淺談懸架焊接產(chǎn)品熔深控制

張銳 劉宇 李雪

摘 要：焊接是現(xiàn)代汽車制造工業(yè)中最重要的工藝技術(shù)之一，尤其在懸架生產(chǎn)工藝中尤為重要，焊接質(zhì)量直接決定著產(chǎn)品的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，熔深是焊接工藝最重要的質(zhì)量特性，熔深不足或未焊透是造成焊接失效的關(guān)鍵因素，因此熔深是焊接質(zhì)量控制的重要目標(biāo)，本文系統(tǒng)地對汽車懸架焊接產(chǎn)品分類、熔深檢測方法、熔深控制因素、熔深控制發(fā)展趨勢等方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：懸架；焊接；焊縫；熔深

概述

通過分析汽車懸架焊接工藝過程要素，掌握焊接過程熔深控制的關(guān)鍵技術(shù)因素，關(guān)注熔深控制和檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢，在實(shí)際生產(chǎn)焊接過程中有效控制懸架產(chǎn)品質(zhì)量，是現(xiàn)代汽車懸架焊接工藝工程師的首要工作。

1懸架焊接產(chǎn)品分類

懸架焊接產(chǎn)品按照焊接方法，一般分為電阻焊點(diǎn)焊和電弧焊。

1.1電阻焊點(diǎn)焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間 ，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加工到熔化或塑性狀態(tài)，點(diǎn)焊時(shí)，工件只在有限的接觸面上工件只在有限的接觸面上，既所謂的既所謂的“點(diǎn)”上被焊接起來，并形成扁球形的熔核。

1.1.1適用于小于3mm的沖壓軋制的薄板制件，在汽車車身焊接中廣泛應(yīng)用，個(gè)別懸架中也有應(yīng)用。

1.1.2焊透率應(yīng)介于20—80%之間（兩板的焊透率）。焊接不同厚度工件時(shí)，每一工件上的焊透率可為接頭中薄板件的20%，壓痕深度不應(yīng)超過板材厚度的15%。

1.2電弧焊是利用電弧放電產(chǎn)生熱量將焊條與工件互相融化使之結(jié)合。

1.2.1適用于3mm以上的沖壓軋制的厚板制件，在汽車懸架焊接中廣泛應(yīng)用。

1.2.2熔深達(dá)到被焊接薄板板厚的20%或0.2mm以上（兩者取最大值），板厚均大于3mm時(shí)，熔深應(yīng)達(dá)到被焊接薄板板厚的15%。在焊接接頭橫載面上，母材或前道焊縫融化的深度，如下圖所示：

1.2.3弧焊過程是一個(gè)典型的非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變和不確定的多變量復(fù)雜系統(tǒng)，這給焊縫熔深特征信息的實(shí)時(shí)提取帶來了一定的困難，并且難以建立精確描述焊縫熔透狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型，有些檢測方法（如焊縫背面檢測）還受到焊接條件的限制 ，焊縫熔深實(shí)時(shí)檢測和控制仍然是困擾國內(nèi)外焊接界的難題。

2熔深檢測方法

2.1間接檢測常用的方法有：視覺傳感檢測法、溫度傳感檢測法、弧焰接觸導(dǎo)電檢測法、超聲檢測法、利用電流傳感器的電弧電流檢測法、電弧電壓檢測法、等離子氣流量檢測法和電流脈沖檢測法。優(yōu)點(diǎn)是非破壞性檢測、檢測周期短；缺點(diǎn)是檢測穩(wěn)定性差，成本較高。

2.2直接檢測是利用體視化技術(shù)直接獲取熔深量，為熔深控制提供更為可靠的數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是檢測準(zhǔn)確；缺點(diǎn)為破壞性檢測，檢測周期相對長些。

2.3體式技術(shù)直接檢測常規(guī)流程及注意點(diǎn)

