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車身鍍鋅板點焊工藝

2018-09-20 14:51:00
陸啟蒙
原創(chuàng)
10326
摘要:采用鍍鋅板可以有效地提高汽車車身的防腐性能,延長汽車使用壽命,文章針對鍍鋅板點焊過程中焊點粘銅、開焊、飛濺及電極磨損等問題進行了工藝分析。 主要通過進行二次脈沖分析試驗、電極帽材質(zhì)的更換、循環(huán)水系統(tǒng)的改進以及中頻焊設備的引進等方法提升焊接質(zhì)量。 試驗證明,經(jīng)過工藝改進可以減少焊點粘銅和飛濺、有效緩解主纜過熱現(xiàn)象以及提高電極使用壽命等。 隨著鍍鋅板在汽車業(yè)的廣泛采用,新的點焊工藝也需不斷研究和開發(fā)。

摘要:采用鍍鋅板可以有效地提高汽車車身的防腐性能,延長汽車使用壽命,文章針對鍍鋅板點焊過程中焊點粘銅、開焊、飛濺及電極磨損等問題進行了工藝分析。 主要通過進行二次脈沖分析試驗、電極帽材質(zhì)的更換、循環(huán)水系統(tǒng)的改進以及中頻焊設備的引進等方法提升焊接質(zhì)量。 試驗證明,經(jīng)過工藝改進可以減少焊點粘銅和飛濺、有效緩解主纜過熱現(xiàn)象以及提高電極使用壽命等。 隨著鍍鋅板在汽車業(yè)的廣泛采用,新的點焊工藝也需不斷研究和開發(fā)。

汽車車身作為所有零部件的載體, 它的性能直接關系到汽車的使用壽命和碰撞安全。 據(jù)有關調(diào)查,一輛國產(chǎn)汽車 1 年內(nèi)就會出現(xiàn)腐蝕斑點,3~4 年就會出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象 [1] ,尤其是在嚴寒、濕熱和鹽霧等惡劣環(huán)境中,腐蝕現(xiàn)象更加明顯。 在國外早已經(jīng)開始大量使用鍍鋅板來提高車身的耐腐蝕性,延長汽車使用壽命。 鹽霧試驗表明, 鍍鋅板的耐腐蝕時間是普通冷軋鋼板的2~3 倍 [2] 。 近十幾年,自主品牌也逐步開始采用鍍鋅鋼板,并且越來越廣泛地應用在汽車制造業(yè)。

1 鍍鋅板焊接存在的問題

(1)焊點參數(shù)設定不合理,造成開焊和飛濺;

(2)外觀質(zhì)量不良,焊點粘銅,電極磨損加速;

(3)焊接設備不能滿足參數(shù)設定。

2 鍍鋅板焊接工藝分析及改進舉措

2.1 車身鍍鋅板種類分析

汽車車身用鍍鋅鋼板主要使用熱鍍純鋅鋼板(GI)、電鍍純鋅鋼板(EG)、熱鍍鋅鐵合金鋼板(GA)和電鍍鋅鎳合金鋼板,在我國普遍采用的是 GI。表 1 示出4 種材質(zhì)鋼板的優(yōu)缺點對比。

2.2 鍍鋅板焊接參數(shù)設定

2.2.1 焊接鍍鋅板電流提升分析

由于鍍鋅鋼板在點焊時需要破壞掉表面的鋅層,同時熔化的鋅層增加了板與板的接觸面積, 因此在設
定焊接參數(shù)時, 相對于普通的冷軋鋼板需要提高焊接電流。

首先將 127 組不同板厚的冷軋鋼板組合后, 進行試片撕裂試驗,確定每組的焊接參數(shù),經(jīng)過試驗得到焊接參數(shù)范圍為 6?500~11?000?A。 然后再把每組中的冷軋鋼板用相同厚度的 GI 板替換掉, 進行試片撕裂試驗,確定每組的焊接參數(shù),經(jīng)過試驗得到的焊接參數(shù)范圍為 8?800~12?500?A。

