一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接方法与流程

本发明涉及轿车后减振器，具体涉及一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接方法。

背景技术：

筒式减振器(telescopic shock damper)，减振器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会产生往复运动，而减振器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。汽车上的减振器通常选用筒式液压减振器，其主要由油封、防尘罩、活塞杆、活塞阀、底阀、工作缸、贮油缸以及上下连接环等组成，减振器上下两端相对运动时，液压油经过一定的通道产生节流，由阀两端压差形成阻尼力，进而实现减振器的阻尼特性。如图1和图2所示，从减振器3的安装和使用的角度上说，减振器3的上端连接环11与汽车的悬架部分1连接，而下端的连接环与汽车的底盘5连接，减振器3起到一个承上启下的连接作用，在颠簸的路面上行驶时，通过阻尼弹簧4来将轮胎2以及车身所受到的作用力消除，而减振器3就是用来抑制阻尼弹簧4跳跃，减振器3中的连接环11与活塞杆9之间必须具备足够的强度，而根据车型的不同，其要求的强度也存在较大差异，但对一般的轿车而言，需要的强度大于等于3t。现有技术中，作为减振器3的强度支撑部件，连接环11与活塞杆9之间的连接方式有螺纹连接、摩擦焊连接、凸焊连接等，但凸焊连接的制造成本低、生产效率高，因此连接环11与活塞杆9的连接方式优选凸焊工艺。

原工艺方案如图3和图4所示，现有技术中通过凸焊机以及压装设备来实现连接环与活塞杆的固定以及凸焊，且在焊接时，连接环11与活塞杆9分别被定位电极12、夹持电极7所固定，活塞杆9的下端与支撑座10接触，通过对支撑座10向上施加作用N1，支撑座10一旦被调整到合适高度位置锁定后位置不变，以保证活塞杆9在竖直方向上的被稳定支撑定位，而夹持电极7通过对固定座8两侧施加N3和N4两个作用力后实现将活塞杆9固定，而连接环11则在作用力N2的推动下开始下移，连接环11和活塞杆9在接触的瞬间，电阻焊的焊接回路形成，在焊接电源控制系统提供的低电压大电流的作用下，在回路中电阻最大的地方快速产生大量的电阻热，使工件达到可以相互融合的温度范围，并在提供的电极压力的挤压作用下，连接环11与活塞杆9上融化的金属晶粒相互交融后即实现两者间的焊接固定。具体步骤如下：首先将活塞杆9放入夹持电极7上，然后把防尘罩盖6间隙配合套在活塞杆9的细脖颈外，将连接环11放置在定位电极12上，使得焊接工作台上的两个夹紧气缸驱动固定座8先后将夹持电极7进而夹紧活塞杆9，而位于焊接工作台上部的工作气缸推动定位电 极12及连接环11下行，继而连接环11接触活塞杆9的顶头部位，开始通电焊接，焊接完毕后，夹紧气缸和工作气缸的输出端回缩，工作气缸带动焊接完成的连接环11和活塞杆9回复至原位，而固定座与夹持电极与活塞杆分离，最后取出焊接完成的活塞杆即可。

然而，由于活塞杆9细脖颈处与防尘罩盖6的内孔为间隙配合，在采用凸焊方式的前提下，夹持电极7就需要借助夹持活塞杆9导电来完成凸焊工艺，由此便增大了活塞杆9被夹伤的可能性，并且当夹持电极7的夹持面粘附金属或杂质时，活塞杆9更容易出现严重的烧伤或是轻微打火等质量缺陷，该类活塞杆表面的质量缺陷容易会在减振器的使用过程中造成减振器油封唇口划伤损坏密封效果过早失效漏油，以致于减振器失效。相关的研发人员设法在原有工艺、装备的前提下，从保证凸焊电极的制做精度、电极材料的选型、焊前活塞杆的清洁度、及使用过程中对电极的有效定期维护或更换等方面做文章，固化成标准工艺并加以控制，虽有明显效果，但凸焊加工后的活塞杆始终存在潜在的质量隐患，无法根本确保减震器的预期使用寿命。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接方法，避免凸焊焊接过程中活塞杆的外壁出现被夹伤、烧伤或是轻微打火等质量缺陷，进而确保减振器在使用时的稳定性。

