螺柱焊在汽车生产中的应用

1、螺柱焊接在汽车生产中的应用姓 名： 邱宏宇专业工种： 机修钳工申报级别： 技 师单 位： 一汽 - 大众2009 年度技师（高级技师）社会化考评答辩论文螺柱焊接(Stud Welding) 是指在金属或类似金属件的端面与另一金属工件表面之间产生电弧，待接合面熔化时迅速施加压力，完成焊接的一种方法。螺柱焊接方法起源于 1918 年，由于这种焊接新技术具有快速、可靠、简化工序、降低成 本等一系列优点，因而引起了世界各国的普遍重视。经过不断地改进和完善，特别是二次世界 大战后得到了迅速发展，现已广泛应用到桥梁、高速公路、房屋建筑、造船、汽车、电站、电 控柜等行业，可焊接低碳钢、不锈钢、低合金钢，铜、

2、铝及其合金材质的螺柱、焊钉、销钉、 栓钉等。螺柱焊接技术发展到今天， 已经成为西方发达国家的一种基本的热加工方法， 螺柱(焊钉) 的焊接大约有 80%以上是通过螺柱焊机完成的。而我国1986 年在成都试制成功第一台螺柱焊 机。至于螺柱焊接技术的应用，还是从上世纪的九十年代才逐步展开的。目前一些高级控制策略已应用在逆变熔焊机的控制系统、 模糊控制技术和人工智能技术 等。而计算机的发展又带动了逆变技术的进步。 利用计算机的快速运算能力和内存量大等优 点。实现一些计算机才能实现的控制方法和显示功能。这必将推动螺柱焊机的发展。因此， 研制具有有自动化功能只需输人焊接方法、螺柱直径、焊接材料就能提供最佳

3、焊接工 艺参数。并通过实际施焊，采集螺柱焊记录数据，并能自动调节输人能量及相关参数以能稳 定焊接质量已经成为螺柱焊接发展的趋势。本人多年一直从事机械设备的维修工作，对螺柱焊设备技术有了比较深入的了解，并掌握 了相关的工作技能。本文依据自己对螺柱焊技术的了解和实际操作经验，系统地阐述了螺柱焊 技术在汽车生产中的应用。目录1、 螺柱焊的工作原理与特点1.1 螺柱焊的工作原理1.2 螺柱焊的工作特点2、螺柱焊机的组成2.1 PLM200 螺柱焊枪2.2 ETF50送料器2.3 DCE1500 控制器3 、 PLM200螺柱焊枪的维护及保养3.1 PLM200 螺柱焊枪结构组成3.2 PLM200 螺

4、柱焊枪保养方法3.3 使用 PLM 200 的 注意事项4、螺柱焊枪的调整5 、螺柱焊枪的常见故障与修复5.1 防护零件的缺失导致非必要损坏5.2 气缸磨损导致的故障5.3 焊接质量缺陷参考文献螺柱焊机在汽车生产中的应用摘 要：随着螺柱焊技术的日益成熟，该技术已经大量应用到汽车生产线上，并取得了巨大 的经济和社会效益。本文系统地介绍了螺柱焊技术的发展现状和基本原理，重点阐述了螺柱焊 在汽车生产中的应用和维护保养，从而总结出该技术在实践过程中出现的问题和解决方法。1、螺柱焊的工作原理与特点1.1 螺柱焊的工作原理螺柱焊机是一种特殊的弧焊机，焊接螺柱时，直接将螺柱瞬间焊接在母材上，有点像射钉 枪射

5、钉，就像直接将螺柱“栽（种）”在母材上。螺柱焊属于弧焊，它的起弧是依靠焊枪的提 升动作和先导电流来产生的。下面介绍螺柱焊机焊接过程：螺钉接触到工件。所有电缆都连接正确 (焊接电缆和地线 ) 。我们就可以接收到 SOW 信号SOW 的含义：Stud On Work 这是通过电源的正极和负极连接后发出的。一旦焊枪的灭 弧罩接触到工件上，我们就会接收到一个角度信号， 可以把参考值设定为： 90+/- 3 。在自动 焊枪应用时，在程序中设定为 90 。在启动触发后，开始加压，开始进入引弧阶段。在引弧电流稳定一段时间之后 (6-7 ms) 。电磁线圈或者直线电机激活，使螺柱离开工件表 面一段距离，我们可

