工欲善其事必先利其器_博世力士乐_电阻焊

工欲善其事必先利其器

2010/3/5 14:46:00

　　奔驰汽车公司以其高质量、高性能豪华汽车闻名，北京奔驰戴姆勒克莱斯勒汽车有限公司（BBDC）秉承着德国尖端的造车工艺，严格执行着奔驰的质量标准，尤其是在白车身制造方面。因为白车身的焊接强度不但是车身制造中的重要控制项而且直接关系到乘用车使用的安全性和可靠性。从BBDC生产的E-Class到C-Class，直至现在的EL-Class，博世力士乐的电阻焊产品一直是奔驰的指定品牌，只有博世力士乐的产品才能满足奔驰汽车的生产所需的全部要求。

　　奔驰汽车车身焊接的最高标准是全车身焊点100%合格，为了满足此要求，博世力士乐提供的中频逆变控制器都含有UIR功能。UIR（Voltage/Current regulator）即动态电阻控制。

　　这里所说的动态电阻是指在点焊过程中，上下电极之间等效电阻。一个典型的低碳钢的点焊的动态电阻曲线如图1：

　　AB段由于接触电阻的迅速降低及消失造成。这段时间的主要特点是时间短，曲线呈陡降，焊接区的金属未熔化但有明显加热痕迹。
　　BC段随着加热进行，焊接区温度升高，金属电阻率随之增大，最终达到最大值。一般认为接近峰值时焊接区间金属已经熔化，开始形成熔核，达到温度稳定点。继续加热，金属不断由固态变成液态，使熔核逐渐增大，但此时输入功率作为潜热消耗，焊点温度不再升高。
　　CE段继续加热使熔化区及塑性环不断扩展，虽然金属由固-液相转变时有突然的转变，但由于绕流现象，使得主要通过焊接电流的金属区域电阻率并没有明显增大。绕流现象使得电极下的导通电路截面增大，另一方面，由于金属软化使得接触面积迅速增大，电流场的边缘效应减弱。结果使得电阻减小。由于电极与焊件的接触面尺寸的限制以及塑性金属被挤到两焊件之间，使得焊件间间隙加大，限制熔核和导电面积增大。同时，由于电流场和温度场均进入准稳态，熔核和塑性环尺寸基本保持不变。

　　在现场实际焊接过程中AB以及BC段的电阻值受到的外界因素影响比较大，很难进行控制。CE段即是熔核生长的过程，影响这一段过程的主要因素是加热功率密度，相对来说比较易于控制。UIR功能就是通过监测CE段的实时电阻来控制焊接质量。

　　UIR在控制过程中需要采集两个重要的信号，即次级电流信号和次级电压信号。次级电流信号从集成在变压器中电流传感器测量出，电压信号则是通过安装在焊钳上下电极之间的电压测量传感电缆测量得到。然后再根据欧姆定律计算出焊接过程中的动态电阻。

　　UIR系统实现的过程是：在恒流的模式下，对此焊机要进行焊接的金属板材进行焊接，经过检测达到质量标准以后，将此时的动态电阻曲线作为参考曲线存储在控制器中。在以后的焊接过程中，监控的实际动态电阻将和参考电阻进行比较、计算，求出控制调整量，通过调整焊接电流以及焊接时间来达到控制焊点质量的目的。由于中频逆变控制器的频率是1000HZ，所以测量和调整周期为1ms，即在每一毫秒都对焊接电流及电压进行测量、反馈。使得控制精度大大提高。如图2：

在UIR系统工作过程中遵循两个守恒原则：
1.功率守恒
在焊接过程中功率P=I2×R。对于焊接不同的焊件的时候，由于功率恒定，R增大，则电流就会降低，R减小，电流就会升高。
2.能量守恒
在遵循功率守恒的情况下，UIR系统确保实际被焊接焊点的能量与样本焊点能量的关系是:E实际>=E样本。
在生产现场，尤其是手工焊接工位，经常会出现同一把焊钳焊接不同材质，不同厚度的板件组合。比如在手工工位将要焊接如下表1所示的五种板件组合：

BDK 279

H260 LAD + Z100 MB

0,9 mm

H260 LAD + Z100 MB
0,8 mm

BDK 431