一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接方法，包括以下步骤：

A、将防尘罩盖固定在活塞杆上端；

B、将连接环固定在定位电极上；

C、将活塞杆送入焊接位后固定；

D、通过至少两个夹紧电极将所述防尘罩盖外圆周壁夹紧，推动定位电极下移直至连接环下部与活塞杆上端接触；

E、连接环与活塞杆上端接触后即形成焊接回路，以进行活塞杆与连接环之间的焊接。

在现行凸焊工艺中，通过对两个夹持电极的侧壁施加作用力N3和N4，使得活塞杆被稳定夹持固定，电极固定座、活塞杆夹持电极和活塞杆的被加持段共同构成焊接回路的一部分，为了确保良好的导电效果，夹持电极必须与活塞杆外圆贴合良好，这就要求夹持作用力N3和N4始终作用在夹持电极上，但当夹持电极内壁上附着杂质或是金属碎屑时，就会导致活塞杆上夹持导电面出现电流集中而致轻微打火，甚至会导致活塞杆被严重烧伤，同时会造成夹伤(即硬物垫伤)，由于活塞杆外圆表面绝大部分区域都是作为密封件的油封唇口的工作行程区域，一旦活塞杆在与连接环凸焊过程中所发生的夹伤、轻微打火以及严重烧伤状况，在活塞杆上下运动时，会导致减振器油封唇口因被划伤过早的漏油而失效，最终致使减振器过 早失效；针对该类问题，发明人摒弃了现有凸焊工艺中夹持电极直接作用在活塞杆外圆表面的工艺方案，从根本上杜绝了活塞杆的工作面与凸焊电极直接接触，使得活塞杆工作面上避免形成夹持导电区域，继而避免了活塞杆被夹伤、轻微打火以及严重烧伤等情况发生。

具体操作步骤如下：首先将防尘罩盖固定在活塞杆的上端，且活塞杆的上端端部(与防尘罩盖内孔配合的圆柱面)裸露一定的长度，将连接环固定在定位电极上，将活塞杆放入凸焊机的焊接位固定，通过至少两个夹紧电极将防尘罩盖的外圆周壁夹紧，接着将连接环固定在定位电极上，通过凸焊机上的焊接气缸使得定位电极下移至与活塞杆的上端端部接触，形成焊接回路，即开始活塞杆与连接杆之间的凸焊；焊接过程中，活塞杆的工作面区域与连接环之间被防尘罩盖所隔绝开，同时在防尘罩盖与夹紧电极的接触面形成夹持导电面，电流通过防尘罩盖及活塞细脖颈区传导，从根本上避免了活塞杆的工作面被夹伤、烧伤或打火的可能性。

所述活塞杆包括主体以及与主体上端连接为一体的细脖颈段，且所述细脖颈段的外径小于主体的外径，所述防尘罩盖设置在所述细脖颈段上。活塞杆分为两部分，即主体与细脖颈段，且细脖颈段的外径小于主体的外径，防尘罩盖固定在细脖颈段上，利用细脖颈段与主体之间的外径差确保两个零件之间充分接触导电良好，避免夹紧电极在对防尘罩盖进行夹持时导致防尘罩盖与细脖颈段之间出现时松动，以增大防尘罩盖与活塞杆的细脖颈段之间的接触面积。避免夹紧电极在对防尘罩盖进行夹持时导致防尘罩盖与细脖颈段之间出现时松动，提高凸焊质量。

