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在汽車生產(chǎn)過程中，點(diǎn)焊是一種重要的工藝，目前在產(chǎn)的鍍鋅板燃油車，車身有超過2000個(gè)焊點(diǎn)，有的車型焊點(diǎn)數(shù)甚至超過了5000。 點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法，它適于制造可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。 點(diǎn)焊是把焊件在接頭處接觸面上的個(gè)別點(diǎn)焊接起來。 點(diǎn)焊要求金屬有較好的塑性。 1、點(diǎn)焊的基礎(chǔ)知識(shí) 點(diǎn)焊通常分為雙面點(diǎn)焊和單面點(diǎn)焊兩大類。 雙面點(diǎn)焊時(shí)，電極由工件的兩側(cè)向焊接處饋電。典型的雙面點(diǎn)焊方式是最常用的方式，這時(shí)工件的兩側(cè)均有電極壓痕。大焊接面積的導(dǎo)電板做下電極，這樣可以消除或減輕下面工件的壓痕。 常用于裝飾性面板的點(diǎn)焊。同時(shí)焊接兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)焊的雙面點(diǎn)焊，使用一個(gè)變壓器而將各電極并聯(lián)，這時(shí)，所有電流通路的阻抗必須基本相等，而且每一焊接部位的表面狀態(tài)、材料厚度、電極壓力都需相同，才能保證通過各個(gè)焊點(diǎn)的電流基本一致采用多個(gè)變壓器的雙面多點(diǎn)點(diǎn)焊。 點(diǎn)焊通常采用搭接接頭和折邊接頭，接頭可以由兩個(gè)或兩個(gè)以上等厚度或不等厚度的工件組成。 在設(shè)計(jì)點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮電極的可達(dá)性，即電極必須能方便地抵達(dá)工件的焊接部位。同時(shí)還應(yīng)考慮諸如邊距、搭接量、點(diǎn)距、裝配間隙和焊點(diǎn)強(qiáng)度諸因素。 邊距的最小值取決于被焊金屬的種類，厚度和焊接條件。對(duì)于屈服強(qiáng)度高的金屬、薄件或采用強(qiáng)條件時(shí)可取較小值。 點(diǎn)距即相鄰兩點(diǎn)的中心距，其最小值與被焊金屬的厚度、導(dǎo)電率，表面清潔度，以及熔核的直徑有關(guān)。 規(guī)定點(diǎn)距最小值主要是考慮分流影響，采用強(qiáng)條件和大的電極壓力時(shí)，點(diǎn)距可以適當(dāng)減小。采用熱膨脹監(jiān)控或能夠順序改變各點(diǎn)電流的控制器時(shí)，以及能有效地補(bǔ)償分流影響的其他裝置時(shí)，點(diǎn)距可以不受限制。 裝配間隙必須盡可能小，因?yàn)榭繅毫οg隙將消耗一部分電極壓力，使實(shí)際的焊接壓力降低。間隙的不均勻性又將使焊接壓力波動(dòng)，從而引起各焊點(diǎn)強(qiáng)度的顯著差異，過大的間隙還會(huì)引起嚴(yán)重飛濺，許用的間隙值取決于工件剛度和厚度，剛度、厚度越大，許用間隙越小，通常為0.1-2mm。 單個(gè)焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度取決于兩板交界上熔核的面積，為了保證接頭強(qiáng)度，除熔核直徑外，焊透率和壓痕深度也應(yīng)符合要求，焊透率的表達(dá)式為：η=h/δ-c×100%。兩板上的焊透率只允許介于20-80%之間。 鎂合金的最大焊透率只允許至60%。而鈦合金則允許至90%。焊接不同厚度工件時(shí)，每一工件上的最小焊透率可為接頭中薄件厚度的20%，壓痕深度不應(yīng)超過板件厚度的15%，如果兩工件厚度比大于2:1，或在不易接近的部位施焊，以及在工件一側(cè)使用平頭電極時(shí)，壓痕深度可增大到20-25%。 點(diǎn)焊接頭受垂直面板方向的拉伸載荷時(shí)的強(qiáng)度，為正拉強(qiáng)度。由于在熔核周圍兩板間形成的尖角可引起應(yīng)力集中，而使熔核的實(shí)際強(qiáng)度降低，因而點(diǎn)焊接頭一般不這樣加載。通常以正拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度之比作為判斷接頭延性的指標(biāo)，此比值越大，則接頭的延性越好。 