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焊接搭接边宽度的设计要求

时间:2017-4-18
焊接搭接边宽度的设计要求


图1? 翻边搭接焊接时的相关尺寸

在车身设计和制造的过程中,焊接搭接边宽度的减小有利于车身的质量和美观以及减重,搭接边宽度的增加则有利于制造中保证点焊焊接质量,一个合理的搭接边宽度范围对产品设计和制造工艺都尤为重要。

对于一些典型的焊接搭接边上的焊点,如侧围门洞的焊点、顶盖与侧围的焊点以及门窗框处的焊点,在产品设计阶段,设计工程师希望尽量减小搭接边宽度以降低车身重量,同时还可使用小型密封条达到更美观的效果。而制造工艺工程师则希望增大搭接边宽度,以便有更好的焊接工艺性,避免产生毛刺、半点焊等问题。针对这种矛盾,我们通过参考各公司对最小搭接边的要求,经理论分析和试验,找出合理的搭接边宽度范围,为产品设计和制造工艺提供参考。

各公司搭接边设计要求

图1所示为翻边搭接焊接时的相关尺寸,其中t为板厚,b为搭接边宽度,dL为焊点熔核直径, dK为电极帽直径。目前各汽车公司对于焊接搭接边宽度的设计要求各有不同,以最小板厚为t=0.8mm和t=1.0mm的钢板为例,几家公司的要求分别为:

A公司:t=0.8mm时b=11.0mm;t=1.0mm时b=12.0mm;

B公司:t=0.8mm时b=13.0mm;t=1.0mm时b=13.0mm;

C公司:t=0.8mm时b=11.0mm;t=1.0mm时b=11.0mm;

D公司:根据钢板搭接处的不同,b为11~20mm不等;

E公司:根据钢板搭接处的实际情况,b为12~16mm不等。


图2? 搭接边宽度试验

以上数据可以看出,各公司对搭接边宽度的定义存在着较大不同,且搭接处实际的装配情况也会影响搭接宽度的设计要求。本文将着重介绍使用dK=16mm的电极,人工焊接普通钢板的翻边来得出一些参考结论。

分析和试验

一般情况下,焊接参数设有电流递增功能,即随着焊接点数的增加,电极头的端面直径将增大,通常采用递增一定量的电流来确保焊接质量。在这种情况下,更换电极头前,电极的端面直径会比较大,也就意味着需要较大的搭接边宽度,理论推导如下:

熔核直径dL≥3.5√ˉt ,平均熔核直径为:5√ˉt ,设定最大的电极端面直径最大为6√ˉt? ,即此时需要进行更换电极,此时来宾最好的癫痫病医院最大的电极端面直径对应的最大熔核直径为7√ˉt 左右,一个完整的焊点(包括塑性环)约是熔核直径的120%,故此时焊点直径dL=8.4√ˉt 左右,加上搭接边的钢板剪裁公差、R角的公差等,建议设计的搭接边宽度如表1所示。

特殊情况下,如焊接参数没有进行电流递增功能的设置,为保证焊接质量,要经常修磨电极使最大电极端面直径小于5√ˉt,此时对应的最大焊点熔核直径为6√ˉt左右,考虑热影响区以及各方面的公差,建议设计的搭接边宽度如表2所示。

如果产品设计上对于焊点熔核直径的要求为dL≥2.5√ˉt,并且经常修磨电极使电极端面直径小于4√ˉt,同样推导,得出建议设计的搭接边值同上述特殊情况,但应在设计图纸中标明。


图3? 搭边宽度为10.74mm时的焊点

理论分析之后,我们需要再进行相应的试验来验证。

试验方法:将两块厚度t=1.0mm的钢板搭接在一起,搭接边宽度从13.22~6.86mm呈线性递减(见图2),用端面直径为6mm的电极进行手工焊接(有电流递增功能,并且在正常焊接情况下无飞溅,焊铁岭哪个医院治癫痫最好接参数合理),之后观测一个完整的焊点所对应的搭接边宽度的最小要求。

以搭接边尺寸递减的顺序逐个测量焊点尺寸。在搭边宽度为10.74mm时,焊点仍能保持基本完整(见图3),在焊接位置得当的情况下,不会出现半点焊,焊接飞溅、毛刺等情况。搭接边宽度为10.23mm时,焊点出现了飞溅、毛刺等现象(见图4)。


图4? 搭边宽度为10.23mm时的焊癫痫给患者带来的的危害

当搭接边宽度b 10mm时,无法形成完整的焊点,因此,去除各种可能存在的信阳癫痫病治疗专科医院公差误差之后,搭接边宽度b不能小于10mm。

结论

根据以上分析及试验:

1.搭接边的理论宽度b≥10√ˉt ,在特殊情况下可b≥8√ˉt? 。

2.在产品设计初期,无论考虑今后是否使用电流递增功能,搭接边宽度理论设计至少为10√ˉt,考虑到制造误差,搭接边宽度设计建议:当t 1mm时,b=10√ˉt? + 1.5;而1mm t 2mm时,b =10√ˉt? + 2;当t≥2mm时,b =10√ˉt? +2.5。?

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