一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接方法與流程

本發明涉及轎車后減振器，具體涉及一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接方法。

背景技術：

筒式減振器(telescopic shock damper)，減振器主要用來抑制彈簧吸震后反彈時的震蕩及來自路面的沖擊。在經過不平路面時，雖然吸震彈簧可以過濾路面的震動，但彈簧自身還會產生往復運動，而減振器就是用來抑制這種彈簧跳躍的。汽車上的減振器通常選用筒式液壓減振器，其主要由油封、防塵罩、活塞桿、活塞閥、底閥、工作缸、貯油缸以及上下連接環等組成，減振器上下兩端相對運動時，液壓油經過一定的通道產生節流，由閥兩端壓差形成阻尼力，進而實現減振器的阻尼特性。如圖1和圖2所示，從減振器3的安裝和使用的角度上說，減振器3的上端連接環11與汽車的懸架部分1連接，而下端的連接環與汽車的底盤5連接，減振器3起到一個承上啟下的連接作用，在顛簸的路面上行駛時，通過阻尼彈簧4來將輪胎2以及車身所受到的作用力消除，而減振器3就是用來抑制阻尼彈簧4跳躍，減振器3中的連接環11與活塞桿9之間必須具備足夠的強度，而根據車型的不同，其要求的強度也存在較大差異，但對一般的轎車而言，需要的強度大于等于3t。現有技術中，作為減振器3的強度支撐部件，連接環11與活塞桿9之間的連接方式有螺紋連接、摩擦焊連接、凸焊連接等，但凸焊連接的制造成本低、生產效率高，因此連接環11與活塞桿9的連接方式優選凸焊工藝。

原工藝方案如圖3和圖4所示，現有技術中通過凸焊機以及壓裝設備來實現連接環與活塞桿的固定以及凸焊，且在焊接時，連接環11與活塞桿9分別被定位電極12、夾持電極7所固定，活塞桿9的下端與支撐座10接觸，通過對支撐座10向上施加作用N1，支撐座10一旦被調整到合適高度位置鎖定后位置不變，以保證活塞桿9在豎直方向上的被穩定支撐定位，而夾持電極7通過對固定座8兩側施加N3和N4兩個作用力后實現將活塞桿9固定，而連接環11則在作用力N2的推動下開始下移，連接環11和活塞桿9在接觸的瞬間，電阻焊的焊接回路形成，在焊接電源控制系統提供的低電壓大電流的作用下，在回路中電阻最大的地方快速產生大量的電阻熱，使工件達到可以相互融合的溫度范圍，并在提供的電極壓力的擠壓作用下，連接環11與活塞桿9上融化的金屬晶粒相互交融后即實現兩者間的焊接固定。具體步驟如下：首先將活塞桿9放入夾持電極7上，然后把防塵罩蓋6間隙配合套在活塞桿9的細脖頸外，將連接環11放置在定位電極12上，使得焊接工作臺上的兩個夾緊氣缸驅動固定座8先后將夾持電極7進而夾緊活塞桿9，而位于焊接工作臺上部的工作氣缸推動定位電 極12及連接環11下行，繼而連接環11接觸活塞桿9的頂頭部位，開始通電焊接，焊接完畢后，夾緊氣缸和工作氣缸的輸出端回縮，工作氣缸帶動焊接完成的連接環11和活塞桿9回復至原位，而固定座與夾持電極與活塞桿分離，最后取出焊接完成的活塞桿即可。

然而，由于活塞桿9細脖頸處與防塵罩蓋6的內孔為間隙配合，在采用凸焊方式的前提下，夾持電極7就需要借助夾持活塞桿9導電來完成凸焊工藝，由此便增大了活塞桿9被夾傷的可能性，并且當夾持電極7的夾持面粘附金屬或雜質時，活塞桿9更容易出現嚴重的燒傷或是輕微打火等質量缺陷，該類活塞桿表面的質量缺陷容易會在減振器的使用過程中造成減振器油封唇口劃傷損壞密封效果過早失效漏油，以致于減振器失效。相關的研發人員設法在原有工藝、裝備的前提下，從保證凸焊電極的制做精度、電極材料的選型、焊前活塞桿的清潔度、及使用過程中對電極的有效定期維護或更換等方面做文章，固化成標準工藝并加以控制，雖有明顯效果，但凸焊加工后的活塞桿始終存在潛在的質量隱患，無法根本確保減震器的預期使用壽命。

