高频加热设备在解决门盖总成变形的作用

2023年12月16日发(作者：雪佛兰4s店的位置和电话)

高频加热设备在解决门盖总成变形的作用

罗灯远

【摘 要】针对汽车门盖总成内、外板间隙变化较大、易窜动问题,引入高频加热设备对门盖总成进行固化,以发动机罩盖为例进行了试验验证.结果表明,采用高频固化后的发动机罩盖总成强度提高较多,解决了发动机罩盖总成容易窜动的问题,且固化效率很高(固化时间为30 s),能满足生产节拍的需求.

【期刊名称】《汽车工艺与材料》

【年(卷),期】2016(000)004

【总页数】4页(P66-69)

【关键词】汽车;高频加热;固化;门盖总成;变形

【作 者】罗灯远

【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司,芜湖240001

【正文语种】中 文

【中图分类】U466

汽车门盖总成在焊装装配调整合格后，在经涂装时由于受外力及内应力释放等影响，使门盖总成内、外板间隙变化较大，产生窜动现象。针对此问题本文提出一种新型的实用技术——高频固化，将高频加热设备引入到汽车行业中来，通过将夹具与加热设备的结合，以发动机罩盖为例通过试验来验证高频固化的可行性。

汽车发动机罩盖总成通过压合模或机器人等方式来包边，包边后发动机罩盖内、外板间的折边胶还未固化，不能起到粘接效果，仅靠包边的摩擦力进行咬合。由于咬合力有限，同时由于发动机罩盖设计一般难以形成较强的空间刚度，故总成不能克服后期转运传递产生的变形应力，焊装合格的发动机罩盖到总装后变为不合格件，从而影响后续整车装配质量。

经分析，在焊装及后续生产过程中引起发动机罩盖内、外板连接刚性不足引发变形的原因有以下几点：

a.白车身在涂装受热后，由于所涂胶的膨胀及板件受热变形，门盖内、外板咬合刚度不够，导致门盖变形，所以变形主要集中在平度变形上。

b.白车身在进入涂装相关槽体后，车身向前运动，会产生浮力或阻力，所以门盖受挤压变形，而发动机罩盖所受浮力最大，所以涂装完成后车身中发动机罩盖变形量较大，其次是后盖，四车门相对影响较小。

c.门盖总成长期存贮、运输会变形，发动机罩盖和后盖的受力是Z向力垂直于表面，四门受力平行于表面，所以从受力变形角度来看，发动机罩盖、后盖的变形量较大。

结合上述分析，对焊装调整合格的发动机罩盖经过涂装后在检具上的状态进行数据对比（测量5台份取平均值，检测点详见图1），发动机罩盖的自身状态发生较大变化（图2），同时间隙也随之发生较大变化（图3），影响发动机罩盖与大灯、翼子板和前保险杠的匹配质量。

采用相同方法，对焊装固化后的发动机罩盖进行装车，经过涂装后对在检具上的状态进行数据对比可以看出，发动机罩盖总成经涂装电泳后，各检测点变化值没有明显变化，解决了涂装过程的影响（图4和图5），而相比而言四门的变化量较小，需要采取相应工艺以确保发动机罩盖的变形能满足产量质量要求。

经过调研，能实现固化的设备及方法有以下几种：

a.烘箱式固化。即将发动机罩盖总成送到烘箱内，利用烘烤箱对发动机罩盖总成加热，热量从外向里渗透，从而达到固化胶的效果，如图6所示。

该方法的优点是价格便宜、投资低；设备通用性高，可满足多车型用。缺点是占地面积大、厂房面积利用率低；对发动机罩盖整体加热，且热量是从外向里渗透，热量利用率差且易导致发动机罩盖变形。

b.热风式固化。即利用加热设备产生热量，利用送风装置将热风送至需要固化的区域，达到固化胶的效果，如图7所示。

该方法的优点是价格便宜、投资低；设备通用性相对较高；可实现可控性固化（即只对发动机罩盖咬合处固化），避免发动机罩盖固化变形。缺点是热量从外向里渗透，整体利用率不高；节拍相对较低，固化需要200 s以上，影响生产节拍。

c.高频固化。即利用高频电流对门盖局部进行高频加热，使局部能量升高，从而达到固化效果，如图8所示。

该方法优点是能满足大节拍要求，一般加热时间只需要40 s；只对局部加热，满足可控性固化需求，需要热源小；热量是从里向外渗透，热能利用率高，可将设备做到夹具或压合模具中去，占地面积小，对工艺及物流无影响。缺点是投资较高，经调研目前国内无现有产品。

经过综合对比分析可知，由于高频固化的方式可实现发动机罩盖总成的可控性固化（即只对所要求的部位进行固化），且在生产节拍、项目投资等方面具备明显优点，所以采用高频加热固化设备对发动机罩盖总成进行固化试验。

固化设备可分为高频发生器、高频加热线圈、门盖定位夹具和吸烟装置4个主体部分。

采用380 V/50-60 Hz普通电源，由高频发生器将电源变成高压、高频低电流输出，再通过变压器把高压、高频低电流变成低压、高频大电流。感应器通过低压、高频大电流后在感应器周围形成较强的高频磁场。电流越大，磁场强度越高。

主电路由3部分组成:

a.直流电源部分。该部分功能是把工频三相交流电转换为直流电，输入电压为工频380 V/50-60 Hz，最大直流电压可达500 V以上，输出直流可以在10%～100%范围内连续可调。

b.逆变部分。该部分功能是把直流转换为高频交流。

c.负载回路部分。负载回路是由谐振回路、电流互感器和加热线圈组成，该电路中的串联谐振回路构成了电压型逆变电路。

高频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈（通常是用传导电流能力较强的紫铜管制作），如图9所示。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将金属等被加热物质放置在线圈内，磁束就会贯通整个被加热物质，在被加热物质内部与加热电流相反的方向产生很大的涡电流，由于被加热物质内的电阻产生焦耳热，使物质自身温度迅速上升，高频加热就是利用这种温度将胶固化，从而达到提升门盖空间结构刚度的效果。

通过上述分析，制作出一套高频固化加热系统，用于对发动机罩盖总成的固化，初步试验结论表明，采用高频固化后的发动机罩盖总成强度提高较多，解决了发动机罩盖总成容易窜动的问题，且固化效率很高（固化时间为30 s），能满足生产节拍的需求。确定了防止发动机罩盖局部受热变形、加热过烧等的相关技术参数，调试流程图见图10。

本文的高频加热设备已完成集成应用测试，通过验证。该装备不仅价格便宜（不到进口设备的1/5），而且使用性能稳定，此项目技术在奇瑞汽车S18项目上进行研发试验成功后，已在后续的艾瑞泽8、瑞虎5、艾瑞泽5等车型发动机罩盖上批量使用，在国内汽车行业具有一定的推广价值。

【相关文献】

[1]陈祝年编著.《焊接工程师手册》.北京：机械工业出版社，2002，1：479.

[2]雷玉成.车身焊装夹具设计方法的研究.农业机械学报，2002，33（5）：101～104.

[3]王政，刘萍.焊接工装夹具及变位机械图册.北京：机械工业出版社，1992：25～65.