摘要：本文提出了汽车安全气囊气体发生器不锈钢法兰一次压平电容储能凸点焊接工艺，根据产品的形状尺寸和性能要求，选择确认了接头凸点的大小和相应的电容储能焊机参数，设计了专用焊接和测试工装，通过试验确定了使用大功率储能焊接工艺设备焊接不锈钢法兰的可行性。
1 前言
气体发生器是汽车安全气囊系统中的核心部件，是以金属壳体为主要结构的装置，采用流水线批量生产方式，发生器使用激光焊接。公司主要产品驾驶员侧气体发生器（以下简称DAB-1）基材为不锈钢，不仅使用激光焊进行壳体环缝焊接，而且通过激光焊进行法兰点焊，通过8个焊点将法兰与发生器牢固地联接在一起。激光焊具有焊接速度高、焊缝成形好等优点，但焊接间隙要求严格，焊前准备时间长，焊接成本高且设备价格昂贵, 尤其在进行点焊时，焊机要完成8次光闸的开合，既耗费设备又效率低下，与高效率、高质量、低成本的流水线生产要求不相适应。因此本文提出对不锈钢法兰进行储能焊接，在焊点的拉伸强度达到或接近于激光焊强度时, 替代激光点焊，提高整体焊接效率、降低能耗，满足流水线低耗、快速的生产要求。
2 实验方案
2.1 一次压平储能焊接工艺原理
一次压平电容储能焊接原理：在加压条件下，利用电容放电脉冲电流, 经焊接变压器降压后，通过工件产生焦耳热，使搭接部分的接触面熔化后形成焊接面。焊接区能量集中，焊件表面质量好，变形小。本工艺方法针对不锈钢法兰进行一次性多点焊接。
2.2 设备功率选型
通过对焊点熔合情况分析，焊接截面的热平衡和温度分布如图1所示，焊接需要的总热量可表示为：
Q=Q1+Q2+Q3
Q1=2dlσcρTm
Q2=2K2dycρTm/8
Q3=2K3xlσcρTm/4
式中：Q1为加热焊接区母材金属形成焊缝所需热量，Q2为通过电极热传导损失的热量，Q3为焊接区周围热传导损失的热量。
经过估算和测试，选择能量参数W为15000J的焊机为实验机型。
2.3 实验方案设计
2.3.1 法兰凸点形状及尺寸
凸焊接头型式：将法兰与发生器边缘平面搭接，法兰带有8个凸点，发生器边缘为平面段，按图2所示进行凸焊，预设焊接压力F、焊接电压V进行焊接。
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焊接凸点是冲压成型，根据产品焊接点分布，将法兰均匀冲压出8个凸点（如图3），凸点直径大小与焊接强度相关。
2.3.2 点焊强度测试
凸点实验样件在1185型万能材料试验机上进行接头拉伸实验，并测出拉伸断裂载荷。
2.3.3 焊接质量判定依据
2.3.3.1 凸焊接头质量判定依据的设定
在实施每次焊接后，通过拉伸试验机测试的数据及外观表象，来反映焊接质量参数：拉伸断裂载荷、断裂位置（母材或焊点）。
将激光点焊后的断裂指标做为判定凸焊质量合格的依据。
2.3.3.2 激光点焊强度测试
在DAB-1产品中抽取10件，进行激光点焊强度测试，从激光点焊强度数据可得出，为保证焊接质量的一致性，在同等条件测试下，焊点的强度应达到F标≥9500N。
3 实验结果与分析
3.1 焊接电压与断裂强度之间的关系
3.1.1 设置焊接电压V：300~360V；气缸压力F：4kg。试焊10件，随机抽取5件进行点焊强度测试，测试数据见表2。
3.1.2 设置焊接电压V：350~400V；气缸压力F：不变。试焊15件，随机抽取5发进行测试。数据见表3。
4 结束语
使用15000J的电容储能焊机，气缸压力设定在6~6.5kg；电压设定在300 ~360V，法兰凸点高度加工为1.9~2.04mm, 其一次性凸焊后的质量状态与原激光点焊效果一致，甚至更好，可以替代激光焊接，使流水线生产中发生器不锈钢法兰焊接的成本更低廉、效率更高。