三通支架焊接合件的焊接工艺优化江铃奥威汽车零部件有限公司吴永安【摘要】:本文阐述了三通支架焊接合件由CO2焊接优化为凸焊工艺过程。简述了凸焊结构设计、凸焊参数的选择；分析了凸焊夹具的设计及变形防止、焊接接头的力学性能。通过工艺优化达到简化生产工序，节约材料，降低成本，提高生产效率和经济效益的目的。【关键词】：三通支架焊接合件、CO2焊接、凸焊结构、凸焊工艺、力学性能1.引言图1三通支架焊接合件CO2焊接加工三通支架焊接合件常用的制造方法是CO2焊接加工（图1）。这种加工方法有结构简单，容易实现等优点。但由于CO2焊接热量大、工件容易烧穿；飞溅大，焊渣依附在工件装配面造成工件表质量差；焊接时需要焊丝，为保证表面加工质量，需要增加打磨工序，生产成本高，经济效益也不理想。目前，已大量采用电阻焊对薄板焊接。这是因为加热时间短，热量集中，故热影响区小，变形与应力也小；无需焊丝、二氧化碳其他等焊接耗材，焊接成本低；操作简单，劳动强度低，生产率高。用凸焊结构代替CO2焊接结构，可简化生产工序，节约材料，降低成本，提高生产效率和经济效益。2.凸焊接头形式选择当一个工件的表面质量要求较高时，凸点应冲在另一工件上。在三通支架焊接合件中选择在三通支架上冲压出三个凸点（图2）。在三通支架成形的时候同时冲压出三个凸点，这样不增加工序，不增加模具，便于实现工艺。图2三通支架冲压三个凸点凸点的作用是将电流和压力局限在工件的特定位置上，其形状和尺寸取决于应用的场合和需要的焊点强度。一般而言凸点尺寸和板厚相关，当平板较薄时采用小凸点，较厚时采用大凸点。由于空间有限，三通支架的凸点采用小尺寸凸点（图3）。表1是圆球形凸点尺寸（JB/T10258-2001）。其中凸点直径d的公差是0~0.1，凸点高度h的公差应为±10%，一次焊数个焊点的情况除外。同一个工件上任意两个凸点高度差异不能超过5%。表1圆球形凸点尺寸凸点所在板厚凸点尺寸直径d高度h0.51.60.612.50.81.53.212412.541351.2图3凸点尺寸表2焊接参数组别焊接电流(KA)焊接时间(CYC)电极压力(MP)Ⅰ960.25Ⅱ1050.3Ⅲ1140.353.凸焊参数选择选择合适的凸焊工艺参数是获得优良接头的重要保证，即确定焊接电流、焊接时间、电极压力。选用三组焊接参数（表2）进行焊接，每组焊10个试件，分别检验试件的焊接强度，找出最优焊接参数。选择焊接参数时，因考虑凸点的尺寸。焊接电流过小不能使凸点熔化，过大会使挤出的金属过多。电极压力过小会引起严重喷溅，过大会过早的压溃凸点，失去凸焊作用。在凸焊低碳钢和低碳合金钢时，与焊接电流和电极压力相比，焊接时间是次要的在确定合适的焊接电流和电极压力后，在调节焊接时间，以获得满意的焊点。焊接电流、电极压力、焊接时间三者要综合考虑。4.凸焊夹具的氧化、变形及防止三通支架焊接合件的凸焊采用平电极进行（图4）。由于上电极向下压的过程中工件会随着定位芯向下运动，在此过程中加工出来的零件会出现不同心，扭曲变形的情况，其状态目视也能看出。为解决这个问题，设计上电极时在其压角面加工一直径为Φ深h的孔（图5）。此孔的大小根据定位芯的尺寸来确定，其计算公式如下：φ=D+1.5式中D—定位芯尺寸，mm。图4凸焊用电极从使用效果来看，这种设计有以下作用：①.上电极下压时避免压损定位销，焊接完成之后工件容易取出。②.焊接时工件下压过程中，避免定位芯滑动，解决工件受定位芯挤压产生的扭曲变形的情况。③.工件顶部与上电极接触，通电加压后，焊区凸点在周向受压均匀，工件不同心得问题基本消除。图5上电极④.减少了总电阻和耗电量，焊接同样接头可选用较小的焊接电流。在焊接过程中，由于接头凸点塑性变形导致三通支架焊接合件的接头组合高度H在焊后产生缩短现象，缩短量与选用的参数有关。5.凸焊接头的力学性能对于不同的焊接参数加工的三通支架焊接合件凸焊接头的力学性能也有所不同。不同焊接参数对三通支架焊接合件凸焊接头力学性能的影响见表3。从表中可以看出最佳焊接参数是第Ⅱ组参数。尽管如此，三组试样中，破坏扭矩最小的一组试样其值也超过设计规定值（44N.m）。表3不同焊接参数对三通支架焊接合件凸焊接头力学性能的影响焊接参数组别H缩短量l/mm破坏扭矩M/N.m备注Ⅰ0.78100Ⅱ0.82100凸点附近金属被撕裂Ⅲ0.88100飞溅大，焊后难取出，造成工件变形6.结论综上所述，用凸焊工艺制造三通支架焊接合件，其性能满足设计要求。适当地提高零件的加工质量，使用较为精确的电极，选择合理的焊接参数，无论从性能、生产效率、经济效益等方面考虑，这都是较为理想的加工方法。参考文献[1]雷涛．通用组合夹具的设计和实施[J