多個(gè)焊點(diǎn)形成的接頭強(qiáng)度還取決于點(diǎn)距和焊點(diǎn)分布。點(diǎn)距小時(shí)接頭會(huì)因?yàn)榉至鞫绊懫鋸?qiáng)度，大的點(diǎn)距又會(huì)限制可安排的焊點(diǎn)數(shù)量。因此，必須兼顧點(diǎn)距和焊點(diǎn)數(shù)量，才能獲得最大的接頭強(qiáng)度，多列焊點(diǎn)最好交錯(cuò)排列而不要作矩形排列。 焊接保證需要強(qiáng)度的地方焊接的間距會(huì)比較近，但是考慮到可能會(huì)出現(xiàn)的電焊分流的情況，焊點(diǎn)布置的時(shí)候應(yīng)考慮其焊接不牢固性，所以并不是越近越多越好，合理布置焊點(diǎn)才能得到更好的效果，一般來說，三層焊焊點(diǎn)比兩層焊焊點(diǎn)的間距稍遠(yuǎn)一點(diǎn)。 焊點(diǎn)的施加原則一般不超過5mm，焊接板厚比例不超過1:3，超過這個(gè)值會(huì)造成焊核不在焊點(diǎn)最中心，甚至焊穿薄板的可能。三層焊焊接最厚跟最薄也不能超過1:3的原則。 焊點(diǎn)的多少應(yīng)以連接強(qiáng)度是否滿足需要為標(biāo)準(zhǔn)，過多、過密的焊點(diǎn)只能增加焊接的成本，同時(shí)過密的焊點(diǎn)由于焊接分流的加大，焊接強(qiáng)度降低。 焊點(diǎn)位置是工藝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)的結(jié)果重要焊點(diǎn)位置應(yīng)以CAE計(jì)算結(jié)果來設(shè)定，下表為不同料厚焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度要求： 焊接時(shí)，先把焊件表面清理干凈，再把被焊的板料搭接裝配好，壓在兩柱狀銅電極之間，施加壓力P壓緊，當(dāng)通過足夠大的電流時(shí)，在板的接觸處產(chǎn)生大量的電阻熱，將中心最熱區(qū)域的金屬很快加熱至高塑性或熔化狀態(tài)，形成一個(gè)透鏡形的液態(tài)熔池。繼續(xù)保持壓力P，斷開電流，金屬冷卻后，形成了一個(gè)焊點(diǎn)。鍍鋅鋼板大致分為電鍍鋅鋼板和熱浸鍍鋅鋼板，前者的鍍層比后者薄。 點(diǎn)焊鍍鋅鋼板用的電極，推薦用2類電極合金。相對(duì)點(diǎn)焊外觀要求很高時(shí)，可以采用1類合金。推薦使用錐形電極形狀，錐角120度-140度。 使用焊鉗時(shí)，推薦采用端面半徑為25-50mm的球面電極。為提高電極使用壽命，也可采用嵌有鎢極電極頭的復(fù)合電極，以2類電極合金制成的電極體，可以加強(qiáng)鎢電極頭的散熱。
; _' D+ q% m% O2 i: t1 |( u" d- `通常是根據(jù)工件的材料和厚度，參考該種材料的焊接條件表選取，首先確定電極的端面形狀和尺寸。其次初步選定電極壓力和焊接時(shí)間，然后調(diào)節(jié)焊接電流，以不同的電流焊接試樣，經(jīng)檢查熔核直徑符合要求后，再在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)電極壓力，焊接時(shí)間和電流，進(jìn)行試樣的焊接和檢驗(yàn)，直到焊點(diǎn)質(zhì)量完全符合技術(shù)條件所規(guī)定的要求為止。 最常用的檢驗(yàn)試樣的方法是撕開法，優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)的標(biāo)志是：在撕開試樣的一片上有圓孔，另一片上有圓凸臺(tái)。厚板或淬火材料有時(shí)不能撕出圓孔和凸臺(tái)，但可通過剪切的斷口判斷熔核的直徑。必要時(shí)，還需進(jìn)行低倍測(cè)量、拉抻試驗(yàn)和X光檢驗(yàn)，以判定熔透率、抗剪強(qiáng)度和有無縮孔、裂紋等。以試樣選擇工藝參數(shù)時(shí)，要充分考慮試樣和工件在分流、鐵磁性物質(zhì)影響，以及裝配間隙方面的差異，并適當(dāng)加以調(diào)整。 焊點(diǎn)直徑的量取由長(zhǎng)軸測(cè)量數(shù)值加上與長(zhǎng)軸垂直軸測(cè)量值除2來計(jì)算，d=(a+b)/2