技術實現要素：

本發明目的在于提供一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接方法，避免凸焊焊接過程中活塞桿的外壁出現被夾傷、燒傷或是輕微打火等質量缺陷，進而確保減振器在使用時的穩定性。

一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接方法，包括以下步驟：

A、將防塵罩蓋固定在活塞桿上端；

B、將連接環固定在定位電極上；

C、將活塞桿送入焊接位后固定；

D、通過至少兩個夾緊電極將所述防塵罩蓋外圓周壁夾緊，推動定位電極下移直至連接環下部與活塞桿上端接觸；

E、連接環與活塞桿上端接觸后即形成焊接回路，以進行活塞桿與連接環之間的焊接。

在現行凸焊工藝中，通過對兩個夾持電極的側壁施加作用力N3和N4，使得活塞桿被穩定夾持固定，電極固定座、活塞桿夾持電極和活塞桿的被加持段共同構成焊接回路的一部分，為了確保良好的導電效果，夾持電極必須與活塞桿外圓貼合良好，這就要求夾持作用力N3和N4始終作用在夾持電極上，但當夾持電極內壁上附著雜質或是金屬碎屑時，就會導致活塞桿上夾持導電面出現電流集中而致輕微打火，甚至會導致活塞桿被嚴重燒傷，同時會造成夾傷(即硬物墊傷)，由于活塞桿外圓表面絕大部分區域都是作為密封件的油封唇口的工作行程區域，一旦活塞桿在與連接環凸焊過程中所發生的夾傷、輕微打火以及嚴重燒傷狀況，在活塞桿上下運動時，會導致減振器油封唇口因被劃傷過早的漏油而失效，最終致使減振器過 早失效；針對該類問題，發明人摒棄了現有凸焊工藝中夾持電極直接作用在活塞桿外圓表面的工藝方案，從根本上杜絕了活塞桿的工作面與凸焊電極直接接觸，使得活塞桿工作面上避免形成夾持導電區域，繼而避免了活塞桿被夾傷、輕微打火以及嚴重燒傷等情況發生。

具體操作步驟如下：首先將防塵罩蓋固定在活塞桿的上端，且活塞桿的上端端部(與防塵罩蓋內孔配合的圓柱面)裸露一定的長度，將連接環固定在定位電極上，將活塞桿放入凸焊機的焊接位固定，通過至少兩個夾緊電極將防塵罩蓋的外圓周壁夾緊，接著將連接環固定在定位電極上，通過凸焊機上的焊接氣缸使得定位電極下移至與活塞桿的上端端部接觸，形成焊接回路，即開始活塞桿與連接桿之間的凸焊；焊接過程中，活塞桿的工作面區域與連接環之間被防塵罩蓋所隔絕開，同時在防塵罩蓋與夾緊電極的接觸面形成夾持導電面，電流通過防塵罩蓋及活塞細脖頸區傳導，從根本上避免了活塞桿的工作面被夾傷、燒傷或打火的可能性。

所述活塞桿包括主體以及與主體上端連接為一體的細脖頸段，且所述細脖頸段的外徑小于主體的外徑，所述防塵罩蓋設置在所述細脖頸段上。活塞桿分為兩部分，即主體與細脖頸段，且細脖頸段的外徑小于主體的外徑，防塵罩蓋固定在細脖頸段上，利用細脖頸段與主體之間的外徑差確保兩個零件之間充分接觸導電良好，避免夾緊電極在對防塵罩蓋進行夾持時導致防塵罩蓋與細脖頸段之間出現時松動，以增大防塵罩蓋與活塞桿的細脖頸段之間的接觸面積。避免夾緊電極在對防塵罩蓋進行夾持時導致防塵罩蓋與細脖頸段之間出現時松動，提高凸焊質量。

