前言： 傳統(tǒng)的車身電阻點(diǎn)焊工藝，由于缺乏對飛濺產(chǎn)生的分析數(shù)據(jù)，一般對焊接飛濺率是無法控制的。現(xiàn)在博世力士樂公司，推出的對焊接過程中的動態(tài)電阻曲線的數(shù)據(jù)記錄技術(shù)，能很好地實(shí)現(xiàn)對飛濺率的優(yōu)化。并在國內(nèi)的一些新焊接工廠或新增的焊接生產(chǎn)線中，得到了成熟的應(yīng)用，焊接飛濺率可優(yōu)化控制在10%以下，包括手工懸掛電阻點(diǎn)焊和機(jī)器人自動焊接生產(chǎn)線。下文僅就博世力士樂的動態(tài)電阻自適應(yīng)控制技術(shù)產(chǎn)品，在Audi B8 前底板車身焊接應(yīng)用實(shí)例，來系統(tǒng)說明如何實(shí)現(xiàn)焊接飛濺率的優(yōu)化過程。
1 . 為何要對車身電阻點(diǎn)焊的焊接飛濺率進(jìn)行優(yōu)化
當(dāng)我們進(jìn)入車身焊接車間，總會看到整個(gè)車間到處焊接飛濺四溢的現(xiàn)象，這是由于傳統(tǒng)的恒流控制的焊接方法和工藝無法很好的消除和降低飛濺。特別是在現(xiàn)代車身制造技術(shù)中，為提高車身整體結(jié)構(gòu)剛度，已經(jīng)越來越廣泛使用高強(qiáng)度鋼板熱成型高強(qiáng)鋼；而為了提高車身的防腐蝕性能，大量使用鍍鋅鋼板；為提高整車質(zhì)量，大量采用多層鋼板的焊接工藝，加上焊接板件間廣泛使用各種密封或搭接膠等，以及逐漸應(yīng)用鋁合金鋼板材料。就這些新材料和新工藝的應(yīng)用，傳統(tǒng)的焊接方法和工藝已經(jīng)不能滿足焊接的要求。傳統(tǒng)的焊接方法和工藝，一方面不能可靠地進(jìn)行合格焊點(diǎn)的焊接，另一方面，即使得到了合格的焊點(diǎn)質(zhì)量，也會產(chǎn)生很多的焊接飛濺，車身焊接中出現(xiàn)的大飛濺，會增加車身焊接的返工成本。很多車身制造工廠，往往采用冗余焊接熱量的方法來確保焊點(diǎn)質(zhì)量， 這樣既浪費(fèi)寶貴的能源，也會導(dǎo)致飛濺四溢現(xiàn)象的出現(xiàn)。
飛濺在外表面，首先影響外觀，其次，其產(chǎn)生的疤痕影響耐腐蝕及疲勞性能。內(nèi)部飛濺的殘跡有可能在運(yùn)行時(shí)脫落，如進(jìn)入管路（如油管）將造成堵塞等嚴(yán)重事故。
現(xiàn)在，博世力士樂公司，專門針對以上來自新材料和新工藝的應(yīng)用的挑戰(zhàn)，提供了一種新的具有動態(tài)電阻自適應(yīng)控制技術(shù)的中頻電阻焊技術(shù)產(chǎn)品，以很好的解決以上問題，最終不僅能得到100%的合格焊點(diǎn)質(zhì)量，還可以將車身的飛濺率降低到一定的水平，比如10%以下。而這是以往的車身焊接工藝無法實(shí)現(xiàn)的。
2. 優(yōu)化焊接飛濺率對焊接控制系統(tǒng)的硬件配置要求
為了實(shí)現(xiàn)焊接過程中的焊點(diǎn)質(zhì)量的飛濺率優(yōu)化控制，一汽大眾采用了博世力士樂的中頻焊接控制器的型號為：PSI6100.352L1，控制器安裝于焊接控制柜內(nèi)，并與焊接機(jī)器人控制柜實(shí)現(xiàn)了一種無縫組合的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
3. 實(shí)現(xiàn)焊接飛濺率優(yōu)化所需的網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)
為了在線記錄每個(gè)焊點(diǎn)的實(shí)時(shí)動態(tài)電阻曲線，監(jiān)測焊接飛濺率的發(fā)生，焊接控制器要通過以太網(wǎng)與PC 的BOS6000焊接軟件的SQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信。具體網(wǎng)絡(luò)連接架構(gòu)如圖4所示。
