CN115055797A - 可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法，属于汽车白车身焊装方法领域。将焊接一个焊点分成第一段焊接和第二段焊接，根据原始通电时间t的不同，分别采用不同的电流递增条件对飞溅进行调整，每段焊接时使用不同的焊接条件，在以第一段焊接设定通电电流及减少时间，形成稳定焊核后，增加第二段焊接电流及通电时间。对可变的电流I和通电时间t匹配性地进行调整，通过一定规律寻求电流I和t的最佳匹配数据，更加全面地、***地从发生根源上彻底消除飞溅的方法，同时保证最佳焊接品质状态。提升生产效率，提升车身漆面品质、人工作业工时降低到最小化，减少了飞溅去除产生的成本浪费，消除环境及职业健康风险。
Description
技术领域
本发明属于汽车白车身焊装方法领域，涉及一种可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法。
背景技术
现在汽车制造行业中，焊接工艺大多采用机器人自动焊接来完成，机器人具有效率高、焊接质量稳定、自动化程度高、柔性好等优点。但自动焊接时，都会因材料和良品条件的保证程度不同，经常出现大量飞溅火花，影响车身质量。
电阻焊是汽车生产中最广泛应用的工艺方法，在目前的车身生产中，焊接生产的80％-90％采用电阻焊完成。电阻焊工艺的主要参数有：焊接电流、焊接时间、电极帽加压力、维持时间、休止时间等。决定焊接质量的因素有：熔核直径、熔核形状、压痕深度、焊点数量、焊点间距等。电阻焊过程中，通过电极帽与工件接触通电，受热表面金属液化，火花四射，与空气中的二氧化碳接触后形成固态飞溅物，大的形成毛刺，小的形成焊渣，飞溅物附着在光栅、治具、车身表面，造成白车身污染，致使白车身进入涂装后铁粉带入量居高不下，直接影响车身漆面品质，且存在飞溅伤人安全隐患。目前行业内为对应飞溅物附着污染白车身普遍采用的方式为在工件加工前涂抹防飞溅液，焊接完成后再将防飞溅液及飞溅附着物擦拭去除，此过程大量使用的防飞溅液为化学药品，不仅增加了大量人工作业工时、单车生产成本且对环境污染、接触作业者职业健康等造成较大影响。
现国内外飞溅递减专业技术可分为两类：
1.发生源对策-飞溅递减：核心点为因焊接过热而产生飞溅，主要技术在于减少焊接时的热量而减少飞溅的产生，实际操作以减少电流值来减少焊接时的热量，以试验类方式方法进行电流递减。其缺点是，电流参数为三段焊接，短时间强电流焊接易产生飞溅，且电流变化无规则、无根据的递减，没有考虑通电时间以及良品条件的变化点，很有可能会造成因熔接不完全而产生强度不足，造成开焊等品质不良，且以试验类方式调整电流的方法费时费力。
2.流出防止对策-飞溅防护：核心点为飞溅的防护、飞溅的去除、飞溅的清理等方面进行考虑对策，类似传感器挡板、防护屏风、防护罩、飞溅清除装置等，均是以飞溅产生后，如何做到防护、防止飞溅扩散、如何防护及清理等角度考虑。以上措施均可以做到飞溅产生后的一个防护及飞溅产生后的清理，但不是以飞溅的递减及消除从发生根源来进行对策的，焊接依然会产生飞溅。
可能产生飞溅的因素有三种：
1、焊接参数，包括电流、电压、通电时间的变化及异常。
2、良品条件，包括电极帽对中、垂直度、位置、整形，工件与治具调整及板合发生异常时。
3、材料工艺，主要指电极帽直径与法兰边宽度相近，容易产生分流，调整困难。
基于现生产稳定，技术成熟，大部分工厂均可保证因素2和因素3达成要求。
本发明着眼因素1焊接参数的调整来实现飞溅消除。
发明内容
本发明提供一种可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法，以解决机器人电阻焊产生飞溅、影响焊装白车身质量的问题。
本发明采取的技术方案是，将焊接一个焊点分成第一段焊接和第二段焊接，根据原始通电时间t的不同，I为原始通电电流，t1为第一段通电时间，I1为第一段电流；t2为第二段通电时间，I2为第二段电流，分别采用以下三部分电流递增条件对飞溅进行调整：
(1)原始通电时间t≥12cyc时，应用如下公式组①：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝I-1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1；
(2)原始通电时间10cyc≤t＜12cyc时，应用如下公式组②：
第一段焊接条件：通电时间t1＝10cyc，电流I1＝I－1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I－0.5KA；
(3)原始通电时间t＜10cyc时，应用如下公式组③：