所述防尘罩盖与活塞杆的细脖颈段之间为过盈配合。现有技术中，防尘罩盖与活塞杆之间为间隙配合，在活塞杆利用夹持电极进行径向固定时，防尘罩盖直接被夹持电极的上端部所支撑，以保证防尘罩盖与活塞杆的同轴度，焊接时防尘罩盖顶部、活塞杆上端端部以及连接环的下部被凸焊成一个整体，现有工艺中因需要通过夹持活塞杆工作外圆表面实现导电，即活塞杆上的被夹持导电区域表面，在通电后容易出现活塞杆的工作面轻微打火，严重时会导致活塞杆严重烧伤或垫伤，严重影响了减振器在使用时油封唇口的密封性能；针对该问题，发明人将防尘罩盖与活塞杆的细脖颈段之间设计为过盈配合并通过此区导电，确保在整个焊接过程中此过盈配合的总面积始终总是大于焊接过程中活塞杆与连接环之间逐渐增大的凸焊熔接面积，保证绝大部分的电阻热主要集中在活塞杆端与连接环之间，从而达到无损伤焊接的效果。

在所述防尘罩盖上部设置与防尘罩盖内孔同轴的凸缘，且所述凸缘的内径与防尘罩盖内孔的内径相同。在防尘罩盖上设有凸缘，进而增加防尘罩盖与细脖颈段过盈配合区域的接触面积，促使在夹紧电极上通过的电流最后集中在细脖颈段与连接环的焊接点处，以确保足够 的导电区域面积，在两个零件接触后形成的焊接回路中，电阻最大的地方(即通电面积最小的区域)快速产生大量的电阻热，使连接环的下部及活塞杆顶端均达到可以相互融合的温度范围，并在定位电极下移所产生的压力的挤压作用下，连接环与活塞杆上融化的金属晶粒相互交融后即实现焊接固定。

在所述步骤D中，夹紧电极的个数为2～4个，两个所述夹紧电极与防尘罩盖仿形，夹紧防尘罩盖后，两个夹紧电极的相对的侧壁之间预留有2mm左右的间隙，从而确保夹紧电极与防尘罩盖的外圆周壁夹持牢固充分贴合，从而确保良好的导电效果。而作为优选，选用4个夹紧电极能够保证防尘罩盖的外圆周壁所受到均匀的夹持力度，避免防尘罩盖在焊接过程中出现形变等现象，以保证活塞杆、连接环以及防尘罩盖的焊接质量。

所述凸缘轴向长度为1.5～3㎜。以活塞杆细脖颈的直径为10.5mm计算，满足连接环与活塞杆凸焊强度要求要求的最小熔接面积为：S熔＝πr²≈3.14×10.5×10.5/4＝86.5mm²，由于活塞杆细脖颈受热受压时会被镦粗，考虑到20％的富余量，熔接到最后阶段的熔接面积按：86.5×120％＝104mm²计算。为保证活塞杆与防尘罩盖过盈配合区面积始终要大于最大熔接面积104mm²，需要的最小配合长度为：L＝S配/C周长＝104/(10.5π)≈3.15mm，防尘罩盖材料厚度为1.5mm，在冲压过程中被拉延变薄约为1.3mm，内孔内口又有最大0.5mm的R圆角过渡区，实际上凸出的凸缘长度至少为：L1＝3.15－1.3－0.5＝1.35，考虑到一定的安全余量，取1.5mm，因此，最终区凸缘高度为1.5～3mm。进一步地，将凸缘高度设定在1.5～3mm范围内，可确保在整个焊接过程中，过盈配合的总面积始终总是大于焊接过程中活塞杆与连接环之间逐渐增大的凸焊熔接面积，保证绝大部分的电阻热主要集中在活塞杆与连接环之间，从而有效保证凸焊质量。