所述防塵罩蓋與活塞桿的細脖頸段之間為過盈配合。現有技術中，防塵罩蓋與活塞桿之間為間隙配合，在活塞桿利用夾持電極進行徑向固定時，防塵罩蓋直接被夾持電極的上端部所支撐，以保證防塵罩蓋與活塞桿的同軸度，焊接時防塵罩蓋頂部、活塞桿上端端部以及連接環的下部被凸焊成一個整體，現有工藝中因需要通過夾持活塞桿工作外圓表面實現導電，即活塞桿上的被夾持導電區域表面，在通電后容易出現活塞桿的工作面輕微打火，嚴重時會導致活塞桿嚴重燒傷或墊傷，嚴重影響了減振器在使用時油封唇口的密封性能；針對該問題，發明人將防塵罩蓋與活塞桿的細脖頸段之間設計為過盈配合并通過此區導電，確保在整個焊接過程中此過盈配合的總面積始終總是大于焊接過程中活塞桿與連接環之間逐漸增大的凸焊熔接面積，保證絕大部分的電阻熱主要集中在活塞桿端與連接環之間，從而達到無損傷焊接的效果。

在所述防塵罩蓋上部設置與防塵罩蓋內孔同軸的凸緣，且所述凸緣的內徑與防塵罩蓋內孔的內徑相同。在防塵罩蓋上設有凸緣，進而增加防塵罩蓋與細脖頸段過盈配合區域的接觸面積，促使在夾緊電極上通過的電流最后集中在細脖頸段與連接環的焊接點處，以確保足夠 的導電區域面積，在兩個零件接觸后形成的焊接回路中，電阻最大的地方(即通電面積最小的區域)快速產生大量的電阻熱，使連接環的下部及活塞桿頂端均達到可以相互融合的溫度范圍，并在定位電極下移所產生的壓力的擠壓作用下，連接環與活塞桿上融化的金屬晶粒相互交融后即實現焊接固定。

在所述步驟D中，夾緊電極的個數為2～4個，兩個所述夾緊電極與防塵罩蓋仿形，夾緊防塵罩蓋后，兩個夾緊電極的相對的側壁之間預留有2mm左右的間隙，從而確保夾緊電極與防塵罩蓋的外圓周壁夾持牢固充分貼合，從而確保良好的導電效果。而作為優選，選用4個夾緊電極能夠保證防塵罩蓋的外圓周壁所受到均勻的夾持力度，避免防塵罩蓋在焊接過程中出現形變等現象，以保證活塞桿、連接環以及防塵罩蓋的焊接質量。

所述凸緣軸向長度為1.5～3㎜。以活塞桿細脖頸的直徑為10.5mm計算，滿足連接環與活塞桿凸焊強度要求要求的最小熔接面積為：S熔＝πr²≈3.14×10.5×10.5/4＝86.5mm²，由于活塞桿細脖頸受熱受壓時會被鐓粗，考慮到20％的富余量，熔接到最后階段的熔接面積按：86.5×120％＝104mm²計算。為保證活塞桿與防塵罩蓋過盈配合區面積始終要大于最大熔接面積104mm²，需要的最小配合長度為：L＝S配/C周長＝104/(10.5π)≈3.15mm，防塵罩蓋材料厚度為1.5mm，在沖壓過程中被拉延變薄約為1.3mm，內孔內口又有最大0.5mm的R圓角過渡區，實際上凸出的凸緣長度至少為：L1＝3.15－1.3－0.5＝1.35，考慮到一定的安全余量，取1.5mm，因此，最終區凸緣高度為1.5～3mm。進一步地，將凸緣高度設定在1.5～3mm范圍內，可確保在整個焊接過程中，過盈配合的總面積始終總是大于焊接過程中活塞桿與連接環之間逐漸增大的凸焊熔接面積，保證絕大部分的電阻熱主要集中在活塞桿與連接環之間，從而有效保證凸焊質量。