第一段焊接条件：通电时间t1＝8cyc，电流I1＝I－0.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1。
本发明如果涉及到高强度钢及冷轧钢，应用如下公式组④：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝7.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝15cyc，第二段电流为I2＝I1。
本发明有飞溅时可适当增加第一次通电时间t1。
本发明在焊点强度合格的情况下可以降低第二次通电电流I2来减少飞溅，如果有焊点强度不良，还可以通过适当增加第二次通电电流I2来优化强度。
本发明区别于现有技术，着眼于发生源进行彻底有效的对策，基于一种科学的、经得起推敲的飞溅递减公式并配合一系列设备状态条件调整的综合方法，适用于所有机器人电阻焊使用。在机器人焊接过程中，热值Q过高是产生飞溅的主要因素。从现有热量公式Q＝I2Rt来看，影响热值Q的是通电电流I、电阻R和通电时间t。其中，电阻R的是材质，因为材质不变，所以电阻R不变。那么，决定热值Q的只有通电电流I及通电时间t。通电电流I越大，热值Q越高，越容易产生飞溅，同样，通电时间t越大，热值Q也会越高，越容易产生飞溅，通常情况降低电流、减少通电时间是可以达到减小热值Q，从而减少飞溅。但是，一味降低电流、减少通电时间，会使焊核形成过程中强度不足导致开焊不良，严重影响焊接品质。
而本发明是弥补现有技术不足，在确保良品条件调整到最佳、选择最适工艺材料的前提下，采用“电流递增条件”公式，在调整焊接条件时，为了达到确保焊接品质的目的，一个焊点分为两段进行焊接，每段焊接时使用不同的焊接条件，在以第一段焊接设定通电电流及减少时间，形成稳定焊核后，增加第二段焊接电流及通电时间。对可变的电流I和通电时间t匹配性地进行调整，通过一定规律寻求电流I和t的最佳匹配数据，更加全面地、***地从发生根源上彻底消除飞溅的方法，同时保证最佳焊接品质状态。
本发明最大限度降低焊接飞溅产生，所有条件一目了然，易于操作，只需根据实际测量值，根据以上步骤，进行公示选别，套用，调整参数，对设备/工件/电极帽进行校正，达成合格范围内，即可达成飞溅递减。
本发明的优点：打破焊接就会有飞溅的固有思维壁垒，成立飞溅攻坚小组，通过问题导向方法，现场与技室有效联合、研讨，过程中建立目视化管理体制，专业品质人员实施评价，数据库录入分析，通过试验评价数据分析，实现自主总结无飞溅条件计算公式及调整方法。提升生产效率，减少现有技术造成的各种浪费，解决自动线瓶颈工位，废除防飞溅液使用、递减涂装铁粉带入量提升车身漆面品质、人工作业工时降低到最小化，减少了飞溅去除产生的成本浪费，消除环境及职业健康风险。
通过无飞溅条件计算公式，及对板材、电极帽、焊接垂直度、治具等调整，最大限度的实现焊接飞溅递减，而不是局限于焊接产生飞溅后的防护、清除等，可最大限度提升产品质量，延长设备使用寿命，提升作业效率，减少焊接过程产生的烟尘量，改善焊装作业现场环境降低职业健康危害风险。
本发明采用的方法，任何采用电阻焊作业的焊装车间均可使用，均可达到产品的质量提升、效率提升、成本节约、工作环境改善等良好效果。
本发明适用于所有采用机器人电阻焊接工艺，可达到减少飞溅直到消除，提升品质、优化环境等目的。具体是以良品条件、材料工艺达到最佳状态为前提，导入“电流递增焊接条件”调整公式，递减焊接飞溅的产生，减少焊渣附着及白车身铁粉带入量，实现白车身品质提升，杜绝因使用防飞溅液产生的环境污染及职业健康问题，同时消除了由飞溅去除而产生的成本和工时浪费。
附图说明
图1是t≥12cyc时电流递增走势图；
图2是10cyc≤t＜12cyc时电流递增走势图；
图3是t＜10cyc时电流递增走势图；
图4是高强度钢及冷轧钢时电流递增走势图。
具体实施方式
参见表1，将焊接一个焊点分成第一段焊接和第二段焊接，根据原始通电时间t的不同，I为原始通电电流，t1为第一段通电时间，I1为第一段电流；t2为第二段通电时间，I2为第二段电流，分别采用以下三部分电流递增条件对飞溅进行调整：
(1)原始通电时间t≥12cyc时，应用如下公式组①：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝I-1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1；
(2)原始通电时间10cyc≤t＜12cyc时，应用如下公式组②：
第一段焊接条件：通电时间t1＝10cyc，电流I1＝I－1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I－0.5KA；
(3)原始通电时间t＜10cyc时，应用如下公式组③：
