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 Centerline焊槍在某項 目中的鋁合金板材點焊的應用

鋁擠壓型材、鋁壓鑄件及鋁合金板是鋁車身的三種基本元素。

鋁擠壓成型的多種盒形斷面的梁構成空間框架,稱為ASF(AluminumSpaceFrame)。這種梁的壁厚比相同尺寸的鋼要增加0.7-0.8倍。

空間框架的聯接是由壓鑄鋁件完成的。這種鋁鑄件要求強度高,多用在應力集中的節點處,主要的承載部位通過MIG復合焊接聯接。這種壓鑄鋁接頭件的高強度是通過優化結構和增加壁厚來達到的。鑄件能夠做成很復雜的形狀來滿足車身結構需要,并保證這種車身節點有最佳的剛度。

車身外覆蓋件是由鋁合金板沖壓加工制造,鋁板的厚度比鋼板要增加0.2-0.25倍。主要采用鋁合金點焊技術連接。

由于采用輕金屬鋁,使車身質量減輕40%。鋁空間框架的設計使車身的靜態扭轉剛度提高40%;并且鋁材的吸能性好,在碰撞中的安全性有明顯的優勢,汽車前部的變形區在碰撞時會產生皺折,能吸收大量的沖擊力,從而保護了后面的乘坐區。除了板材的吸能性外,又由于車身質量的減輕,在碰撞時產生的動能也會減小,相應降低沖擊力。

通常,鋁制車身會用到多種連接工藝,這里重點介紹下Centerline鋁合金板材點焊技術:

 

 

鋁合金與鋼材物理性能比較:

更低的熔點(過程時間短)

塑形變形溫度鋁合金90C、鋼材540C

焊接電極需要更多的冷卻水

低電阻率以及高導熱系數

很難保證焊接溫度以及保溫形成焊核

鋁合金分流比鋼材更明顯

凝固過程中鋁合金更易形成裂紋

鋁合金表面具有高電阻以及高熔點的氧化物阻礙電流形成回路。

 

熱量產生位置比較 :

通用鍍鋅鋼板

通用鋁合金板材

理想鋁合金板材以及合適/有效的冷卻

(下圖為不同板材搭接的電阻分布圖,如果要形成完好的鋁合金焊點,必須要減少電極帽與板材搭接的電阻,才能有效的形成焊核。)

由于鋁合金易形成軟化區,為有效形成焊核,Centerline推薦使用與鋁合金接觸面為超大半徑球面來代替平面的電極帽,電極帽端面直徑為10-12mm; 另外為減少接觸電阻,電極帽修模需要采用GM專利工藝電極帽,利用突出紋理刺破表面氧化物層。

 

更大的水流量需求:

相對與鋼材焊接,冷卻水流量需求至少增加2倍以上

 

使用更寬更厚的軟連接 :

散熱更快

減少接觸電阻

提高熱傳遞

提高柔性及壽命

在焊接鋁合金時不垂直是不可接受的,電極帽對中對于保證熔核成型及熔核大小是非常關鍵。

 

焊槍強度要求:

使用強度更高的電極臂

使用適用重載的轉軸、滑軌、電極導向

焊接時間太短,不允許滑移

預防性保養是非常重要的,對于部分零件必須考慮減少MTBF時間,須建立標準的檢查程序和制定定期的維修保養檢查來保證生產連續性

 

變壓器要求:

概述:不要用焊鋼的焊槍去焊接鋁合金

冷卻水不足

強度/剛度不足導致壽命變短和焊接質量不穩定

強度/剛度不足導致壽命變短和焊接質量不穩定

 

注意事項:

增加冷卻水流速

電極幾何形狀連續性

剛度/強度高的焊槍,保證對中

焊接力穩定

改變機器人管線包電路、水路

大電流/短時間

增加2到3次或者更多的修磨次數

考慮工廠電能及冷卻供應

計劃增加2到3次維修保養1.時間 2.零件更換

 

設備能力考慮:

必須考慮焊接母線供電能力,初級電流比交流焊接要大2-3倍。高頻率的次級電流脈沖會增加初級電壓諧振和陷波。

冷卻水系統考慮,鋁合金焊槍冷卻水流量是普通點焊冷卻水流量的2-3倍。

機器人水路管線表要求兩進兩出。

 

Centreline經驗:常用要求

高壓力-例如500-700公斤力

高電流-例如32-45KA電流

焊接周波少—2層板5周波,3層板10周波

電極臂最小偏轉確保焊接力在焊接過程中減少在抵消磁場力的消耗

電極頭會粘連氧化物,必須要提供適當的清潔與維護

 

某項目 C型焊槍:

某項目 X型焊槍:

Centerline已經累積為GM、FIAT、Ford 、Mercedes-Benz 等客戶提供500余把鋁合金點焊焊槍。

 

 

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