镇江电梯龙门电阻点焊

电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机电一体化的复杂运输设备。电梯部件主要分为轿厢部件,井道部件,曳引机部件等,我国电梯轿厢大部分为焊接轿厢,而电梯轿厢产品,为保证产品质量和生产效率会选用电阻点焊工艺进行生产制造。焊接车间多以厚板搭接进行电阻点焊,焊点质量的稳定性也决定产品的最终质量,同时针对电阻点焊工艺,其相同的工艺参数很难适用于不同厚度的钢板连接,并且在实际生产过程中存在很多干扰因素,例如被焊板材装配不良、电极帽磨损、板材之间涂胶、焊点之间的分流、不同批次材料的变化等,都会影响焊点质量。所以通过测试和分析,寻找到在板材之间适合的电阻点焊工艺参数,至关重要。

焊接准备

焊接设备及电极说明

本次测试选用的焊接设备为龙门式平台无痕点焊机(图1,图2),参数如表1所示,存在气动垂直加压机构,可在上下平台间通过X/Y移动机构,在下平台任一点移动焊接,工作行程为80mm;设备焊接压力大,相较于摆臂式平台点焊机能焊接更厚的材料,配合所选用的铬锆铜电极(电极直径为20mm),点焊出来的焊点外观平整,喷涂处理后基本无痕,可减少打磨工序;电源采用中频逆变直流电源,额定容量为32kVA,焊接质量稳定且节能。

表1 龙门式平台无痕点焊机参数信息

图1 龙门点焊机图样

图2 龙门式平台无痕点焊机

焊接原材料

焊接母材材料按照Q/BQB 408-2018标准选择SPCC-SD型冷轧碳钢薄板,材料成分如表2所示。根据产品实际要求,需要点焊出直径为7mm以上的焊点,并且通过评定测试要求。

表2 SPCC-SD冷轧钢板化学成分及机械性能

根据零件的板厚,参照迅达电梯《焊接工艺参数作业指导书》中的参考参数,选择初始试验所用电阻点焊工艺参数。电阻点焊初始工艺参数如表3所示。

表3 初始电阻点焊参数表

后续焊接3mm+3mm试板的参数,按照表3的参数内容进行规律调节,每次调节完成后,均需进行焊接测试,焊接完成后通过凿楔试验和扭曲试验将试板进行破断,并根据破断后的熔核直径,确定测试结果并记录数据。

焊接试验及结果分析

初始电阻点焊参数对焊接的影响

焊接前应确认如下信息:

⑴应确保点焊设备正常运行;

⑵更换电极头或将电极头修磨完成,保证电极表面状态;

⑶焊接母材的材料表面应无油、锈等污染物,避免影响焊接结果数据。

按照初始电阻点焊工艺参数对3mm+3mm试板进行两组测试,焊接完成后,进行破坏性试验,检测和观察板材表面状态(图3),焊接后使用游标卡尺对破断后的熔核区域进行测量,如图4所示。

图3 板材表面状态

图4 熔核直径不足

表4 初始电阻点焊参数表

测试结果1:熔核直径为3.99mm ;

点焊后的熔核直径小于标准要求直径7mm,说明现有工艺参数不适用于此厚度的板材焊接,需要调整焊接工艺参数。

经查阅相关资料及分析得出,影响点焊试板熔核尺寸的主要参数包含:焊接电流,焊接电压,电极压力,焊接时间,脉冲次数,预压时间和保持时间,其他参数在之后的试验中,保持固定,通过主要参数的调节,对工艺内容进行优化。进行焊接参数的数列排布后,所列的焊接工艺参数如表4所示。

焊接测试过程及检测数据

进行第1、2组的焊接测试,调节焊接电流为8.5~9.0kA,通过破坏性凿楔测试,将焊接试片撕裂后,测量熔核直径。

测试结果:熔核直径为5.3~5.7mm,小于标准要求直径7mm。

进行第3、4组的焊接测试,调节焊接电流为10.0~11.0kA,焊接时间由400ms调整至450ms,在其他参数保持不变的情况下;

测试结果:熔核直径尺寸为5.4~6.1mm,小于标准要求直径7mm;

由于该板材厚度较大,焊接参数单项逐步增加已无法得到符合标准的焊点熔核,所以考虑选用2次焊接脉冲来增加焊接电流。增加焊接脉冲频次至2次,其他焊接参数保持如第一,第二组,进行第5组,6组的测试。

测试结果:熔核直径为7.3~7.6mm(图5、图6),大于标准要求直径7mm,未出现明显变形及焊接飞溅。

图5 第5组熔核测量结果

图6 第6组熔核测量结果

再次调节焊接参数,在第6组参数的基础之上,进行焊接第7组试件,调节焊接时间至450ms;

测试结果:熔核直径尺寸为8.3mm(图7),大于标准要求直径7mm,并伴随着出现少量变形及焊接飞溅。

在第7组参数的基础之上,焊接第8组试件,调节焊接电流至9/11kA,时间至450/400ms。

测试结果:熔核直径尺寸为8.9mm(图8),远大于于标准要求直径7mm,此时焊接变形明显,焊接飞溅增加,综合考虑不继续进行试验,到第8组试验为止。

图7 第7组熔核测量结果

图8 第8组熔核测量结果

图9 采用第7组焊接参数焊接的产品

实际测试状态基本接近产品实际生产状态(特殊情况除外,如非标和新产品等),根据焊缝破坏性试验的结果及熔核直径的测量结果,选择采用第7组焊接参数数据内容对标准试板焊接,焊接效果如图9所示。

最终测试结果及结论

当产品使用3mm和3mm厚的板材进行电阻点焊,选择工艺参数为:预压时间400ms,焊接电流 8.5/11kA,2次脉冲周期,焊接时间450/400ms,电极压力0.5MPa,保持时间450ms,可以焊接出熔核直径大于等于7mm的样板,满足工艺要求,最终工艺试板通过了ISO 15614-12 标准所要求的相关测试,后续的针对3mm与3mm 板材的焊接工艺将按照此参数进行焊接生产,对实际生产进行指导。

结束语

焊接工艺参数是复杂的,但可通过试验测试得到,除了焊接参数外,设备的状态,电极的状态,板材表面的状态都需要在后续生产过程中进行有效管控,通过不断地摸索寻找到合适的焊接工作“状态”。

焊接工艺参数作为焊接的基础数据,至关重要,为提高后续产品的质量、生产效率及生产稳定性打下了坚实的基础。良好的焊接工艺参数是实现新工艺,新技术的基石,随着人工焊接、半自动化焊接、自动化焊接、系统控制等技术的提高,收集、分析并应用好焊接数据,是作为新制造迈向未来的必经之路。

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