第一段焊接条件：通电时间t1＝8cyc，电流I1＝I－0.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1。
本发明如果涉及到高强度钢及冷轧钢，应用如下公式组④：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝7.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝15cyc，第二段电流为I2＝I1。
本发明有飞溅时可适当增加第一次通电时间t1。
本发明在焊点强度合格的情况下可以降低第二次通电电流I2来减少飞溅，如果有焊点强度不良，还可以通过适当增加第二次通电电流I2来优化强度。
表1焊接条件公式表
下边通过具体实验例来进一步说明本发明。
保全利用非稼动时间在原程序基础上，复制一套本发明的飞溅调整程序，重新输入电流递增焊接条件。将复制程序分车型1是程序A、车型2是程序B、车型3是程序C。将电流递增条件导入到新程序；
调整后合格率评价：调整后录像，选择一个录像位置，保证录像时无安全隐患，与现场作业无干涉，录像效果清晰可见设备打点全过程。录像过程手持录像设备平稳，不晃动。录像角度与调整前角度一致，对比观看，确认结果。达合格率实施品质评价，未达合格率实施调整参数后品质评价。
良品条件调整达到标准值且实施材料工艺变更调整仍无法消除飞溅，但为调整飞溅奠定良好基础，实现彻底消除飞溅的核心技术方法是实施电流递增条件调整。
电流递增条件调整的具体实施步骤为：
(1)原始通电时间t≥12cyc时，应用设定公式组①：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝I-1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1；
如表2所述：底板纵梁前部，焊接条件表中，原始通电时间t＝15cyc，原始电流I＝7.9KA，属于t≥12cyc范围，适用于公式组①，调整时加压力值保持不变，第一段通电时间t1＝12cyc，第一段电流设定为I1＝7.9KA-1KA＝6.9KA；第二段通电时间t2＝15cyc+5cyc－12cyc＝8cyc，第二段电流设定为I2＝7.9KA-1KA＝6.9KA，在第一段焊接中，通电时间为12cyc，形成标准焊核，在第二段焊接中，通电时间为8cyc，通电电流6.9KA；
表2原始通电时间t≥12cyc条件表
从图1中可以看出，在第一段焊接试验中，通电时间设定为12cyc，电流I1由0到6.9KA，呈递增状态，此时形成完美焊核，此时的电流值恰好是原始电流I-1KA，经多次对比试验，总结出公式组①；在第二段焊接试验中，结合考虑生产节拍，设定通电时间8cyc，通电电流保持6.9KA不变，完成两段焊接后，飞溅消除，无不良发生。
结论：电流降低，热量降低，强度合格，焊接时间延长，飞溅降低，符合原始通电时间t≥12cyc时的各种板组，适用于底板及主车身，焊点分布在底板、门口、四门两盖等。(2)原始通电时间10cyc≤t＜12cyc时，应用设定公式组②：
第一段焊接条件：通电时间t1＝10cyc，电流I1＝I-1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I-0.5KA；
如表3所述，侧围自动线，焊接条件表中，原始通电时间t＝11cyc，原始电流I＝7.7KA，属于10cyc≤t＜12cyc范围，适用于第二部分公式。调整时加压力值保持不变，第一段通电时间t1＝10cyc，第一段电流设定为I1＝7.7KA-1KA＝6.7KA；第二段通电时间t2＝11cyc+5cyc－10cyc＝6cyc，第二段电流设定为I2＝7.7KA-0.5KA＝7.2KA；在第一段焊接中，通电时间为10cyc，通电电流为6.6KA,；在第二段焊接中，通电时间为6cyc，通电电流为7.2KA；
表3原始通电时间10cyc≤t＜12cyc条件表
如图2所示，在第一段焊接试验中，通电时间设定为10cyc，电流I1由0到6.7KA，呈递增状态，此时形成完美焊核，此时的电流值恰好是原始电流I-1KA,经多次对比试验，总结出公式组②；在第二段焊接试验中，结合考虑生产节拍，设定通电时间6cyc，通电电流递增到7.2KA，完成两段焊接后，飞溅消除，无不良发生；
结论：电流降低，热量降低，强度合格，焊接时间延长，飞溅降低，符合原始通电时间10cyc≤t＜12cyc时各种板组，适用于底板及主车身，焊点分布在底板、门口、四门两盖等。
(3)原始通电时间t＜10cyc时：应用设定公式组③：
第一段焊接条件：通电时间t1＝8cyc，电流I1＝I-0.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1；
