焊接具有导电性良好、不易发热、重量轻等特性。

3.1 焊钳的结构和种类

焊钳在结构上通常可以分为：焊臂、变压器、气缸或伺服电极、机架、浮动机构等。焊钳从结构上可以分为分离式、内藏式、一体式；从用途上可以分为X型和C型两种；从焊钳的行程上可以分为单行程和双行程；从加压的驱动方式上可以分为气动焊钳和电动焊钳；从焊钳变压器的种类上可以分为工频焊钳和中频焊钳；从焊钳的加压力大小上可以分为轻型焊钳和重型焊钳。

3.2 焊钳选型的注意要点

第一，要选择合适的焊钳类型及吊挂类型，选择依据包括产品结构、夹具结构、作业方位等方面。使用较多的焊钳有C焊钳和X焊钳，C焊钳主要用于点焊水平位置的焊点，其电极运动轨迹为直线形；X焊钳主要用于点焊垂直位置的焊点，其电极运动轨迹为圆弧形。

第二，选择大小适宜的焊钳。原则上不允许使用电极帽直径为13mm的焊钳，以及带角度电极、异型电极、电极帽与电极杆一体式的焊钳都不允许使用[3]。

第三，满足焊接压力要求。原则上不允许使用压力小于300Kgf的焊钳，同时不同材料的板材所要求的压力不同，所以，要注意区分高强度、镀锌板、热成型板扥不同类型的板材。

3.3 焊钳选型标准准流程

第一，通过全面收集工序图卡、平面布局图以及3D焊点信息并进行分析，从而充分了解焊接的具体焊点位置、数量、人员站位，明确实际工作需要几把焊钳和焊机。

第二，根据所掌握的焊点信息，绘制出所需焊接点的焊点线。不同颜色的焊点线对应不同的操作人员，以此可以对操作人员进行区分，并建立目录树，通过将移动焊点移动并对应到几何图形上，进行区分焊钳和焊点。这种建立目录树的方法有利于制作相关工艺文件和区分焊点。

第三，常见的焊钳有X型焊钳和C型焊钳[4]，需要根据作业习惯来选择焊钳类型，而焊钳的尺寸取决于焊钳的喉深喉宽、特殊部位焊点情况。

4 结语

现阶段，我国汽车行业随着社会经济的发展而发展，因为人们生活水平的提高，不仅汽车使用量不断增加，同时人们对汽车质量的要求也越来越高，汽车车身的装配连接工艺就是保证汽车质量的重要前提。通过进一步对点焊工艺和焊钳的研究分析，不仅可以保证汽车的生产质量，还能不断提高生产效率，为同行业企业提高市场竞争力提供一定的参考依据。