6、以接收到引弧电流。在引弧阶段，螺柱表面和工件表面的油污和其他一些 污染的东西都被引弧电流清理掉了。引弧电流的主要任务是维持正负极之间的电流。如果引弧 电流被某种原因破坏掉，将会有报警信息出现： open circuit welding 。在引弧电流结束后，将要进入主焊接电流通过阶段。主焊接拉弧时间就是 weld time 。在 这段时间之内，在螺钉和工件表面形成焊接熔池。经过一段适当的焊接时间后，电磁线圈或者 直线电机关断，螺柱开始回落，被侵入到主焊接电流融化的材料底部。当螺柱接触到工件，拉弧电压降到零伏 ” zero volts “ 焊接电流被切断。焊接熔池开始 冷却。在熔池冷却结束之后，手

7、动焊枪或者自动焊枪离开螺柱。整个焊接过程全部完成。1.2 螺柱焊的工作特点焊缝全断面结合，提高了焊接部位的安全性；焊接在瞬间完成，提高了焊接工作效率；材料的适应性强，可适用用于多种金属材质；热影响区小，焊接母材变形小；焊接损伤很小，母材背面没有或只有很小的焊接损伤；保持中空零件的密闭性；实现单面焊接；操作简单，焊接工人经过简单培训即可操作。2、螺柱焊机的组成2.1 PLM200 螺柱焊枪在焊接工艺方面采用基于回程起弧法工艺的电弧焊接技术。 该技术在工艺流程中显示出 了其卓越的重复精确性工作时噪音低在自动焊接工作时可自始至终地获得高品位的焊接质 量。把销栓运动与焊接电流同步化结合起来的焊接工艺，

8、本身就突出了它的可靠性以及 准 确性。上述二种要素的精确的配合得以使螺柱焊接装置在自动、 半自动以及手动工作时确保了 始终如一的焊接质量。特点1、 配备有一个无需维护保养的滑动轴承套。2 、带有直线电机，用它可十分精确地规定销栓的下落运动。3 、销栓的运动通过一个路径测量系统获得， 由此可精确地控制销栓的冲程以及销栓 探入液 态熔池的深度。4、通过控制 -能量单元和销栓供应装置的结合，焊接枪可以按照短时 -回程起 弧法工艺，使 用所有的焊接销栓进行焊接。5、为了保护焊接熔池不受大气的影响，提高特别是铝制销栓的焊接质量，焊接枪可以有选 择的使用保护气体装置进行工作。6 、为了使销栓笔直正确地焊入

9、加工件， 配备了一个发光二极管， 以便操作人 员在发出焊接 指令之前检查焊接枪是否已直角对准加工件。7 、为了保证操作人员的安全， 在焊枪的供应软管接收装置上 配 置 有一 个 锁 紧 键。这 样，一旦供应软管断开，装置的供应循环工作立即中断。2.2 送料器2.2.1销栓供应装置在与一台 DCE 系列的控制和能量单元连接后即可进行标准销栓和大法兰销栓的分配和输送 工作。为了确保畅通无阻地向焊接工具运送销栓， 焊接销栓在一个分配滚筒内被精确地排列 在导轨中，并送 至 分配器。此外，在分配滚筒内的功能流程由接近开关监控。 可按需分 配 的 分 配 滚 筒 因 而 支持节省材料的输送流程。 属 ET