2 R$ Y' o. T+ K/ G& G! O鋁合金的點(diǎn)焊 鋁合金的應(yīng)用十分廣泛，分為冷作強(qiáng)化和熱處理強(qiáng)化兩大類。鋁合金點(diǎn)焊的焊接性較差，尤其是熱處理強(qiáng)化的鋁合金。其原因及應(yīng)采取的工藝措施如下： （1）電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率較高必須采用較大電流和較短時(shí)間，才能做到既有足夠的熱量形成熔核；又能減少表面過熱、避免電極粘附和電極銅離子向純鋁包復(fù)層擴(kuò)散、降低接頭的抗腐蝕性。 （2）塑性溫度范圍窄、線膨脹系數(shù)大 必須采用較大的電極壓力，電極隨動(dòng)性好，才能避免熔核凝固時(shí)，因過大的內(nèi)容拉應(yīng)力而引起的裂紋。對(duì)裂紋傾向大的鋁合金，如LF6、LY12、LC4等，還必須采用加大鍛壓力的方法，使熔核凝固時(shí)有足夠的塑性變形、減少拉應(yīng)力，以避免裂紋產(chǎn)生。在彎電極難以承受大的定鍛壓力時(shí)，也可以采用在焊接脈沖之后加緩冷脈沖的方法避免裂紋。對(duì)于大厚度的鋁合金可以兩種方法并用。 （3）表面易生成氧化膜，焊前必須嚴(yán)格清理，否則極易引起飛濺和熔核成形不良（撕開檢查時(shí)，熔核形狀不規(guī)則，凸臺(tái)和孔不呈圓形），使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低。清理不均勻則將引起焊點(diǎn)強(qiáng)度不穩(wěn)定。 基于上述原因，點(diǎn)焊鋁合金應(yīng)選用具有下列特性的焊機(jī)： 1）能在短時(shí)間內(nèi)提供大電流 2）電流波形最好有緩升緩降的特點(diǎn) 3）能精確控制工藝參數(shù)，且不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響 4）能提供價(jià)形和馬鞍形電極壓力 5）機(jī)頭的慣性和摩擦力小，電極隨動(dòng)性好。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)使用的多為300-600KVA的直流脈沖、三相低頻和次級(jí)整流焊機(jī)，個(gè)別的達(dá)到1000KVA，均具有上述特性。也有采用單相交流焊機(jī)的，但僅限于不重要工件。 點(diǎn)焊鋁合金的電極應(yīng)采用1類電極合金，球形端面，以利于壓固熔核和散熱。 由于電流密度大和氧化膜的存在，鋁合金點(diǎn)焊時(shí)，很容易產(chǎn)生電極粘著。電極粘著不僅影響外觀質(zhì)量，還會(huì)因電流減小而降低接頭強(qiáng)度。為此需經(jīng)常修整電極。電極每修整依次后可焊工件的點(diǎn)數(shù)與焊接條件、被焊金屬型號(hào)、清理情況、有無電流波形調(diào)制，電極材料及其冷卻情況等因素有關(guān)。通常點(diǎn)焊純鋁為5-10點(diǎn)，點(diǎn)焊LF6，LY12時(shí)為25-30點(diǎn)。 防透鋁LF21強(qiáng)度低，延性后，有較好的焊接性，不產(chǎn)生裂紋，通常采用固定不變電極壓力。硬鋁（如LY11、LY12），超硬鋁（如LC4、LC5）強(qiáng)度高、延性差，極易產(chǎn)生裂紋，必須采價(jià)形曲線的壓力。但對(duì)于薄件，采用大的焊接壓力或具有緩冷脈沖的雙脈沖加熱，裂紋也不是不可避免的。 采用價(jià)形壓力時(shí)，鍛壓力滯后于斷電的時(shí)刻十分重要，通常是0-2周。鍛壓力加得過早（斷電前），等于增大了焊接壓力，將影響加熱，導(dǎo)致焊點(diǎn)強(qiáng)度降低和波動(dòng)。鍛壓力加得過遲，則熔核冷卻結(jié)晶時(shí)已經(jīng)形成裂紋，加鍛壓力已無濟(jì)于事。有時(shí)也需要提前于斷電時(shí)刻施加鍛壓力，這是因?yàn)殡姶艢忾y動(dòng)作延遲，或氣路不暢通造成鍛壓力提高緩慢，不提前施加不足以防止裂紋的緣故。 ( g3 R! J/ x6 G! v7 r# v; ]
2、點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)
