点焊动态电阻曲线及自适应控制技术在白车身试制中的应用

点焊动态电阻曲线及自适应控制技术在白车身试制中的应用

刘军黄昌军

绿驰汽车科技上海有限公司

中图分类号：U463.06文献标识码：B

1前言

博世力士乐的自适应技术能够通过监控焊接过程的动态电阻，并且通过样本动态电阻曲线来调节焊接电流和时间以控制焊接质量[1]。自适应控制技术极大提高了白车身焊接的合格率，改善点焊外观，有效避免了虚焊及重大飞溅等质量缺陷的产生，提高新车型破检合格率，降低了新车型焊点质量调试成本和周期，具有很高的实际应用价值。

3标准动态电阻曲线与自适应控制技术原理

通过焊接参数试验，从熔核大孝压痕深度、焊点外观等方面检测，焊出符合标准要求的优良焊点，并保证焊点无飞溅、毛刺等缺陷。开启UIR自适应系统的测量开关，采用优化后的参数稳定焊接多个优秀的焊点后生成的动态电阻曲线把它记为标准动态电阻曲线。将此标准动态电阻曲线导入控制器后开启UIR自适应功能，对焊接过程做恒功率补偿，通过设置焊接电流和时间的补偿量来保证焊接质量和焊接节拍。当后续焊接过程中焊点的动态电阻偏离标准时，焊接控制器通过自适应系统自动调节电流输出来保证动态电阻时刻在标准动态电阻曲线范围内波动，如图1所示。

4点焊自适应技术应用流程

4.1搭接组合汇总及参数初步设定

首先将该款车型不同零件搭接板材组合的板材信息筛选出来，包括焊点所在组合零件的零件名称，零件材料种类，零件厚度，搭接板的数量。统计搭接组合的种类和数量，进行搭接组合种类信息筛选，然后为筛选出的搭接组合设定初版的焊接参数。

4.2焊接参数优化

在自适应调试初期，完成初版参数设定后，首先需要进行焊接参数调整以实现焊接参数最优化，优化流程如图2所示。自适应调节功能有一定的限度，只有在保证良好的焊点垂直度及稳定和良好的板件搭接间隙条件下，自适应的调节功能才能起到较为显著的作用。在参数优化工程中充分发挥动态电阻曲线在优化焊接参数中的作用。动态电阻在点焊参数调试中的主要依据为：在其它焊接参数一定的情况下，焊接电流越大，在通电瞬时提供的焊接能量越多，熔核越大；电极压力越大，熔核越小；焊接时间越长，熔核越大[3]。

5.自适应技术的应用

5.1典型低碳钢的动态电阻曲线

一般来说，低碳钢动态电阻曲线的整个焊接过程分4个阶段构成[4]。在第一阶段，动态电阻快速下降至低点。这是由于起始阶段钣金表面不平，板间间隙、油渍、接触电阻等造成。随着通电的持续，电阻热引起钣金软化和表面氧化膜被压溃，接触面积迅速增大，所以电阻下降。接触面增大到一定程度时，电阻热效应引起钣金温度大大提高，并且焊接中心位置开始融化形成焊核，电阻变大，直至形成一个高峰值。峰值之后进入第三阶段，动态电阻出现总体下降趋势。随着焊接过程进行，熔核逐渐增大，受板厚和电极截面积以及焊接电流的影响，当熔核区尺寸达到极限值后，熔合区尺寸基本稳定，从而使动态电阻变化非常缓慢，可以近似认为不变，此时进入第四阶段，如图3所示。

5.2动态电阻曲线应用于两层镀锌板

以目前生产的某白车身为例，前后地板搭接处两层板焊点板材组合为：DX54D+Z，DX54D+Z。都是板厚0.7mm的热镀锌深冲低碳软钢。由于都是热镀锌板，焊接性差，且容易出现较大飞溅，一般采用多脉冲大电流预热处理以增强板材的可焊性。

焊点的初始动态电阻曲线，在预热阶段动态电阻快速下降并出现波动，系统检测出飞溅，这是由于预热电流较大，板间锌层快速熔化并且受电极力作用造成的。发现动态电阻曲线第四阶段曲线，动态电阻实际呈缓慢上升趋势，这是由于焊接电流偏大电阻热过多，而接触电阻已降低至最小，焊接区温度缓慢升高导致体电阻继续增大。由于此类曲线的缓慢上升趋势和前述典型动态电阻变化规律不一致，这是热量输入过多所致。

参数调整主要降低预热时间和焊接电流，参数调整后的焊接曲线在第四阶段动态电阻基本处于稳态，动态电阻虽略有升高，但一段时间后又缓慢降低，表明在此焊接电流下温度场基本不变，电流大小合适，熔核生长结束。

6结束语

可视化的动态电阻曲线在焊接参数优化中有着重要的应用，利用动态电阻曲线的轴向可以判断点焊的质量。通过自适应控制技术大大提高点焊的合格率，极大减少焊接飞溅，改善焊点外观质量，对白车身的试制有重大意义。

参考文献：

[1]刘东阳，张正林，徐洋，等.博世UIR技术在汽车高强钢电阻点焊上的应用[J].电焊机，2017，47（03）：109-112.

[2]王颖,仲颖鑫,张麒麟，等.汽车车身电阻焊接自动控制系统[J].2014,36（9）:147-148.

[3]刘浩，刘发清，元涵.动态电阻曲线在电阻点焊参数调整中的应用[J].热加工工艺，2018，9（47）：191-195.

[4]叶绿，孔锐斌，蒋冬.电阻点焊自适应功能启用流程及方法研究[J].汽车工艺与材料，2017，2：14-18.