所述细脖颈段的轴向长度为3.7～3.9mm。当防尘罩盖被压装到其内端面与活塞杆细脖颈下面的台阶平面贴合时，此时该台阶面与凸缘上端面的最大高度差为：H＝1.65+1.5＝3.15(其中1.65是取凸缘高度的中间值，1.5是取防尘罩盖的最大材料厚度)，由于焊接必须熔接到活塞杆的细脖颈段上，因此压装后要确保活塞杆的细脖颈段必须高出凸缘上端面，根据工艺试验经验，高出0.5mm就足以保证焊接强度达到45KN，同时考虑到活塞杆的加工制造公差，因此将活塞杆的细脖颈段轴向长度设定为3.7～3.9mm。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接方法，摒弃了现有凸焊工艺中夹持电极直接作用在活塞杆外圆表面，即杜绝了活塞杆的工作面与凸焊电极直接接触，无需通过活塞杆的工作表面外圆导电，从而避免了活塞杆被夹伤、轻微打火以及严重烧伤等情况发生；

2、本发明一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接方法，彻底消除了在活塞杆在凸焊 连接环时，活塞杆工作表面被损伤的质量隐患，大幅度提高了产品质量，大大降低了制造过程的故障质量成本；

3、本发明一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接方法，在防尘罩盖上设有凸缘，进而增加防尘罩盖与细脖颈段过盈配合区域的接触面积，促使在夹紧电极上通过的电流最后集中在细脖颈段与连接环的焊接点处，以确保足够的导电区域面积，在定位电极上的电流与防尘罩盖上的电流形成回路后，在回路中电阻最大的地方快速产生大量的电阻热，使连接环的下部、防尘罩盖的顶部以及细脖颈段端部均达到可以相互融合的温度范围，并在定位电极下移所产生的压力的挤压作用下，连接环与活塞杆上融化的金属晶粒相互交融后即实现焊接固定。

4、本发明一种汽车减振器活塞杆与连接环的凸焊焊接的新工艺方法，使得夹持防尘罩盖的电极不再作为易损消耗工装备件，从而大大降低了原来因经常需要对活塞杆夹持电极维护、更换而产生的制造成本；由于不再存在原工艺中时常需要对活塞杆夹持电极进行维护的工作，继而就提高了生产效率；并且由于导电电极夹持的是防尘罩盖外圆且活塞杆上通电区域绕开了工作表面而巧妙地利用了非工作区的细脖颈处，可以根据需要提高焊接电流，从而增大了焊接强度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为减振器的安装示意图；

图2为现有凸焊工艺中活塞杆与连接环的焊接示意图；

图3为现有凸焊工艺中通电原理图；

图4为活塞杆焊接时夹伤、打火、烧伤原理示意图；

图5为本发明中的焊接原理示意图；

图6为本发明的通电原理示意图；

图7为本发明防尘罩盖的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-悬架、2-轮胎、3-减振器、4-阻尼弹簧、5-底盘、6-防尘罩盖、7-夹持电极、8-固定座、9-活塞杆、10-支撑座、11-连接环、12-定位电极、13-夹紧电极、14-金属杂质、15-凸缘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明 作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图5～6所示，本实施例包括以下步骤：