" m' R" |/ ]6 X4 a(1)機(jī)器人本體 (2)伺服/氣動(dòng)點(diǎn)焊鉗 (3)電極修磨器 (4)管線包 (5)焊鉗控制電纜 (6)水氣單元 (7)焊鉗冷水管 (8)焊鉗回水管 (9)點(diǎn)焊控制器冷水管（空冷不需要） (10)冷水機(jī) (11)點(diǎn)焊控制器 (12)機(jī)器人變壓器 (13)焊接電纜 (14)機(jī)器人控制器 (15)焊接控制器通訊線纜 (16) (17) (18)機(jī)器人線纜 (19)伺服編碼器線纜 (20)機(jī)器人示教器 (21)冷卻水開關(guān) (22)供電電源 根據(jù)白車身點(diǎn)焊焊鉗負(fù)載及臂展的統(tǒng)計(jì)，一般要求選擇的機(jī)器人負(fù)載在180KG以上，臂展在2.5M以上就能滿足大部分點(diǎn)焊工位的要求，如果有換槍盤或內(nèi)置管線包，則負(fù)載相應(yīng)加大20KG。
: {4 M! Z( c! ^: E3 L) X3 h焊接控制器分為工頻和中頻兩種，焊接控制器有以下功能： 1、通過初級(jí)和次級(jí)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)電流的精確控制，控制精度超越普通的同類產(chǎn)品，可有效避免焊點(diǎn)虛焊、焊穿等缺陷。 2、焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器功能，有效防止漏焊，并可自動(dòng)進(jìn)行電極修磨及電極壽命維護(hù)，保證焊點(diǎn)直徑。 3、獨(dú)立監(jiān)控焊核成長(zhǎng)，并獨(dú)立補(bǔ)償實(shí)際焊核與要求焊核的變化。 4、確保每個(gè)焊點(diǎn)直徑。 5、自動(dòng)補(bǔ)償焊接擾動(dòng)。 6、焊接過程中焊接時(shí)間和電流自適應(yīng)變化。 7、在線儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù)及曲線。
( f$ }+ v/ Y( y5 T 中頻焊接控制器變壓器更小更輕，能提供持續(xù)高能量，電流調(diào)整更快更精確，可應(yīng)用于：鍍鋅板、高強(qiáng)度鋼板、鋁合金板、3層板焊接及大喉寬焊鉗。 5 D3 A0 V& }4 n2 x
擁有緊湊的脈沖形式，沒有感應(yīng)損耗，小于1毫秒的調(diào)整，沒有電流峰值，沒有多余的冷卻時(shí)間，從而提供更高的能量，減少電極的熱量和機(jī)械壓力。中頻相較于工頻電極壽命增加30 – 50%并提供20 – 32 % 的節(jié)能。
6 O! V) h* q J* l- r0 U6 _5 E; U此外，中頻焊接控制器還有以下特點(diǎn)：焊接參數(shù)的精確調(diào)整（動(dòng)態(tài)調(diào)整和自適應(yīng)的調(diào)整）；沒有材料過熱（較少的飛濺）。 點(diǎn)焊鉗：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接的工件（板材）的加壓。機(jī)器人使用的焊鉗通常是變壓器與鉗體安裝在一起，成為一個(gè)整體，稱為“一體式焊鉗”。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)打點(diǎn)位置的特殊性，對(duì)焊鉗鉗體須做特殊的設(shè)計(jì)，只有這樣才能確保焊鉗到達(dá)焊點(diǎn)位置。 機(jī)器人點(diǎn)焊鉗必須與點(diǎn)焊工件所要求的焊接規(guī)范相適應(yīng)，基本原則是： 1、根據(jù)工件的材質(zhì)和板厚，確定焊鉗電極的最大短路電流和最大加壓力； 2、根據(jù)工件的形狀和焊點(diǎn)在工件上的位置，確定焊鉗鉗體的喉深、喉寬、電極握桿、最大行程、工作行程等； 3、綜合工件上所有焊點(diǎn)的位置分布情況，確定選擇何種焊鉗，通常有四種焊鉗比較普遍，即：C型單行程焊鉗、C型雙行程焊鉗、X型單行程焊鉗、X型雙行程焊鉗； 4、在滿足以上條件的情況下，盡可能地減小焊鉗的重量。
