电极修磨让点焊更完美

发布日期：2011-11-07来源：现代焊接杂志2011第11期作者：草野宏浏览次数：3423本文综述焊接时电极面的变化，刀片选择的策略，使用电极端部修磨器的优点和未来方法。

车身制造的关键一环是电阻焊接，包括螺栓、螺母、点焊以及螺柱焊接。车身结构的质量和可靠性取决于成千上百处车身点焊。

现代技术进步的焦点是采用更好的材料提高车身抗锈蚀性，并且让车身变得更轻更强。因此，过去20年间对于薄镀层钢材的需求一直稳步上升。近期，对于具有防锈涂层的高张力材料的需求也不断增长。尽管这些材料在不断改进，但是点焊工艺还是不断有很多新的技术性障碍产生。

本文并不作关于新型材料焊接技术的介绍，而是试图通过解释使用新型材料进行焊接时对电极管理的变化，以取得更好的点焊质量。电极面变化的原因

在电阻焊接工艺中，两个铜电极下压，并在待焊钢材之间产生焦耳热，在此过程中就会产生一个让钢材粘在一起的点焊熔核。

对于镀锌钢板，镀锌层在焊接时发生融化，渗入电极，在电极面堆积。在电阻焊接工艺中，由于高温高压，一层cu5zn8（铜锌）合金层将会堆积在电极上。

多次堆积后，电极将被堆积层覆盖，最终损坏电极，甚至可能引起电极断裂。有些合金层会从电极上剥落，粘在金属板上，因而造成车身表面缺陷。尽管合金层会掉落一部分，但是大部分仍然粘在电极面上，导致通过的电流减小，使得焊接条件变差，甚至形成冷焊。因此必须采取一些措施清洁电极面，保持良好的焊接条件。

除了镀锌材料堆积的问题，电极形状、冷却条件、钢材、涂层以及焊枪都可能引起电极变形或断裂。升高电流的方法对电极不利，因为更大的电流会使电极帽端部变软，促使镀锌材料在电极上扩散更多，导致电极面上堆积物更厚。电极面分析

分析电极合金层需要使用以下设备：

·电极：铜铬锆材质，电极帽直径16mm（凹形帽）

·机器人：150kg·焊枪：c型枪·钢材：镀锌材料（厚度t=1.0mm，t=1.2mm）

·焊接技术要求：达到最佳焊接质量

·点焊时长。100，300，400，500熔化的锌和钢渗透在电极帽端部表面，形成合金层。合金层成分约为铁79%，锌13%，铜6%，铬0.8%，铝0.8%。实验结果

如图1所示，随着焊接次数增加，合金层尺寸稳步扩大。合金层大小与焊接次数有直接联系。此外，实验表明，随着焊接次数的增加，合金层会使电极面凹陷。根据疲劳试验，随着焊接次数增加，熔核会不断变得椭圆，最终导致焊接不良或冷焊。

如图2所示，黑线表示没有镀层的钢板，红线代表镀锌钢板。黑色的虚线代表焊接时的标准熔核大小。虚线以上代表好的熔核/焊缝，反之虚线以下代表不良的熔核/焊缝。当焊接次数增加，未镀钢板还是处于基准线以上，而镀锌钢材的焊接质量则随着焊接次数的增加而下降。如图2所示，在没有电极端部修磨的情况下，焊接次数达到1800次（厚度t=1.2mm的钢板）是保证焊接良好的极限值。因此，在焊接次数达到上限1800次之前，必须清洁合金层。

电极端部修磨器简介

电极修磨器有多种，本文主要介绍嵌入式汽车电动电极修磨。该装置主要用于研磨由机器人程序操作的电极面——见图3。

一套端部修磨器由齿轮马达、浮体单元、夹具、切割刀片、机座和开关箱（电源）构成。其它的可选配件还有鼓风机、碎片收集器、端部校验装置以及转速感应器。端部修磨的详细说明

电极修磨的最大作用是通过研磨电极面，清理镀锌钢材焊接过程中堆积在电极面上的合金层，还原电极面形状，从而延长电极使用寿命——见图4和图5。这是目前最有效最便捷的电极管理方案。电阻焊焊接的质量和经济效益均取决于电极使用寿命能否延长。

修磨时间和工作量