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車身點焊質量控制及超聲波檢測技術

車身點焊質量控制及超聲波檢測技術

 

現(xiàn)代車身結構中,大約要完成3000多個焊點。為了確保焊接質量,一般采用鑿檢的方式(輔以目視檢查),但這種方式需要較多時間,且造成零件變形后必須重新整形,企業(yè)花費的成本較高。經(jīng)過嘗試,超聲波技術對電阻點焊進行無損檢測效率較高,幾乎能夠識別各種有缺陷的焊點。

車身點焊質量監(jiān)控

目前,電阻點焊仍然是車身連接工藝中應用*廣泛的一種方式,因此,各大汽車制造企業(yè)對電阻點焊質量的控制十分重視。一般來說,車身點焊質量監(jiān)控可以分為三部分內容:預防、控制和檢驗。

預防指的是,在進行電阻點焊之前,采取相應的措施防止不合格焊點的生成。通常,主要措施是對焊接設備進行日常監(jiān)測。比如,定期核對焊接參數(shù),以確保設定值符合工藝要求;定期測量焊接的實際壓力、實際電流及通電時間,確保輸出值與設定值一致;定期測量次級回路的電阻值,尤其是次級無感電纜的電阻值(如果采用分體式變壓器結構),以保證焊接系統(tǒng)的正常通電能力。由于焊點是通過焊接設備來完成的,只有對焊接設備狀態(tài)進行適當?shù)谋O(jiān)測,才能預防不合格焊點的產(chǎn)生。

控制指的是,在進行電阻點焊的過程中,應用相應的技術進行在線監(jiān)測,保證不合格焊點被及時發(fā)現(xiàn)。目前,主要方法是通過焊接控制器監(jiān)測每次焊接的輸出電流大?。梢允浅跫夒娏鳎部梢允谴渭夒娏鳎?,一旦低于設定范圍就及時報警,避免不合格焊點的產(chǎn)生。另外,比較新的技術是監(jiān)測焊接過程中的動態(tài)電阻值,從而判定焊點是否合格。這樣,每次焊接完成后,我們就可以及時發(fā)現(xiàn)不合格的焊點,從而采取措施。

檢驗指的是,對已經(jīng)完成的焊點進行破壞性和非破壞性檢查,達到排除不合格焊點的目的。破壞性檢查是對整個車身的焊點進行逐一檢查,比較**,可以發(fā)現(xiàn)所有不合格的焊點。但是,檢查后的車身只能報廢,且抽樣頻率較低,不利于問題的及時發(fā)現(xiàn)。非破壞性檢查是對車身焊點進行的日常檢查,傳統(tǒng)的方法是目視檢查和鑿檢,一般選取部分典型焊點,且有一定的局限性。超聲波無損檢測技術的應用可以彌補這種局限,而且隨著該技術的推廣和發(fā)展,還可以逐步替代現(xiàn)有的破壞性檢查,從而進一步降低整車廠的成本。

超聲波無損檢測

1. 背景

現(xiàn)代車身結構中,大約要完成3000多個焊點。為了確保焊接質量,一般采用鑿檢的方式(輔以目視檢查),這樣檢查需要較多的時間,且造成零件變形后必須重新整形。另外,鑿檢還有一定的局限性,比如鑿子無法達到的焊點、表面質量要求較高的焊點及部分高強度鋼的焊點等。對于整個車身或部分分總成的破壞性檢查,需要花費很多成本。

經(jīng)過嘗試,其他一些非破壞性檢查的方式對于電阻點焊并不適用,比如紅外線、X射線及渦流檢測等。利用超聲波技術對電阻點焊進行無損檢測效率較高,幾乎能夠識別各種有缺陷的焊點。所以,超聲波無損檢測對于電阻點焊來說,是一種有效、可靠的技術。

2. 原理

點焊的超聲波檢測方法是從焊接結構的*后界面多重反射的檢測和零件連接處反射的中間回波(如圖1)。對于正確的焊點和有缺陷的焊點,從完整厚度反射的回波系列的長度、信號衰減以及中間回波的幅值和位置之間是有差別的,從而鑒別出有缺陷的焊點。超聲波束的有效直徑應該等于融核點的直徑。

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圖1  超聲波傳遞

3. 質量判定

通過超聲波檢測得到的回波圖形與焊點的缺陷之間具有一定的關系(如圖2)。

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圖2  缺陷與波形關系

4. 應用條件

超聲波檢測的應用有時也會受到焊點實際狀態(tài)的影響(如圖3),從而導致檢測結果的準確率降低。

 

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圖3  超聲波檢測應用條件

5. 檢測系統(tǒng)

作為一個比較完整的系統(tǒng),應用超聲波檢測技術可以分為三個步驟:(1)采用數(shù)據(jù)庫,建立測量計劃;(2)利用專業(yè)軟件,進行檢測;(3)進行統(tǒng)計分析,并輸出報告。

6. 檢測設備

目前,用于整車廠的超聲波檢測設備主要有三種(如圖4):筆記本電腦+便攜測量設備;便攜式一體機;臺式機+測量設備。

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圖4  檢測設備種類

作為一種先進的無損檢測方法,超聲波焊點質量檢測受到越來越多的重視。傳統(tǒng)的鑿檢和破檢方法加上先進的超聲波檢查方法有機地結合在一起,構成了車身焊接質量的主要方法。上海汽車集團股份有限公司為了保證自主品牌的焊接質量,建立了包括超聲波檢測技術在內的較為完善的焊接質量控制體系,破壞性檢查焊點合格率達到99%以上。

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