所述細脖頸段的軸向長度為3.7～3.9mm。當防塵罩蓋被壓裝到其內端面與活塞桿細脖頸下面的臺階平面貼合時，此時該臺階面與凸緣上端面的最大高度差為：H＝1.65+1.5＝3.15(其中1.65是取凸緣高度的中間值，1.5是取防塵罩蓋的最大材料厚度)，由于焊接必須熔接到活塞桿的細脖頸段上，因此壓裝后要確保活塞桿的細脖頸段必須高出凸緣上端面，根據工藝試驗經驗，高出0.5mm就足以保證焊接強度達到45KN，同時考慮到活塞桿的加工制造公差，因此將活塞桿的細脖頸段軸向長度設定為3.7～3.9mm。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接方法，摒棄了現有凸焊工藝中夾持電極直接作用在活塞桿外圓表面，即杜絕了活塞桿的工作面與凸焊電極直接接觸，無需通過活塞桿的工作表面外圓導電，從而避免了活塞桿被夾傷、輕微打火以及嚴重燒傷等情況發生；

2、本發明一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接方法，徹底消除了在活塞桿在凸焊 連接環時，活塞桿工作表面被損傷的質量隱患，大幅度提高了產品質量，大大降低了制造過程的故障質量成本；

3、本發明一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接方法，在防塵罩蓋上設有凸緣，進而增加防塵罩蓋與細脖頸段過盈配合區域的接觸面積，促使在夾緊電極上通過的電流最后集中在細脖頸段與連接環的焊接點處，以確保足夠的導電區域面積，在定位電極上的電流與防塵罩蓋上的電流形成回路后，在回路中電阻最大的地方快速產生大量的電阻熱，使連接環的下部、防塵罩蓋的頂部以及細脖頸段端部均達到可以相互融合的溫度范圍，并在定位電極下移所產生的壓力的擠壓作用下，連接環與活塞桿上融化的金屬晶粒相互交融后即實現焊接固定。

4、本發明一種汽車減振器活塞桿與連接環的凸焊焊接的新工藝方法，使得夾持防塵罩蓋的電極不再作為易損消耗工裝備件，從而大大降低了原來因經常需要對活塞桿夾持電極維護、更換而產生的制造成本；由于不再存在原工藝中時常需要對活塞桿夾持電極進行維護的工作，繼而就提高了生產效率；并且由于導電電極夾持的是防塵罩蓋外圓且活塞桿上通電區域繞開了工作表面而巧妙地利用了非工作區的細脖頸處，可以根據需要提高焊接電流，從而增大了焊接強度。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為減振器的安裝示意圖；

圖2為現有凸焊工藝中活塞桿與連接環的焊接示意圖；

圖3為現有凸焊工藝中通電原理圖；

圖4為活塞桿焊接時夾傷、打火、燒傷原理示意圖；

圖5為本發明中的焊接原理示意圖；

圖6為本發明的通電原理示意圖；

圖7為本發明防塵罩蓋的結構示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：

1-懸架、2-輪胎、3-減振器、4-阻尼彈簧、5-底盤、6-防塵罩蓋、7-夾持電極、8-固定座、9-活塞桿、10-支撐座、11-連接環、12-定位電極、13-夾緊電極、14-金屬雜質、15-凸緣。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明 作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。