6 F ]( \: f) p3 I1 i3 c7 K伺服焊鉗相較氣動(dòng)焊鉗的優(yōu)勢(shì)： 1、機(jī)器人與焊鉗同步協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，大大提高生產(chǎn)節(jié)拍 2、焊接中壓力與熱量同步增長(zhǎng)，更可靠保證焊點(diǎn)質(zhì)量 3、擴(kuò)展工藝過程控制 4、增強(qiáng)診斷及監(jiān)控 5、簡(jiǎn)化焊鉗設(shè)計(jì)，提高柔性 6、降低維修率，提高運(yùn)行時(shí)間 7、減少生產(chǎn)成本（耗氣，備件） 8、一個(gè)焊接循環(huán)后自動(dòng)調(diào)整電極帽零位 9、換槍后檢查/調(diào)整焊鉗，在斷開伺服控制時(shí)焊鉗臂位移后可進(jìn)行修正焊鉗零位 2 z! e2 ]) D9 t2 K* `6 L7 m& X
減少生產(chǎn)節(jié)拍體現(xiàn)在: 1、使焊點(diǎn)間及障礙物的跳轉(zhuǎn)路徑最小化。 2、可隨意縮短電極開口減小關(guān)閉焊鉗時(shí)間。 3、焊接開始信號(hào)發(fā)出后可更快更好的控制加壓。 4、焊接完成信號(hào)發(fā)出后可更快打開焊鉗。 5、更快的更改焊接壓力。 6、減小電極更換及修磨時(shí)間。 7、換槍、電極修磨及更換后快速標(biāo)定。 file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps7198.tmp.png 提高焊接質(zhì)量體現(xiàn)在: 1、軟接觸可實(shí)現(xiàn)極少的產(chǎn)品沖擊 2、高精確度的可重復(fù)性加壓 3、焊接中精確恒壓控制 4、更穩(wěn)定的電極管理及控制 增強(qiáng)診斷及監(jiān)控體現(xiàn)在: 1、壓力監(jiān)控，防止壓痕過深、焊點(diǎn)裂紋現(xiàn)象 2、電極帽診斷，監(jiān)控電極磨損 3、電極修磨器狀況 4、多層板的聯(lián)結(jié)狀態(tài) 5、換槍及急停后的位置診斷 簡(jiǎn)化焊鉗設(shè)計(jì)，提高柔性： 1、焊接壓力范圍增大 2、無大開口及小開口限制，優(yōu)化焊鉗臂定位 3、不同工作站利用同一個(gè)焊鉗設(shè)計(jì)，減少數(shù)量 4、電機(jī)集成化，減小焊鉗質(zhì)量 5、其高柔性便于在項(xiàng)目前期確定焊鉗設(shè)計(jì) 降低維修率，提高運(yùn)行時(shí)間體現(xiàn)在: 1、更容易進(jìn)行錯(cuò)誤追蹤 2.診斷及預(yù)防性保養(yǎng) 3、減少備件數(shù)量 4、排除平衡問題 減少生產(chǎn)成本體現(xiàn)在: 1、耗氣量 2、電機(jī)帽消耗 3、電機(jī)桿消耗 4、維修費(fèi)用 5、易于編程 焊接位置修正：允許編程誤差+/-3mm 釋放固定焊鉗臂：可釋放固定焊鉗臂5mm 焊鉗臂偏差補(bǔ)償：可補(bǔ)償焊鉗臂偏差5mm 電極帽測(cè)量及補(bǔ)償 ：測(cè)量電極帽并可補(bǔ)償0-10mm 金屬板的位置+/- 1 mm 水氣單元： . g: P" N: C6 t9 M% S
電極修磨器： 通常在點(diǎn)焊生產(chǎn)時(shí)，電極上通過的電流密度很大，再加上同時(shí)作用的比較大的加壓力，電極極易失去其原有的形狀，這樣對(duì)焊核的大小就不能很好的控制；同時(shí)由于電極的導(dǎo)電面的氧化造成導(dǎo)電能力下降，點(diǎn)焊時(shí)通電電流值就不能得到很好的保證。為了消除這些不利因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，必須使用電極修磨機(jī)定期對(duì)電極進(jìn)行修磨。 : k, G9 h% x' ]
管線包： 機(jī)器人管線包主要是用于連接機(jī)器人終端執(zhí)行器（換槍盤，焊鉗等）應(yīng)用而開發(fā)的一套線束系統(tǒng)；該線束具備以下幾種特點(diǎn)： 1、滿足設(shè)備的應(yīng)用功能 2、具有較好的使用壽命 3、盡量不限制機(jī)器人的工作范圍 4、便于安裝和維修 1 a/ \8 j0 T- C& X1 u- `, E' K
以下是標(biāo)準(zhǔn)伺服點(diǎn)焊線纜包的聯(lián)接方式：
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發(fā)表于 2017-10-12 19:47:37
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