4. 動態(tài)電阻曲線的自適應(yīng)控制PSQ6000 質(zhì)量模塊的電氣原理
要實(shí)現(xiàn)對焊接質(zhì)量的飛濺率的優(yōu)化，必須匹配動態(tài)電阻的自適應(yīng)質(zhì)量模塊，該模塊與焊鉗的電氣連接如圖5所示。
而整個(gè)焊接系統(tǒng)的電氣連接如圖6所示：從圖中，可以看出，要利用自適應(yīng)電阻焊接技術(shù)來優(yōu)化焊接的飛濺率，除了要有焊接變壓器的二次側(cè)的電流的測量值之外，還需要對焊鉗臂的實(shí)時(shí)焊接電壓值進(jìn)行測量，將該測量的實(shí)時(shí)電壓值，接入PSQ6000具有32位CPU處理能力的自適應(yīng)質(zhì)量控制模塊的端子X8A 處， 詳見圖7所示。
焊接控制器內(nèi)部，通過測量獲得實(shí)時(shí)的U和I，從而計(jì)算獲得焊接實(shí)時(shí)的動態(tài)電阻曲線R(t) ， 一般在正常焊接時(shí)，如果得到合格質(zhì)量的焊點(diǎn)，且沒有飛濺發(fā)生，那么實(shí)際獲得的動態(tài)電阻曲線是平滑的，沒有大的電阻的突變，可以通過BOS6000軟件設(shè)置在焊接過程中。如果動態(tài)電阻突然有一個(gè)比值的減少，例如瞬間減少4%， 如圖8所示。
5. 導(dǎo)致飛濺產(chǎn)生的原因
在電阻點(diǎn)焊場合，飛濺按產(chǎn)生時(shí)期可分為前期和后期兩種；按產(chǎn)生部位可分為內(nèi)飛濺（處于兩焊件間）和外飛濺（焊件與電極接觸側(cè)）兩種。
前期飛濺產(chǎn)生的原因大致是：焊件表面清理不佳或接觸面上壓強(qiáng)分布嚴(yán)重不勻，造成局部電流密度過高引起早期熔化，此時(shí)因無塑性環(huán)保護(hù)必發(fā)生飛濺。
特別在目前，在車身點(diǎn)焊中，廣泛使用各種密封或搭接膠的場合，也容易出現(xiàn)早期的飛濺。
防止前期飛濺的措施有：加強(qiáng)焊件清理質(zhì)量，注意預(yù)壓前的對中。有條件時(shí)可采用漸升電流或增加預(yù)熱電流來減慢加熱速度，避免早期熔化而引起飛濺。
后期飛濺產(chǎn)生的原因是：熔化核心長大過度，超出電極壓力有效作用范圍，從而沖破塑性環(huán)在徑向造成內(nèi)飛濺，在軸向沖破板表面造成外飛濺。這種情況一般產(chǎn)生在電流較大、通電時(shí)間過長的場合。可用縮短通電時(shí)間及減小電流的方法來防止。
6. 通過實(shí)時(shí)動態(tài)電阻曲線來對飛濺進(jìn)行優(yōu)化
我們知道了飛濺產(chǎn)生的原因，也了解對于不同的飛濺應(yīng)該如何去消除，但在實(shí)際焊接時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)了焊接飛濺，如果僅僅依靠人的經(jīng)驗(yàn)判斷去消除飛濺，而沒有飛濺產(chǎn)生的原因及分析數(shù)據(jù)，這往往是不夠的。博世力士樂的具有自適應(yīng)質(zhì)量控制模塊的中頻系列產(chǎn)品，正是解決了這一問題。通過記錄焊接過程中的動態(tài)電阻曲線，當(dāng)飛濺發(fā)生時(shí)，我們可以很容易判斷是早期飛濺還是后期飛濺，對于不同的飛濺類型，我們就可以采取不同的工藝方法，來逐步對飛濺進(jìn)行優(yōu)化減少。例如，圖10的早期飛濺，經(jīng)參數(shù)分析是焊點(diǎn)5的焊接電流過大引起的；而圖11的后期飛濺，經(jīng)現(xiàn)場分析是焊點(diǎn)3的焊接時(shí)間過長引起的，對相應(yīng)的焊點(diǎn)參數(shù)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后，飛濺便可消除。
7. 電阻點(diǎn)焊焊接飛濺優(yōu)化的過程