經(jīng)分析得出: 焊接同等厚度的鍍鋅板與冷軋鋼板,鍍鋅板要比冷軋鋼板電流高,電流提高范圍約為10%~30%。

2.2.2 焊接參數(shù)二次脈沖

由于鍍鋅板增加了鋅層,焊接時過高地提升電流,加大了電極帽磨損速度,增加了飛濺程度,因此傳統(tǒng)的單脈沖方式已經(jīng)不能滿足鍍鋅板焊接, 現(xiàn)在普遍采用多脈沖的焊接方式。 多脈沖原理為第 1 次焊接時預先打破鋅層,第 2 次為鋼板的焊接,這種焊接方式可以減小焊點粘銅及飛濺產(chǎn)生的幾率。

為了確定打破鋅層所需參數(shù), 文章進行了以下試驗:采用相同厚度和材質(zhì)的鍍鋅試片,將通電時間設定為 0.1?s(5 周波), 初始電流設定為 3?500?A 并不斷增加,每次電流增加 500?A,經(jīng)過多次試驗,發(fā)現(xiàn)電流在4?000~4?500?A 時鋅層可以被打破,根據(jù)此數(shù)據(jù)可以設定多脈沖焊接參數(shù)。

2.3 焊點質(zhì)量的改善

由于鍍鋅板焊接時需要提升焊接電流及采用二次脈沖的方式,產(chǎn)生了主纜冷卻不良、電極臂過熱及電極帽粘銅等現(xiàn)象。

2.3.1 焊鉗電極帽材質(zhì)的選用

目前汽車廠常用電極帽材質(zhì)為鋯鉻銅(在銅里面加入 0.25%的鋯和 0.1%的鉻形成的合金)。 鍍鋅板焊接時, 由于焊接參數(shù)較大, 電極與鍍鋅板間產(chǎn)生的熱量高,且鉻鋯銅電極帽耐軟化溫度較低,造成鉻鋯銅電極出現(xiàn)焊接端面軟化。 鍍鋅板中熔化溫度較低的鋅和鉻鋯銅電極發(fā)生反應形成鋅銅合金,出現(xiàn)焊點粘銅現(xiàn)象,降低了焊點質(zhì)量,加速了電極帽的磨損。 由于反應產(chǎn)生的鋅銅合金導熱性及導電性較差,附著在電極帽上時,導致了電極帽導熱性能降低,如果不及時修磨,存在焊點開焊的隱患。

為解決此問題, 目前汽車廠逐步開始采用彌散鋁強化銅材質(zhì)的電極帽, 這種電極帽是在銅里面加入0.5%或 1.1%的 Al 2 O 3 形成的合金。彌散鋁強化銅因為顆粒結構緊密防止了鋅的穿透,所以與鋅層的反應較少,同時 Al 2 O 3 抗分解性質(zhì)抵制了液體金屬的侵蝕。在某款汽車的實際應用過程中, 發(fā)現(xiàn)采用這種材質(zhì)的電極帽在一定程度上減輕了點焊時焊點粘銅現(xiàn)象, 但不能從根本上杜絕粘銅。

2.3.2 制定電極帽修磨規(guī)范

由于粘銅現(xiàn)象導致了電極帽的磨損加速, 因此需要各個工位根據(jù)焊鉗的焊接參數(shù), 分別制定電極帽的
修磨規(guī)范。 這樣有助于減輕粘銅現(xiàn)象、電極帽的磨損及飛濺程度。

2.3.3 冷卻不良的改善

懸掛點焊機循環(huán)水常用流量為 18?L/min,可以滿足普通冷軋鋼板點焊時焊接設備的冷卻。 由于鍍鋅板焊接時焊接電流及通電時間提升, 此流量不能滿足冷卻需求,出現(xiàn)了主纜過熱現(xiàn)象,不能進行連續(xù)生產(chǎn)。 為了改善對焊鉗的冷卻效果,需要對循環(huán)水系統(tǒng)進行改造。