實施例1

如圖5～6所示，本實施例包括以下步驟：

A、將防塵罩蓋6固定在活塞桿9上端，然后；

B、將連接環11固定在定位電極12上；

C、將活塞桿9送入焊接位后固定；

D利用至少兩個夾緊電極13將所述防塵罩蓋6外圓周壁夾緊，推動定位電極12下移直至連接環11下部與活塞桿9上端接觸；

E、連接環11與活塞桿9上端接觸后即形成焊接回路，以進行活塞桿9與連接環11之間的焊接。現有凸焊工藝中，通過對兩個夾持電極7的側壁施加作用力N3和N4，使得活塞桿9被穩定夾持固定，電極固定座8、電極7和活塞桿9共同構成焊接回路的一部分，最后電流集中至活塞桿9的上端，在與連接環11接下端觸后即開始焊接；為保證夾持電極7與活塞桿9外圓周工作面的接觸面積及良好的導電性，夾持作用力N3和N4始終作用在夾持電極7上，致使活塞桿9的外壁很容易被夾傷，特別是在夾持電極7內壁上附著金屬雜質14時，還會導致活塞桿9上夾持導電面出現輕微打火，嚴重時甚至會導致活塞桿9被燒傷，由于活塞桿9外圓表面絕大部分區域都是作為密封件的油封唇口的工作行程區域，一旦活塞桿9在與連接環11凸焊過程中所發生的夾傷、輕微打火以及嚴重燒傷狀況，活塞桿9外圓表面良好的表面粗糙度被嚴重破壞，在減振器工裝狀態下，活塞桿9實現上下往復運動時，會導致減振器油封唇口因過早的漏油而失效，最終致使減振器過早失效；針對該類問題，發明人摒棄了現有凸焊工藝中夾持電極7直接作用在活塞桿9外圓表面，即杜絕了活塞桿9的工作面與凸焊電極直接接觸，不在活塞桿工作表面形成導電區，繼而避免了活塞桿9被夾傷、輕微打火以及嚴重燒傷等情況發生；

具體操作步驟如下：首先將防塵罩蓋6固定在活塞桿9的上端，且活塞桿9的上端端部裸露，然后將活塞桿9放入焊接位固定，通過至少兩個夾緊電極13將防塵罩蓋6的外圓周壁夾緊，接著將連接環11固定在定位電極12上，通過上下驅動機構使得定位電極12下移至與活塞桿9的上端端部接觸，即開始活塞桿9與連接環之間的凸焊；焊接過程中，由于在防塵罩蓋6與夾緊電極13的接觸面形成夾持導電面，進而避免了活塞桿9的工作面被夾傷或是產生輕微打火的可能。

其中，通過焊接方式的改變，使得連接環11與活塞桿9之間的凸焊強度大大提高，現有技術中要求的焊接強度為≥30KN，改進后焊接強度可達45KN～52KN，足以充分滿足減振器 在使用過程中的強度要求。

實施例2

如圖5和圖6所示，所述活塞桿9包括主體以及與主體上端連接為一體的細脖頸段，且所述細脖頸段的外徑小于主體的外徑，所述防塵罩蓋6設置在所述細脖頸段上。活塞桿9分為兩部分，即主體與細脖頸段，且細脖頸段的外徑小于主體的外徑，防塵罩蓋6固定在細脖頸段上，利用細脖頸段與主體之間的外徑差確保接觸充分導電良好，避免夾緊電極13在對防塵罩蓋6進行夾持時導致防塵罩蓋6與細脖頸段之間出現時松動，提高凸焊質量。

進一步地，所述防塵罩蓋6與活塞桿9的細脖頸段之間為過盈配合。現有技術中，防塵罩蓋6與活塞桿9之間為間隙配合，在活塞桿9利用夾持電極7進行徑向固定時，防塵罩蓋6直接被夾持電極7的上端部所支撐，焊接時防塵罩蓋6頂部、活塞桿9上端端部以及連接環11的下部被凸焊成一個整體，但是焊接時產生的微細焊接飛濺物可能經過防塵罩蓋6與活塞桿9之間的間隙進入到活塞桿9與夾持電極7之間的接觸部分，即活塞桿9的夾持導電部分中，在夾持電極7以及定位電極12通電后容易出現活塞桿9的工作面輕微打火，嚴重時會導致活塞桿9嚴重燒傷，嚴重影響了減振器在使用時油封唇口的密封性能；針對該問題，發明人將防塵罩蓋6與活塞桿9的細脖頸段之間設置為過盈配合，在焊接前確保細脖頸段與主體之間的隔絕，以防止焊接產生的焊屑影響防塵罩蓋6頂部、連接環11下部以及細脖頸段之間的焊接效果。