2.3.1取樣選取切割面與焊道保持垂直，圓形焊道時(shí)垂直于切線方向，避開起、收弧位置，切割時(shí)避免對組織的影響。

2.3.2最好用600#金相砂紙?jiān)谀仚C(jī)上研磨。

2.3.3使用2%—5%硝酸酒精進(jìn)行侵蝕（碳鋼）。

2.3.4使用體式顯微鏡下觀察熔深狀態(tài)，測量出熔深數(shù)值并保留圖片，便于問題分析和追溯。

2.3.5與熔深檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，判定結(jié)果并出具實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.4直接檢測方法是眾多汽車行業(yè)檢測焊接熔深質(zhì)量的一種常用檢測方法，一汽大眾、蒂森克虜伯等汽車懸架生產(chǎn)企業(yè)均在應(yīng)用。

3熔深控制因素

3.1熔深控制涉及因素很多，如焊接電流、電壓、焊速、板厚、焊縫間隙和氣流量等等。

3.2在工藝設(shè)計(jì)策劃階段，汽車懸架焊接一般采用仿真技術(shù)模擬焊接軌跡，規(guī)避焊槍與設(shè)備工裝的干涉風(fēng)險(xiǎn)。

3.3在試生產(chǎn)階段，調(diào)整機(jī)器人焊接集成工作站，滿足熔深檢測標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確定焊槍角度、工裝、走絲速度等參數(shù)，為批量生產(chǎn)做準(zhǔn)備。

3.4通過沖焊匹配過程，固化沖壓件狀態(tài)，確保焊接產(chǎn)品一致性，從而保證產(chǎn)品熔深質(zhì)量。

3.5 在批量生產(chǎn)過程中，若未發(fā)生變化點(diǎn)，需做首件產(chǎn)品熔深試驗(yàn)，不合格進(jìn)行調(diào)試，直至合格為止并重新固化焊接數(shù)。

3.6在連續(xù)生產(chǎn)過程中也要按照一定數(shù)量比例定期抽查樣本進(jìn)行熔深過程監(jiān)測。

3.7生產(chǎn)過程中若發(fā)生換型、材質(zhì)變更等變化點(diǎn)時(shí)，需重新對產(chǎn)品進(jìn)行熔深檢測，以便有效控制控制產(chǎn)品質(zhì)量。

綜上所述，只有汽車懸架焊接過程穩(wěn)定方能保證產(chǎn)品焊接熔深的一致性，這是生產(chǎn)過程中的控制重點(diǎn)，，更是實(shí)踐工藝過程的難點(diǎn)。

4熔深控制發(fā)展趨勢

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯等技術(shù)已成為當(dāng)前人們研究的熱點(diǎn)，熔深控制技術(shù)的發(fā)展趨勢：

①應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立描述熔深的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，得出熔寬、熔深、弧焊電流、氣流量、鋼板厚度、焊縫間隙、熔池狀和焊接速度等之間的相互聯(lián)系，特別是找出熔深與熔寬及焊縫間隙量之間的關(guān)系，獲取熔深控制量。

②研制熔深模糊控制器，經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真和工藝實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)解決模糊控制器的量化等級、模糊控制規(guī)律及合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等問題。在焊縫間隙或焊接速度變化的條件下，通過傳感和自調(diào)節(jié)弧焊電流使熔深保持恒定，提高控制系統(tǒng)的魯棒性。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的共性在于二者都是與模型無關(guān)的非線性映射系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、大規(guī)模并行運(yùn)算方面優(yōu)勢明顯；模糊邏輯的特長在于知識(shí)表達(dá)能力強(qiáng)，適于處理模糊語言變量和高層次信息。充分利用二者的優(yōu)勢有機(jī)融合，可以使熔深控制過程具有較高的智能性。

5結(jié)束語

熔深控制已不單單局限于汽車懸架焊接這個(gè)狹窄的領(lǐng)域，而是涉及人工智能、計(jì)算機(jī)、圖象處理、電子、材料和焊接等多個(gè)學(xué)科，特別是智能控制技術(shù)的引入，為焊接學(xué)科注入了新活力，提供了新的研究分析工具，勢必會(huì)在焊接學(xué)科自身發(fā)展中的起到巨大的作用。