浅谈悬架焊接产品熔深控制

张锐 刘宇 李雪

摘 要：焊接是现代汽车制造工业中最重要的工艺技术之一，尤其在悬架生产工艺中尤为重要，焊接质量直接决定着产品的内在和外观质量，熔深是焊接工艺最重要的质量特性，熔深不足或未焊透是造成焊接失效的关键因素，因此熔深是焊接质量控制的重要目标，本文系统地对汽车悬架焊接产品分类、熔深检测方法、熔深控制因素、熔深控制发展趋势等方面进行阐述。

关键词：悬架；焊接；焊缝；熔深

概述

通过分析汽车悬架焊接工艺过程要素，掌握焊接过程熔深控制的关键技术因素，关注熔深控制和检测技术的发展趋势，在实际生产焊接过程中有效控制悬架产品质量，是现代汽车悬架焊接工艺工程师的首要工作。

1悬架焊接产品分类

悬架焊接产品按照焊接方法，一般分为电阻焊点焊和电弧焊。

1.1电阻焊点焊是将被焊工件压紧于两电极之间 ，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加工到熔化或塑性状态，点焊时，工件只在有限的接触面上工件只在有限的接触面上，既所谓的既所谓的“点”上被焊接起来，并形成扁球形的熔核。

1.1.1适用于小于3mm的冲压轧制的薄板制件，在汽车车身焊接中广泛应用，个别悬架中也有应用。

1.1.2焊透率应介于20—80%之间（两板的焊透率）。焊接不同厚度工件时，每一工件上的焊透率可为接头中薄板件的20%，压痕深度不应超过板材厚度的15%。

1.2电弧焊是利用电弧放电产生热量将焊条与工件互相融化使之结合。

1.2.1适用于3mm以上的冲压轧制的厚板制件，在汽车悬架焊接中广泛应用。

1.2.2熔深达到被焊接薄板板厚的20%或0.2mm以上（两者取最大值），板厚均大于3mm时，熔深应达到被焊接薄板板厚的15%。在焊接接头横载面上，母材或前道焊缝融化的深度，如下圖所示：

1.2.3弧焊过程是一个典型的非线性、强耦合、时变和不确定的多变量复杂系统，这给焊缝熔深特征信息的实时提取带来了一定的困难，并且难以建立精确描述焊缝熔透状态的数学模型，有些检测方法（如焊缝背面检测）还受到焊接条件的限制 ，焊缝熔深实时检测和控制仍然是困扰国内外焊接界的难题。

2熔深检测方法

2.1间接检测常用的方法有：视觉传感检测法、温度传感检测法、弧焰接触导电检测法、超声检测法、利用电流传感器的电弧电流检测法、电弧电压检测法、等离子气流量检测法和电流脉冲检测法。优点是非破坏性检测、检测周期短；缺点是检测稳定性差，成本较高。

2.2直接检测是利用体视化技术直接获取熔深量，为熔深控制提供更为可靠的数据。优点是检测准确；缺点为破坏性检测，检测周期相对长些。

2.3体式技术直接检测常规流程及注意点

2.3.1取样选取切割面与焊道保持垂直，圆形焊道时垂直于切线方向，避开起、收弧位置，切割时避免对组织的影响。

2.3.2最好用600#金相砂纸在磨抛机上研磨。

2.3.3使用2%—5%硝酸酒精进行侵蚀（碳钢）。

2.3.4使用体式显微镜下观察熔深状态，测量出熔深数值并保留图片，便于问题分析和追溯。

2.3.5与熔深检测标准进行比对，判定结果并出具实验报告。

2.4直接检测方法是众多汽车行业检测焊接熔深质量的一种常用检测方法，一汽大众、蒂森克虏伯等汽车悬架生产企业均在应用。

3熔深控制因素

3.1熔深控制涉及因素很多，如焊接电流、电压、焊速、板厚、焊缝间隙和气流量等等。

3.2在工艺设计策划阶段，汽车悬架焊接一般采用仿真技术模拟焊接轨迹，规避焊枪与设备工装的干涉风险。

3.3在试生产阶段，调整机器人焊接集成工作站，满足熔深检测标准的前提下，确定焊枪角度、工装、走丝速度等参数，为批量生产做准备。

3.4通过冲焊匹配过程，固化冲压件状态，确保焊接产品一致性，从而保证产品熔深质量。

3.5 在批量生产过程中，若未发生变化点，需做首件产品熔深试验，不合格进行调试，直至合格为止并重新固化焊接数。

3.6在连续生产过程中也要按照一定数量比例定期抽查样本进行熔深过程监测。

3.7生产过程中若发生换型、材质变更等变化点时，需重新对产品进行熔深检测，以便有效控制控制产品质量。

综上所述，只有汽车悬架焊接过程稳定方能保证产品焊接熔深的一致性，这是生产过程中的控制重点，，更是实践工艺过程的难点。

4熔深控制发展趋势

随着人工智能技术的发展，神经网络和模糊逻辑等技术已成为当前人们研究的热点，熔深控制技术的发展趋势：

①应用人工神经网络技术建立描述熔深的动态系统数学模型，得出熔宽、熔深、弧焊电流、气流量、钢板厚度、焊缝间隙、熔池状和焊接速度等之间的相互联系，特别是找出熔深与熔宽及焊缝间隙量之间的关系，获取熔深控制量。

②研制熔深模糊控制器，经计算机仿真和工艺实验，重点解决模糊控制器的量化等级、模糊控制规律及合理的控制系统结构等问题。在焊缝间隙或焊接速度变化的条件下，通过传感和自调节弧焊电流使熔深保持恒定，提高控制系统的鲁棒性。

神经网络和模糊逻辑的共性在于二者都是与模型无关的非线性映射系统，神经网络在自学习、自适应、大规模并行运算方面优势明显；模糊逻辑的特长在于知识表达能力强，适于处理模糊语言变量和高层次信息。充分利用二者的优势有机融合，可以使熔深控制过程具有较高的智能性。

5结束语

熔深控制已不单单局限于汽车悬架焊接这个狭窄的领域，而是涉及人工智能、计算机、图象处理、电子、材料和焊接等多个学科，特别是智能控制技术的引入，为焊接学科注入了新活力，提供了新的研究分析工具，势必会在焊接学科自身发展中的起到巨大的作用。