一般根據(jù)待焊接工件的材料和厚度，首先選擇焊接設(shè)備，確定設(shè)備的焊接能力。參考材料的焊接條件和選擇的焊接設(shè)備，確定焊條端面的形狀和尺寸。電極端面的形狀和尺寸對(duì)焊接表面質(zhì)量有很大影響。然后根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，初步選擇電極壓力和焊接時(shí)間。最后，調(diào)整焊接電流至熔核直徑符合要求后，將電極壓力、焊接時(shí)間、焊接電流調(diào)整在合適的范圍內(nèi)，進(jìn)行焊接試驗(yàn)，直至焊點(diǎn)質(zhì)量符合技術(shù)要求。


根據(jù)以上分析，下一步采用8mm圓電極，極頭打磨光滑，設(shè)備維護(hù)正常，并有穩(wěn)壓保護(hù)，焊件焊前處理符合要求。點(diǎn)焊1.5毫米厚的Q235冷板；DOE從三個(gè)層面分析了電極壓力、焊接時(shí)間和焊接電流三個(gè)關(guān)鍵可調(diào)參數(shù)。考慮到因素少，決定直接采用全因子全排列進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。


我們將使用Minitab軟件創(chuàng)建因子設(shè)計(jì)。首先打開Minitab軟件，在統(tǒng)計(jì)菜單下選擇DOE命令，在因子菜單下選擇創(chuàng)建因子設(shè)計(jì)。在創(chuàng)建因子設(shè)計(jì)的彈出對(duì)話框中，設(shè)計(jì)類型為一般全因子設(shè)計(jì)，因子個(gè)數(shù)為3。單擊“設(shè)計(jì)”創(chuàng)建每個(gè)因子的水平值；最后，點(diǎn)擊確認(rèn)所有因素和所有級(jí)別的表格。根據(jù)這張表制作樣品。為了避免偶爾出現(xiàn)單件的情況，每組參數(shù)制作3個(gè)樣品。按照3個(gè)因素3個(gè)水平，將27組全部排列，每組準(zhǔn)備3個(gè)樣品，共需要81個(gè)樣品。


一般采用破壞性拉脫法來判斷焊點(diǎn)質(zhì)量。拉脫樣品一片有圓孔，另一片有圓凸臺(tái)，說明焊接可靠。常見的焊接故障包括虛焊和焊接不充分。虛焊自然會(huì)脫落，比較容易判斷。焊接不充分有時(shí)需要進(jìn)行顯微測量、拉伸試驗(yàn)和x光檢查，以確定滲透率、剪切強(qiáng)度、縮孔、裂紋等。例如，厚板或淬火材料有時(shí)不能撕開圓孔和凸臺(tái)，但可以通過剪切斷裂來判斷熔核的直徑。首先，我們按照要求對(duì)27種組合的81個(gè)樣品進(jìn)行編號(hào)，測量它們每個(gè)焊點(diǎn)的直徑，并在記錄表中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其次，用實(shí)驗(yàn)室拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)81個(gè)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，剪切值也記錄在統(tǒng)計(jì)表中。最后，我們將統(tǒng)計(jì)表格中的測試數(shù)據(jù)輸入Minitab軟件，自動(dòng)計(jì)算出剪切力與三個(gè)因素的相互作用、焊疤直徑與三個(gè)因素的相互作用、剪切力與三個(gè)因素的獨(dú)立相互作用、焊疤直徑與三個(gè)因素的獨(dú)立相互作用。


根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，我們綜合評(píng)估了剪力、焊疤尺寸、點(diǎn)焊熔合尺寸和拉脫狀態(tài)，選擇了四組參數(shù)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。通過重新測試實(shí)際產(chǎn)品工件來驗(yàn)證所選參數(shù)，可以保證點(diǎn)焊質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性，保證表面質(zhì)量滿足客戶要求，保證使用實(shí)際產(chǎn)品工件輪廓對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的影響，保證所選參數(shù)對(duì)批量生產(chǎn)沒有影響。接下來，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。我們分析了選定的四組參數(shù)，每組6個(gè)樣品，共24個(gè)樣品，并以與之前相同的方式進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。最后將試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)在記錄表中，然后邀請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的工程師和客戶對(duì)以上四組樣品進(jìn)行外觀評(píng)價(jià)。由于產(chǎn)品是外觀件，零件的表面質(zhì)量需要滿足客戶的需求和市場認(rèn)可，基于以上因素最終選擇點(diǎn)焊力學(xué)性能最佳、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、外觀質(zhì)量滿足需求的操作順序22號(hào)參數(shù)組。


二、焊點(diǎn)質(zhì)量的判斷和監(jiān)控


破壞性拔出法可以用來判斷測試樣品焊點(diǎn)的質(zhì)量，但無損檢測方法一般用于生產(chǎn)產(chǎn)品，主要包括預(yù)防、控制和檢驗(yàn)。預(yù)防是防止不合格產(chǎn)品的發(fā)生，主要是對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)控，確保焊接系統(tǒng)參數(shù)與設(shè)計(jì)要求一致。控制是將先進(jìn)的監(jiān)控或感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)備的在線監(jiān)控，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格的焊點(diǎn)。檢驗(yàn)是指對(duì)已完成的焊點(diǎn)進(jìn)行表面質(zhì)量檢驗(yàn)和取樣的拉脫試驗(yàn)。超聲波無損檢測不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測的局限性，還可以逐漸取代現(xiàn)有的破壞性檢測。


通過上述DOE方法，可以快速、科學(xué)地找到最適合自己需求的參數(shù)組，解決參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致的點(diǎn)焊質(zhì)量問題。在解決類似的其他問題時(shí)，也可以采用同樣的DOE方法，通過因素設(shè)計(jì)、優(yōu)化、驗(yàn)證、改進(jìn)、實(shí)施等步驟完成。最后，調(diào)整設(shè)備參數(shù)，建立全員生產(chǎn)性維護(hù)，更新操作指導(dǎo)文件、過程控制文件和檢驗(yàn)指導(dǎo)文件，并對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行操作培訓(xùn)。


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