A、将防尘罩盖6固定在活塞杆9上端，然后；

B、将连接环11固定在定位电极12上；

C、将活塞杆9送入焊接位后固定；

D利用至少两个夹紧电极13将所述防尘罩盖6外圆周壁夹紧，推动定位电极12下移直至连接环11下部与活塞杆9上端接触；

E、连接环11与活塞杆9上端接触后即形成焊接回路，以进行活塞杆9与连接环11之间的焊接。现有凸焊工艺中，通过对两个夹持电极7的侧壁施加作用力N3和N4，使得活塞杆9被稳定夹持固定，电极固定座8、电极7和活塞杆9共同构成焊接回路的一部分，最后电流集中至活塞杆9的上端，在与连接环11接下端触后即开始焊接；为保证夹持电极7与活塞杆9外圆周工作面的接触面积及良好的导电性，夹持作用力N3和N4始终作用在夹持电极7上，致使活塞杆9的外壁很容易被夹伤，特别是在夹持电极7内壁上附着金属杂质14时，还会导致活塞杆9上夹持导电面出现轻微打火，严重时甚至会导致活塞杆9被烧伤，由于活塞杆9外圆表面绝大部分区域都是作为密封件的油封唇口的工作行程区域，一旦活塞杆9在与连接环11凸焊过程中所发生的夹伤、轻微打火以及严重烧伤状况，活塞杆9外圆表面良好的表面粗糙度被严重破坏，在减振器工装状态下，活塞杆9实现上下往复运动时，会导致减振器油封唇口因过早的漏油而失效，最终致使减振器过早失效；针对该类问题，发明人摒弃了现有凸焊工艺中夹持电极7直接作用在活塞杆9外圆表面，即杜绝了活塞杆9的工作面与凸焊电极直接接触，不在活塞杆工作表面形成导电区，继而避免了活塞杆9被夹伤、轻微打火以及严重烧伤等情况发生；

具体操作步骤如下：首先将防尘罩盖6固定在活塞杆9的上端，且活塞杆9的上端端部裸露，然后将活塞杆9放入焊接位固定，通过至少两个夹紧电极13将防尘罩盖6的外圆周壁夹紧，接着将连接环11固定在定位电极12上，通过上下驱动机构使得定位电极12下移至与活塞杆9的上端端部接触，即开始活塞杆9与连接环之间的凸焊；焊接过程中，由于在防尘罩盖6与夹紧电极13的接触面形成夹持导电面，进而避免了活塞杆9的工作面被夹伤或是产生轻微打火的可能。

其中，通过焊接方式的改变，使得连接环11与活塞杆9之间的凸焊强度大大提高，现有技术中要求的焊接强度为≥30KN，改进后焊接强度可达45KN～52KN，足以充分满足减振器 在使用过程中的强度要求。

实施例2

如图5和图6所示，所述活塞杆9包括主体以及与主体上端连接为一体的细脖颈段，且所述细脖颈段的外径小于主体的外径，所述防尘罩盖6设置在所述细脖颈段上。活塞杆9分为两部分，即主体与细脖颈段，且细脖颈段的外径小于主体的外径，防尘罩盖6固定在细脖颈段上，利用细脖颈段与主体之间的外径差确保接触充分导电良好，避免夹紧电极13在对防尘罩盖6进行夹持时导致防尘罩盖6与细脖颈段之间出现时松动，提高凸焊质量。

进一步地，所述防尘罩盖6与活塞杆9的细脖颈段之间为过盈配合。现有技术中，防尘罩盖6与活塞杆9之间为间隙配合，在活塞杆9利用夹持电极7进行径向固定时，防尘罩盖6直接被夹持电极7的上端部所支撑，焊接时防尘罩盖6顶部、活塞杆9上端端部以及连接环11的下部被凸焊成一个整体，但是焊接时产生的微细焊接飞溅物可能经过防尘罩盖6与活塞杆9之间的间隙进入到活塞杆9与夹持电极7之间的接触部分，即活塞杆9的夹持导电部分中，在夹持电极7以及定位电极12通电后容易出现活塞杆9的工作面轻微打火，严重时会导致活塞杆9严重烧伤，严重影响了减振器在使用时油封唇口的密封性能；针对该问题，发明人将防尘罩盖6与活塞杆9的细脖颈段之间设置为过盈配合，在焊接前确保细脖颈段与主体之间的隔绝，以防止焊接产生的焊屑影响防尘罩盖6顶部、连接环11下部以及细脖颈段之间的焊接效果。