其中，在現有技術中活塞桿9的導電是通過夾持電極7夾持活塞桿9的工作面，而活塞桿9的工作面經鍍鉻處理，導電率弱，如果需要保證焊接強度，必須要通過提高焊接電流及延長焊接時間，會將進一步增大損傷活塞桿9的幾率，因此在生產中稍有維護不到即發生打火、燒傷、夾傷現象而導致產品報廢；而本發明中由于活塞桿9的導電是通過其上端細脖頸段，而細脖頸段未鍍鉻，導電率更好，在相同的焊接參數時產生的熱量更多，能夠進一步提高凸焊質量。

實施例3

如圖7所示，在所述防塵罩蓋6上部設置與防塵罩蓋6內孔同軸的凸緣15，且所述凸緣15的內徑與防塵罩蓋6內孔的內徑相同。在防塵罩蓋6上設有凸緣15，進而增加防塵罩蓋6與細脖頸段過盈配合區域的接觸面積，此過盈配合的總面積始終總是大于焊接過程中活塞桿與連接環之間逐漸增大的凸焊熔接面積，在焊接回路形成后，在回路中電阻最大的地方快速產生大量的電阻熱，使連接環11的下部、防塵罩蓋6的頂部以及細脖頸段端部均達到可以相互融合的溫度范圍，并在定位電極12下移所產生的壓力的擠壓作用下，連接環11與活塞桿9上融化的金屬晶粒相互交融后即實現焊接固定。

作為優選，夾緊電極13能夠保證防塵罩蓋6的外圓周壁所受到均勻的夾持力度，4個與防塵罩蓋外圓高度仿形的夾持導電電極避免防塵罩蓋6在焊接過程中出現形變等現象確保良好的導電性，以保證活塞桿9、連接環11以及防塵罩蓋6的焊接質量。并且通過對夾緊電極13的改進，使得凸焊電極的使用壽命大大增加，因為其工作條件要求并不苛刻，其使用壽命可由以前的1000～20000件提高到30萬件左右，大大減少了工裝消耗的制造成本。

作為優選，凸緣15軸向長度為1.5～3㎜。以活塞桿9的細脖頸段的直徑為10.5mm計算，滿足連接環11與活塞桿9凸焊強度要求要求的最小熔接面積為：S熔＝πr²≈3.14×10.5×10.5/4＝86.5mm²，由于活塞桿9細脖頸受熱受壓時會被鐓粗，考慮到20％的富余量，熔接到最后階段的熔接面積按：86.5×120％＝104mm²計算。為保證活塞桿9與防塵罩蓋6過盈配合區面積始終要大于最大熔接面積104mm²，需要的最小配合長度為：L＝S配/C周長＝104/(10.5π)≈3.15mm，防塵罩蓋6材料厚度為1.5mm，在沖壓過程中被拉延變薄約為1.3mm，內孔內口又有最大0.5mm的R圓角過渡區，實際上凸出的凸緣15長度至少為：L1＝3.15－1.3－0.5＝1.35，考慮到一定的安全余量，取1.5mm，因此，最終區凸緣15高度為1.5～3mm。進一步地，將凸緣15高度設定在1.5～3mm范圍內，可確保在整個焊接過程中，過盈配合的總面積始終總是大于焊接過程中活塞桿9與連接環11之間逐漸增大的凸焊熔接面積，保證絕大部分的電阻熱主要集中在活塞桿9與連接環11之間，從而有效保證凸焊質量。

作為優選，細脖頸段的軸向長度為3.7～3.9mm。當防塵罩蓋6被壓裝到其內端面與活塞桿9的細脖頸段下面的臺階平面貼合時，此時臺階面與凸緣15上端面的最大高度差為：H＝1.65+1.5＝3.15(其中1.65是取凸緣高度的中間值，1.5是取防塵罩蓋的最大材料厚度)，由于焊接必須熔接到活塞桿6的細脖頸段上，因此壓裝后要確保活塞桿6的細脖頸段必須高出凸緣15上端面，根據工藝試驗經驗，高出0.5mm就足以保證焊接強度達到45KN，同時考慮到活塞桿9的加工制造公差，因此將活塞桿9的細脖頸段軸向長度設定為3.7～3.9mm。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。