焊装车身CO2焊接工艺对涂胶烧蚀的影响分析

李雪丰

摘 要：利用钣金试板施加CO2焊接及车身用胶涂敷工艺，研究胶到CO2焊道距离远近对胶烧蚀的影响。结果表明：涂胶到CO2焊距离对胶烧蚀影响显著，随着涂胶到CO2焊距离的增大，车身用胶烧蚀情况逐渐减弱，当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊距离大于30mm时，车身用胶未出现烧蚀情况。

关键词：CO2焊 涂胶距离 点焊密封胶 结构胶素

1 前言

在汽车白车身设计过程中，为满足车身设计刚度要求，抗腐蚀性要求，NVH要求以及密封性等属性要求，大量的结构胶，点焊密封胶会在车身钣金搭接位置使用，故涂胶质量的好坏对车身的性能息息相关[1-4]。但由于钣金结构空间限制，车身常用的点焊等工艺无法使用，不得不在钣金搭接位置使用CO2焊连接工艺。当CO2焊与涂胶同时出现在钣金搭接同一位置时，若涂胶距CO2焊距离过近，点焊密封胶和结构胶有被烧蚀甚至起火的风险，从而影响车身该区域性能。故本文着重研究车身涂胶到CO2焊距离对点焊密封胶和结构胶烧蚀的影响，供车身设计及前期焊装同步工程SE分析时参考，避免出现涂胶质量问题。

2 实验方案

2.1 实验材料及设备

按表1准备车身常用的钣金试板，并按表图1对1#试板尺寸进行钣金裁剪，裁剪数量为10块。焊装涂膠选用点焊密封胶和结构胶。设备选用C02焊机，实验焊接参数为：焊接电流为85A，焊接电压为10～25V，保护气体成分为80%Ar+20%CO2，气体流量10～15，送丝速度1～3m/min，焊丝干伸长10mm。

2.2 实验方案

在1#试板上按图2中蓝色、黄色线条位置分别涂上30mm结构胶和30mm点焊胶，胶条间距20mm，涂胶直径3mm，涂胶距切边7mm，涂胶压覆后，胶正好处于1#试板切边处，并保证涂胶不溢出切边，以保证涂胶压合后胶边缘到CO2距离按实验预设值，如图2（a）所示。将两块2#试板置于底部，3#试板压在2#试板上，1#试板压在2号试板上，如图2所示。为避免试板在焊接过程中存在晃动，从而影响实验结果，在1#试板搭接之前，先用大力钳夹持2#和3#试板，然后用CO2焊每隔60mm进行点定。待2#和3#试板冷却后，再将1#试板搭接在2#试板上，并用大力钳夹住1#试板及2#、3#试板，如图3所示。在图示紫色虚线位置进行CO2焊接，每道弧焊长度为20mm，待上一道CO2焊冷却后，焊接下一道CO2焊。待试板冷却，检查涂胶部位是否有烧蚀，并记录涂胶到CO2焊的不同距离L的值的点焊密封胶和结构胶的烧蚀情况，以上重复进行5组实验。

3 结果与讨论

图4为点焊密封胶和结构胶到弧焊不同距离的点焊密封胶和结构胶的烧蚀情况。可以看出，当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊焊道距离值L为5mm时，点焊密封胶和结构胶处于CO2焊热影响区高温部分，此时点焊密封胶和结构胶接收的CO2焊弧焊热输入非常大，当热输入超过点焊密封胶和结构胶的燃点时，点焊密封胶和结构胶开始起火并冒烟。实验中五组涂胶样品中点焊密封胶和结构胶也均观察到起火和冒烟现象，如图4所示。且点焊密封胶和结构胶烧蚀严重，胶已经碳化成粉末状，点焊密封胶和结构胶基本失效。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊焊道距离值L为10mm时，因距离CO2焊焊道距离相对较远，点焊密封胶和结构胶接收到的热输入相对减少，且涂胶所在试板的热影响区的温度也稍有下降，已出第1组点焊密封胶和结构胶未起火，只是烧蚀比较严重。同时第2，3，4，5组实验点焊密封胶和结构胶起火在实验中还是发现有胶起火现象，但火势较距CO2焊焊道距离5mm明显减弱，这表明随着涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊焊道距离增加，点焊密封胶和结构胶起火风险减少。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊焊道距离值L为15mm时，5组实验中只有第2组实验的点焊密封胶和第3组点焊密封胶和结构胶起火，其他组未发现点焊密封胶和结构胶起火，但还是观察到压扁之后的胶均被烧蚀，但未碳化成粉末状，只是靠近CO2焊焊道侧的胶边缘用镊子夹持时，发现比较硬脆。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊焊道距离值L为20mm时，点焊密封胶和结构胶起火现象开始消失，第1和2组点焊密封胶和结构胶以及第3组的点焊密封胶烧蚀较严重，其他组涂胶边缘往涂胶中心方向3mm宽度存在轻微烧蚀。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊焊道距离值L为25mm时，涂胶压覆后的胶边缘距CO2焊弧焊热影响区已存在3mm左右的距离，点焊密封胶与结构胶接收到的CO2焊热输入已大幅减小，不足以达到点焊密封胶和结构胶的燃点，仅第1组实验涂胶边缘存在1mm宽度的轻微烧蚀，第2组和第3组实验点焊密封胶和结构胶边缘只是有被烧蚀的风险，而第4组和第5组均未发现点焊密封胶和结构胶被烧蚀现象。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊焊道距离值L大于30mm时，涂胶压覆后的胶边缘距CO2焊高温热影响区距离已有10mm，点焊密封胶和结构胶接收CO2焊的热输入已非常小，故5组实验中的点焊密封胶和结构胶均未发现起火及烧蚀情况。涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊不同距离L的涂胶烧蚀试验数据记录表2中。综上所述，为保证车身点焊密封胶和结构胶在CO2焊区域不被烧蚀和胶失效，建议涂胶压覆后的胶边缘距CO2焊最小距离L为30mm。

4 结论

涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊距离对车身点焊密封胶和结构胶烧蚀影响显著，当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊距离小于10mm时，点焊密封胶和结构胶起火风险非常大。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊距离在10mm～20时，点焊密封胶和结构胶起火风险大大减小，但胶烧蚀仍较严重。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊距离为25mm时，点焊密封胶和结构胶烧蚀进一步减弱，仅第1组实验涂胶边缘存在1mm宽度的轻微烧蚀。当涂胶压覆后的胶边缘到CO2焊距离大于30mm时，点焊密封胶和结构胶未出现烧蚀和胶起火情况，为保证车身点焊密封胶和结构胶在CO2焊区域不失效，建议涂胶压覆后的胶边缘距CO2焊最小距离L为30mm。

参考文献：

[1]秦红生.浅谈涂胶设计对车身密封影响[J]. 汽车工业研究，2021，1：55-57.

[2]刘美娜.车身焊装涂胶工艺研究[J].汽车工艺与材料，2019，12：41-42.

[3]林鑫华，孙大为，夏天，等.车身钣金空腔密封胶烘烤特性研究[J].工艺装备，2021，19：125-127.

[4]陶秋实，石鹏程.白车身涂胶质量控制方法[J].汽车实用技术，2021，4：116-125.