安全气囊发生器不锈钢法兰储能焊接工艺（转）

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1    前    言

气体发生器是汽车安全气囊系统中的核心部件，是以金属壳体为主要结构的装置，采用流水线批量生产方式，发生器使用激光焊接。公司主要产品驾驶员侧气体发生器（以下简称DAB-1）基材为不锈钢，不仅使用激光焊进行壳体环缝焊接，而且通过激光焊进行法兰点焊，通过8个焊点将法兰与发生器牢固地联接在一起。激光焊具有焊接速度高、焊缝成形好等优点，但焊接间隙要求严格，焊前准备时间长，焊接成本高且设备价格昂贵, 尤其在进行点焊时，焊机要完成8次光闸的开合，既耗费设备又效率低下，与高效率、高质量、低成本的流水线生产要求不相适应。因此本文提出对不锈钢法兰进行储能焊接，在焊点的拉伸强度达到或接近于激光焊强度时, 替代激光点焊，提高整体焊接效率、降低能耗，满足流水线低耗、快速的生产要求。

2    实验方案

2.1  一次压平储能焊接工艺原理

一次压平电容储能焊接原理：在加压条件下，利用电容放电脉冲电流, 经焊接变压器降压后，通过工件产生焦耳热，使搭接部分的接触面熔化后形成焊接面。焊接区能量集中，焊件表面质量好，变形小。本工艺方法针对不锈钢法兰进行一次性多点焊接。

2.2    设备功率选型

通过对焊点熔合情况分析，焊接截面的热平衡和温度分布如图1所示, 焊接需要的总热量可表示为：

        Q=Q1+Q2+Q3

        Q1=2dlσcρTm

        Q2=2K2dyc’ρ’ Tm/8

        Q3=2K3xlσcρ’Tm/4

式中：Q1为加热焊接区母材金属形成焊缝所需热量，Q2为通过电极热传导损失的热量，Q3为焊接区周围热传导损失的热量。

经过估算和测试，选择能量参数W为15000J的焊机为实验机型。

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2.3    实验方案设计

2.3.1  法兰凸点形状及尺寸

凸焊接头型式：将法兰与发生器边缘平面搭接，法兰带有8个凸点，发生器边缘为平面段，按图2所示进行凸焊，预设焊接压力F、焊接电压V进行焊接。

焊接凸点是冲压成型，根据产品焊接点分布，将法兰均匀冲压出8个凸点（如图3），凸点直径大小与焊接强度相关。

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2.3.2    点焊强度测试

凸点实验样件在1185型万能材料试验机上进行接头拉伸实验，并测出拉伸断裂载荷。

2.3.3    焊接质量判定依据

2.3.3.1  凸焊接头质量判定依据的设定

在实施每次焊接后，通过拉伸试验机测试的数据及外观表象，来反映焊接质量参数：拉伸断裂载荷、断裂位置（母材或焊点）。

将激光点焊后的断裂指标做为判定凸焊质量合格的依据。

2.3.3.2    激光点焊强度测试

在DAB-1产品中抽取10件，进行激光点焊强度测试，结果见表1。

从激光点焊强度数据可得出，为保证焊接质量的一致性，在同等条件测试下，焊点的强度应达到F标≥9500N。

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3     实验结果与分析

3.1   焊接电压与断裂强度之间的关系

3.1.1 设置焊接电压V：300~360V；气缸压力F：4kg。试焊10件，随机抽取5件进行点焊强度测试，测试数据见表2。

                               
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3.1.2    设置焊接电压V：350~400V；气缸压力F：不变。试焊15件，随机抽取5发进行测试。数据见表3。

                               
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3.2   气缸压力与断裂强度之间的关系

设置焊接电压V：350~400V；气缸压力F：6kg，试焊15件，抽取6件进行测试，数据见表

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3.3   凸点直径与断裂强度之间的关系

通过对设备参数的调整，已不能明显使拉伸力有所改善，必须改进连接法兰上的凸点，将其凸点内径壁直径从1.8增至2.4mm，凸点高度从1.5增至1.9mm，试焊15件，随机抽取9件, 进行测试数据见表5。

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通过表中数据可看出，实验结果接近设定要求，证明通过增大凸点，可明显有效提高拉伸拉力。

3.4   凸点电容储能焊接与激光点焊效果对比

建立了凸焊关键参数的关系，优化工艺，进行20件凸点焊接，电压控制300~330V，抽取6件，与表1中激光点焊数据对比，见表6。

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此次测试每件样件均达到技术要求，同比激光点焊，其质量表征等同并优于目标值，证明储能点焊完全达到激光点焊的水平，可以取代激光点焊。

  

4    结束语

使用15000J的电容储能焊机，气缸压力设定在6~6.5kg；电压设定在300 ~360V，法兰凸点高度加工为1.9~2.04mm, 其一次性凸焊后的质量状态与原激光点焊效果一致，甚至更好，可以替代激光焊接，使流水线生产中发生器不锈钢法兰焊接的成本更低廉、效率更高。