空調用鈑金件點焊缺陷及分析

朱振華 藍健城

(珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070)

1 引言

在空調鈑金件生產過程中，點焊已經成為焊接的重要工序，點焊質量的優(yōu)劣直接影響產品焊接的質量，也對產品的外觀有一定的影響。因此，提高點焊的質量對產品的質量有重要的意義。本文通過對空調用鈑金件在點焊過程中產生的缺陷進行分析，可以對點焊的缺陷起到預防作用。

2 點焊原理

將鈑金件壓緊在兩電極之間，施加電極壓力后，電阻焊變壓器向焊接區(qū)通過強大的焊接電流，在鈑金件接觸面上形成真實的物理接觸點，并隨著通電加熱的進行而不斷擴大。塑變能與熱能使接觸點的原子不斷激活，接觸面消失，繼續(xù)加熱形成熔化熔核，獲得牢固的金屬鍵合后，接合面消失，得到柱狀晶生長較充分的焊點 ，點焊原理示意圖如圖1所示，圖2為DN-75點焊機實物圖。

圖2 DN-75點焊機

3 鈑金件點焊合格及缺陷分析

點焊接頭的強度主要取決于熔核尺寸（熔核直徑d與焊透率A）、熔核本身及其周圍熱影響區(qū)的金屬微組織及缺陷，如圖3：點焊接頭結構簡圖，其中焊核率A=h/a ×100%。

a-厚度；c-壓痕深度；d-熔核直徑；h-熔核深度

3.1 合格焊點的判定

鈑金件在點焊機(圖2)點焊后，從表面上觀察焊點，焊點呈現呈下凹圓狀，為淡黃色。通過破壞性試驗 ，待工件分離時，焊點會把零件的材料拉掉，說明點焊焊點合格，分別如圖4(a)、4(b)所示。

3.2 點焊缺陷種類及原因分析

鈑金件點焊時，由于點焊電極直徑大小、點焊電流、電極壓力、鈑金件表面清理程度、點焊時間等原因都會造成點焊缺陷。

3.2.1 壓痕過深

圖5 壓痕過深

圖3 點焊接頭形成示意圖

鈑金件點焊時，若點焊電極直徑較小，電極端面接觸面積小，致使散熱面減小，從而熱量集中，導致熔化金屬增加，造成金屬溢出熔核區(qū)域，出現壓痕過深；電流過大，會使加熱過于強烈，金屬來不及發(fā)生塑性變形直接融化溢出，引起金屬壓痕過深；加壓壓力過大，大大超出了材料的屈服強度 ，也會有壓痕過深出現，如圖5所示。

3.2.2 焊點表面發(fā)黑

鈑金件或者電極表面清理不良時，油污和氧化膜使焊件接觸電阻增大，造成通電異常，引起分流，造成局部區(qū)域過熱，包覆層被破壞，表面發(fā)黑，如圖6所示。

3.2.3 表面局部燒穿

電極修整太尖銳、導致電極端面尺寸過小，在點焊時電流急劇增加，金屬被熔化成液體，造成上下電極結合，鈑金件被擊穿，如圖7所示。

3.2.4 熔核尺寸小(未焊透)

電極端面尺寸過大時，由于接觸面積增大，電流密度減小，散熱效果增強，使焊接區(qū)加熱程度減弱，因而熔核尺寸過??；另一方面，電極冷卻過度，散熱也會加強，熔核尺寸也會過?。缓讣砻媲謇聿涣紩r，油污和氧化膜使焊件接觸電阻增大，造成通電不正常，引起分流也會造成熔核尺寸過小 。熔核尺寸過小，導致焊點發(fā)白，極易造成脫焊，如圖8所示。

圖6 焊點表面發(fā)黑

圖4 點焊破壞性試驗

3.2.5 焊透率過大

焊透率為焊核深度與鈑金件的厚度之比，而焊核深度主要與點焊區(qū)域內的電阻熱量有關，從有關資料可以看出，焊透率A與電極直徑d及電流I、通電時間t成正比關系、與電極壓力成反比關系、隨著電流及時間的增加，焊透率增大。但是過大的電流和時間，將會產生燒穿的缺陷，使鈑金件的焊接強度大為降低 。

3.2.6 熔核內部有縮孔及裂紋

在焊核結晶過程的高溫中，金屬強度很低，或存在脆性組織，不足于克服收縮所產生的拉力，易產生裂紋；焊件表面銹蝕等雜質進入焊核與某些合金元素形成低熔共晶，也會引起內裂紋；電流過大,溫度急劇變化，內外冷卻不平衡，限制了焊核結晶時的收縮，也會在焊核中心形成縮孔。因此，要克服裂紋缺陷，除選擇合適的電流電壓之外，在焊件加熱結束后，應使電極壓力繼續(xù)適當延長一段時間,迫使焊核結晶在壓力作用下，產生一定的擠壓變形，以彌補金屬冷卻時的收縮,有助于防止產生裂紋和縮孔 。

3.2.7 板縫間金屬噴濺

圖7 表面局部燒穿

圖8 熔核尺寸小

內部噴濺的產生主要與熔核形成過程中溫度變化和相變引起的金屬的體積膨脹產生的作用力有關，在鈑金件點焊過程中，塑性變形區(qū)域先于液態(tài)熔核生成，并伴隨熔核一起長大。在加熱速度過快的情況下，熔核體積會迅速增大，塑性變形來不及擴展，就會在鈑金件之間發(fā)生塑性環(huán)的撕裂，產生內部噴濺 ，如圖10所示。

4 結論

(1)結合實際生產情況，分析了鈑金件點焊特性及實際生產中點焊產生壓痕過深、表面局部燒穿、焊點表面發(fā)黑、熔核尺寸的過小或者過大、熔核內部的縮孔及裂紋以及鈑金件之間的金屬噴濺等缺陷的影響原因。

圖9 焊核裂紋

(2)點焊缺陷的產生主要與點焊電流、電極壓力、電極直徑以及鈑金件表面的清潔程度有關，根據實際生產而調整點焊電流和點焊時間、規(guī)范點焊電極的直徑大小，適當調節(jié)電極壓力等措施，可以減少零件因為缺陷問題而產生的質量問題。

圖10 板縫間金屬噴濺

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