10、F供应装置系列的 ETF50 焊接螺母供应器与一台 DCE控制 和能量单元之间的数字信号传送采用一种无电势的光波电缆，而放弃了传 统的铜质的控制 电缆。已在执行的分配和供应工作状态由显示和操作元件以及一种操作板 （选项 ）显示。 基于模块式的构造结构， 可以通过更换整套分配装置迅速简易地将装置改装用于其它销栓尺 寸和销栓类型。ETF50 销栓供应装置可以有选择地（根据各种特性）装备分隔闸刀或者销栓滑板。2.2.2 供 电 装 置ETF50 装置的光学控制信号和交流电的供应一般由一个连接的控制和能量单元 DCE 确 根据营运者的三相电网可在 ETF50 的输入端连接下列交流电：120V 交 流

11、50/60Hz200V 交 流 50/60Hz400V 交 流 50/60Hz440V 交 流 50/60Hz500V 交 流 50/60Hz为了保护电气设备， ETF50 销栓供应装置在输入侧采用了 1 个中速 6.3A 主保险丝。2.2.3 压缩空气的供应ETF50 装置的压缩空气是由中央管道网供应的。它通过一个带 1/4 螺纹接头的软管线与焊 接螺母供应装置的保养单元相连接。中央管道网的压缩空气压力至少为 6 巴。为了保证 ETF50 装置无故障运行，仅允许使用清 洁和无油的空气。DCETF50 的工作气压是 :6 巴调节工作在保养单元的调压器上进行。2.3 、螺柱焊控制器2.3.1 大

12、功率的 DCE 1500是一个面向未来的控制能量单元 它根据回程起弧法进行销栓焊接而研制成功，有一工位或者多工位装置可供使用2.3.2 钥匙开关 保养运行 保养运行通过钥匙开关“保养运行“进入准备状态，并且 通过闭合输入电路 E10 接通。要想开电箱门，必须关电才能打开。2.3.3 “保险丝”信号灯（发光二极管）如果相线 L1,L2 和 L3 正确地接在 DCE1500 上，并且网络卡以及所有的主电路保险丝皆正 常时，发光二极管发光。2.3.4 RS 232PC 接口RS232 串行接口用于 DCE1500 控制和能量单元同个人微机之间的焊接数据传输。 此外，新 版的 DCE和 ETF操作软件

13、可从笔记本电脑或者 PC机装载到 DCE/ETF 的按块擦除存储器。 ? DCE1500 可以连接在下列三相交流电网上：400V 交 流 50/60Hz440V 交 流 50/60Hz500V 交 流 50/60Hz? 为操作及维修人员考虑，用户专用的接口通常需要 24V 直流电 备注:为了保护电气设备， DCE1500 在输入侧采用了三个慢速的 32A 前置保险丝 .3 、螺柱焊的维护及保养3.1 螺柱焊枪结构组成 手动螺柱焊枪的专用件：是指只能适用焊接一种螺柱的焊枪备件，一般来说也是易 损耗件。易损耗件由于存在机械运动或通过大电流焊接致使损坏不可避免，但通过定时 保养却可以延长使用寿命，降

14、低停台时间和备件费用。10手动螺柱焊枪的通用件： 是指适用于焊接两种或以上螺柱的焊枪通用备件， 某种意义上 来说，不是螺柱焊枪专用件的零件都是通用件。 按照螺柱场大小不同划分的两种通用件： 气 缸、灭弧罩、防尘套。 例如，焊接大法兰的长螺母时，出于送钉需要，气缸更长一些，以便送钉销可以完全收回。 在焊接不同螺柱需要更改机械部分从实现功能上说是完全一样的，只有结构、大小不同，类 似情况的还有载重汽车。手动螺柱焊枪的标准件： 标准件是由市场提供的标准规格的备件。 而无论通用件或专用 件都是由 TUCKER 厂家自行设计、制造并提供给用户。标准件有螺丝、按钮，插针，接头 等。手动螺柱焊枪零件的型号：