其中，在现有技术中活塞杆9的导电是通过夹持电极7夹持活塞杆9的工作面，而活塞杆9的工作面经镀铬处理，导电率弱，如果需要保证焊接强度，必须要通过提高焊接电流及延长焊接时间，会将进一步增大损伤活塞杆9的几率，因此在生产中稍有维护不到即发生打火、烧伤、夹伤现象而导致产品报废；而本发明中由于活塞杆9的导电是通过其上端细脖颈段，而细脖颈段未镀铬，导电率更好，在相同的焊接参数时产生的热量更多，能够进一步提高凸焊质量。

实施例3

如图7所示，在所述防尘罩盖6上部设置与防尘罩盖6内孔同轴的凸缘15，且所述凸缘15的内径与防尘罩盖6内孔的内径相同。在防尘罩盖6上设有凸缘15，进而增加防尘罩盖6与细脖颈段过盈配合区域的接触面积，此过盈配合的总面积始终总是大于焊接过程中活塞杆与连接环之间逐渐增大的凸焊熔接面积，在焊接回路形成后，在回路中电阻最大的地方快速产生大量的电阻热，使连接环11的下部、防尘罩盖6的顶部以及细脖颈段端部均达到可以相互融合的温度范围，并在定位电极12下移所产生的压力的挤压作用下，连接环11与活塞杆9上融化的金属晶粒相互交融后即实现焊接固定。

作为优选，夹紧电极13能够保证防尘罩盖6的外圆周壁所受到均匀的夹持力度，4个与防尘罩盖外圆高度仿形的夹持导电电极避免防尘罩盖6在焊接过程中出现形变等现象确保良好的导电性，以保证活塞杆9、连接环11以及防尘罩盖6的焊接质量。并且通过对夹紧电极13的改进，使得凸焊电极的使用寿命大大增加，因为其工作条件要求并不苛刻，其使用寿命可由以前的1000～20000件提高到30万件左右，大大减少了工装消耗的制造成本。

作为优选，凸缘15轴向长度为1.5～3㎜。以活塞杆9的细脖颈段的直径为10.5mm计算，满足连接环11与活塞杆9凸焊强度要求要求的最小熔接面积为：S熔＝πr²≈3.14×10.5×10.5/4＝86.5mm²，由于活塞杆9细脖颈受热受压时会被镦粗，考虑到20％的富余量，熔接到最后阶段的熔接面积按：86.5×120％＝104mm²计算。为保证活塞杆9与防尘罩盖6过盈配合区面积始终要大于最大熔接面积104mm²，需要的最小配合长度为：L＝S配/C周长＝104/(10.5π)≈3.15mm，防尘罩盖6材料厚度为1.5mm，在冲压过程中被拉延变薄约为1.3mm，内孔内口又有最大0.5mm的R圆角过渡区，实际上凸出的凸缘15长度至少为：L1＝3.15－1.3－0.5＝1.35，考虑到一定的安全余量，取1.5mm，因此，最终区凸缘15高度为1.5～3mm。进一步地，将凸缘15高度设定在1.5～3mm范围内，可确保在整个焊接过程中，过盈配合的总面积始终总是大于焊接过程中活塞杆9与连接环11之间逐渐增大的凸焊熔接面积，保证绝大部分的电阻热主要集中在活塞杆9与连接环11之间，从而有效保证凸焊质量。

作为优选，细脖颈段的轴向长度为3.7～3.9mm。当防尘罩盖6被压装到其内端面与活塞杆9的细脖颈段下面的台阶平面贴合时，此时台阶面与凸缘15上端面的最大高度差为：H＝1.65+1.5＝3.15(其中1.65是取凸缘高度的中间值，1.5是取防尘罩盖的最大材料厚度)，由于焊接必须熔接到活塞杆6的细脖颈段上，因此压装后要确保活塞杆6的细脖颈段必须高出凸缘15上端面，根据工艺试验经验，高出0.5mm就足以保证焊接强度达到45KN，同时考虑到活塞杆9的加工制造公差，因此将活塞杆9的细脖颈段轴向长度设定为3.7～3.9mm。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。