如表4所示，车门自动线，焊接条件表中，原始通电时间t＝9cyc，原始电流I＝7.1KA，属于t＜10cyc范围，适用于公式组③；调整时加压力值保持不变，第一段通电时间t1＝8cyc，第一段电流设定为I1＝7.1KA-0.5KA＝6.6KA；第二段通电时间t2＝9cyc+5cyc－8cyc＝6cyc，第二段电流设定为I2＝7.1KA－0.5KA＝6.6KA；
表4原始通电时间t＜10cyc条件表
如图3所示，在第一段焊接试验中，通电时间设定为8cyc，电流I1由0到6.6KA，呈递增状态，此时形成完美焊核，此时的电流值恰好是原始电流I－0.5KA,经多次对比试验，总结出公式组③；在第二段焊接试验中，结合考虑生产节拍，通电时间6cyc，通电电流保持6.6KA不变，完成两段焊接后，飞溅消除，无不良发生。
(4)如果涉及到高强度钢及冷轧钢，经过查找相同板材板组原始参数，试验得出一个统一条件：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝7.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝15cyc，第二段电流为I2＝I1。
所述表5焊接条件表中，原始参数为两段焊接，无电流递增，原始第一段通电时间t＝3cyc，原始第一段电流I＝13KA，原始第二段通电时间14cyc，原始第二段电流9.0KA，不适用于公式组①②③。调整时加压力值3430N保持不变，第一段通电时间t1＝12cyc，第一段电流设定为I1＝7.5KA；第二段通电时间t2＝15cyc，第二段电流设定为I2＝I1＝7.5KA。
表5高强度钢及冷轧钢焊接条件表
如图4所示，在第一段焊接试验中，通电时间设定为12cyc，电流I1由0到7.5KA，呈递增状态，此时形成完美焊核，,经多次对比试验，总结出公式组④；在第二段焊接试验中，结合考虑生产节拍，设定通电时间15cyc，通电电流保持7.5KA不变，完成两段焊接后，飞溅消除，无不良发生。
结论：电流降低，热量降低，强度合格，焊接时间延长，飞溅降低，符合高强度钢及冷轧钢的各种板组，适用于底板及主车身，焊点分布在底板、门口、四门两盖等。
此外，有飞溅可适当增加第一次通电时间t1，焊点强度合格的情况下也可以降低第二次通电电流I2来减少飞溅，如果有焊点强度不良，还可以通过适当增加第二次通电电流I2来优化强度。
Claims (4)
1.一种可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法，其特征在于：将焊接一个焊点分成第一段焊接和第二段焊接，根据原始通电时间t的不同，I为原始通电电流，t1为第一段通电时间，I1为第一段电流；t2为第二段通电时间，I2为第二段电流，分别采用以下三部分电流递增条件对飞溅进行调整：
(1)原始通电时间t≥12cyc时，应用如下公式组①：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝I-1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1；
(2)原始通电时间10cyc≤t＜12cyc时，应用如下公式组②：
第一段焊接条件：通电时间t1＝10cyc，电流I1＝I－1KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I－0.5KA；
(3)原始通电时间t＜10cyc时，应用如下公式组③：
第一段焊接条件：通电时间t1＝8cyc，电流I1＝I－0.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝t+5cyc－t1，第二段电流为I2＝I1。
2.根据权利要求1所述的一种可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法，其特征在于：如果涉及到高强度钢及冷轧钢，应用如下公式组④：
第一段焊接条件：通电时间t1＝12cyc，电流I1＝7.5KA；
第二段焊接条件：通电时间t2＝15cyc，第二段电流为I2＝I1。
3.根据权利要求1或2所述的一种可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法，其特征在于：有飞溅时可适当增加第一次通电时间t1。
4.根据权利要求1或2所述的一种可消除机器人电阻焊产生飞溅的方法，其特征在于：在焊点强度合格的情况下可以降低第二次通电电流I2来减少飞溅，如果有焊点强度不良，还可以通过适当增加第二次通电电流I2来优化强度。
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