15、是指各个零件的唯一编号。 每一个零件都有唯一的零件号， 多数都将零件号蚀刻在零件表面。注意：由两个或以上零件11 构成新的零件也有新的零件号，如送钉销由顶杆、活塞、销子、密封环和垫片组成，在领取 复合零件整体备件时注意按照图纸查询零件号。3.2 、螺柱焊枪保养方法3.2.1 螺柱焊枪工作可靠 重复焊接精度高，在焊装车间有广泛的应用。但由于工作环境的恶劣和自身精密的结构， 经 常出现故障的部件是螺柱焊枪上的部件， 致使生产停台并产生高昂的备件采购成本， 而其中 很多问题本是可以通过细致及时的维护维修减轻甚至消除的。螺柱焊枪结构精密、零件繁杂、专用件多。维修维护时拆卸和安装时按照操作顺序，可 以减

16、少疏忽；零件注意分门别类、摆放整齐；零件损坏或缺失更换时注意零件类型，尽量使 用原厂备件，若是用替换备件，注意确认必须是同类型备件（如螺丝，防尘罩等） 。螺柱焊保养维护时间原本是由主机设定焊接螺柱数量确定， 根据目前生产现状， 保养维 护时间按照生产间歇设定计划。3.2.2 保养过程首先，清理外观，将焊渣清除，并检查焊枪的完整性和连接部件的紧固程度。保养顺序由枪头开始，使用 55 勾扳子将枪头卸下，检查防尘罩，如有老化破损则更换将枪头拆卸分 解，检查各部件的完好性，主要是有无打火现象，其次是夹持器有无变形，是否夹得住钉， 螺丝和螺母是否完好可靠，接受器送钉时是否顺畅。清理清擦各个零件。重新安装

17、时力度适中， 零件安装要紧固可靠， 但不可以因气力过大拧秃螺丝。注意安装 顺序，不要丢件。润滑清理气缸时首先清理焊渣并观察气缸表面绝缘漆破损情况和气缸端面是否完好， 然 后取出顶杆，将气缸内油泥清理干净，观察气缸内磨损情况，若磨损严重则必须更换气缸。 取适当脂（决不可以使用润滑油）润滑，多了堵塞排气孔，少了则活塞和气缸磨损加剧检查顶杆有无磨损、打火、弯曲等情况，检查活塞磨损情况并润滑。气缸、活塞、活塞12环和顶杆分别润滑顶杆、尼龙套和间距环决定了夹持器夹钉距离， 在出现夹钉不紧或焊钉伸出过长的现象 时则调节或更换不同的备件。螺柱焊枪电缆护套十分重要， 目前生产线悬挂焊枪实际上是挂电缆而不是挂枪

18、， 电缆护 套破损后由于枪体自重和使用中的抻拽会造成电缆虚接和气管漏气现象。 所以发现电缆护套 破损时要及时处理。3.3 使用螺柱焊枪的注意事项? 勿用焊枪进行任何有安全隐患的工作。? 严禁关掉焊枪的供应软管上的闭锁机构。? 在使用现场进行修理工作时 , 务必切断焊枪的压缩空气供应。? 在使用 PLM200 之前 ,请检查各供应管线是否状态完好。? 各项保养和调节工作原则上须同设备人员商定。? 焊接时严格规定必须戴好防护眼镜。? 焊接时请勿触摸销栓夹 ,因为它带电。? 在每次开机使用之前，请检查连接板中供应软管的固定状况。? 在每次工作之前 ,请检查保护气体装置，以及相应的连接口和软管装置。? 带有伸缩套筒的 PLM200 只能同定位套一起使用。4、螺柱焊枪的调整螺柱销栓的前沿必须位于灭弧罩后端 1,5mm 。请用销栓专用调整卡 规（属于标准附件） 进行检查。1调节前请确认，销栓夹里装有一根焊接销栓。2拧开两块夹紧板上的圆柱头螺栓，从而松动调整杆。3移动夹紧板中的调节杆，直至销栓端面和枪嘴前沿落在卡规上为止。4然后重新拧紧圆柱头螺栓。13为了获得正确的焊接结果 ,请定期检查与销栓夹之间的安全距离螺柱焊枪调整5 、螺柱焊枪的常见故障与修复5.1 防护零件的缺失及松动导致非必要损坏 外观的重要性不仅在于制止员工心理上