改善前:電極臂、輔電纜和主電纜為串聯(lián),即從進水管出來的水依次對電極臂、 輔電纜和主電纜進行冷卻,這種冷卻方式稱為弱水冷,如圖 1a 所示。 從電極臂進入的冷卻水在冷卻過程中溫度會逐步提升, 到主電纜時水溫已經(jīng)達到一定溫度, 因此對主電纜的冷卻效果較差,出現(xiàn)主電纜過熱現(xiàn)象。

改善后:電極臂與輔電纜串聯(lián),再與主電纜并聯(lián)。這樣從進水管出來的水分為 2 路, 一路冷卻電極臂和輔電纜,一路冷卻主電纜,這種冷卻方式稱為強水冷,如圖 1b 所示。 冷卻主電纜與冷卻電極臂的水溫都是初始溫度,有效地緩解了主纜過熱現(xiàn)象。

2.4 焊接設備的選擇

由于工頻焊機具有價格便宜、 耐用和維修方便等優(yōu)點,且以前汽車車身板材主要以普通冷軋鋼板為主,對焊機性能要求不高,因此工頻焊機被廣泛應用。 目前在汽車廠逐步引入鍍鋅板后,焊接參數(shù)需要進行提升,工頻焊機容量不能滿足較大工藝參數(shù)的設置, 出現(xiàn)了超負荷運行現(xiàn)象,工頻焊機逐漸顯現(xiàn)出了存在的不足,主要體現(xiàn)在 3 個方面。

(1)焊機單相供電,電網(wǎng)不平衡,對電網(wǎng)沖擊大;

(2)焊接電流波動與飛濺較大;

(3)對電力配置要求較高,且電能轉(zhuǎn)化率低,耗能高。

在這種情況下, 汽車廠開始引入新的焊接設備——— 中頻焊機。 工頻焊機與中頻焊機原理對比圖,如圖 2 所示。中頻焊接的工作原理為:先將電網(wǎng)三相 50?Hz電整流為高電壓直流,再通過功率逆變器將直流轉(zhuǎn)換為1?000?Hz 高電壓方波,然后經(jīng)中頻變壓器將低電壓送至電極。 逆變頻率越高,焊接變壓器尺寸及質(zhì)量越小。

經(jīng)分析,中頻焊機相對于工頻焊機具有以下優(yōu)勢:

(1)功率因數(shù)(接近于 1)和電能轉(zhuǎn)化率高,減少了電源消耗,因此焊接同樣厚度的板材,中頻焊機設定的電流要比工頻焊機設定的電流減少 15%~20%;

(2)三相同時供電,對電網(wǎng)沖擊小,對電力配置要求低;

(3)焊接頻率高(1?000?Hz 或更高),變壓器體積只有工頻變壓器的 1/3,輕便快捷;

(4)與工頻系統(tǒng)相比能更多與更準確地控制焊接參數(shù);

(5)焊接直流輸出,焊機平穩(wěn),飛濺?。?/p>

(6)焊接通電時間縮短,減少了焊接電流及焊接壓力,提高了電極使用壽命。

3 結論

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展, 鍍鋅板從內(nèi)覆蓋件到外覆蓋件的制造成為汽車業(yè)發(fā)展的方向, 會越來越多地被
汽車業(yè)所采用,因此需要投入更多的精力去試驗、分析和探討鍍鋅板點焊工藝,提高焊接質(zhì)量,延長車身壽命。

文章闡述了設計語音識別系統(tǒng)時的幾項關鍵技術,從工程設計的角度出發(fā),根據(jù)實際項目經(jīng)驗,提出了在設計語音識別系統(tǒng)時需要關注的幾個方面, 具有一定的實際意義, 希望對后期的語音識別系統(tǒng)的完善
起到指導作用。

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