汽車白車身電阻點(diǎn)焊工藝及常見(jiàn)故障模式分析

徐軍

（海斯坦普汽車組件（東莞）有限公司 523000)

0 引言

在我國(guó)大部分汽車制造企業(yè)或相關(guān)公司中，高級(jí)技術(shù)員工往往是通過(guò)沖壓成型的零件焊裝而最終完成車身制作。電阻點(diǎn)焊因其成本低、污染小、低耗、技術(shù)可靠、效率高、適用于大批量生產(chǎn)、自動(dòng)化程度高、焊接變形小、易操作及不需要填充材料等優(yōu)勢(shì)，成為了車身電阻點(diǎn)焊的主要方法。由于點(diǎn)焊過(guò)程影響因素多且相當(dāng)復(fù)雜，加之焊接過(guò)程瞬時(shí)性以及熔核在相應(yīng)的焊接過(guò)程中不可預(yù)見(jiàn)性，給點(diǎn)焊工藝帶來(lái)了較大的問(wèn)題與影響。

1 電阻點(diǎn)焊工藝概述

1.1 電阻點(diǎn)焊工藝簡(jiǎn)介

接頭由焊件組合而成，并在下電極與上電極兩者之間不斷擠壓。電阻熱是通過(guò)相應(yīng)的電流產(chǎn)生，并將焊接區(qū)域進(jìn)行加熱，使焊接區(qū)域達(dá)到高溫塑性或局部熔化狀態(tài)。焊接熔核通過(guò)電極機(jī)械力和熱量的共同作用形成，電阻點(diǎn)焊也就是由此而來(lái)[1]。焊接常用設(shè)備分為固定座式焊機(jī)、懸掛焊機(jī)及焊接機(jī)器人。

1.2 電阻點(diǎn)焊焊接的運(yùn)用及優(yōu)點(diǎn)

電阻點(diǎn)焊具有焊接變形小與焊接效率高的特點(diǎn)。利用點(diǎn)焊機(jī)電阻點(diǎn)焊進(jìn)行鋼筋交叉的相應(yīng)焊接，可形成骨架或鋼筋網(wǎng)片，從而取代人工綁扎操作。人工綁扎與電阻點(diǎn)焊相比，電焊具有整體成品性好、高功效、低成本、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、節(jié)約材料、節(jié)約勞動(dòng)力以及作業(yè)條件好等優(yōu)點(diǎn)[2]。電阻點(diǎn)焊廣泛運(yùn)用于線材焊接、沖壓結(jié)構(gòu)焊接以及4 mm以下的薄板焊接，是現(xiàn)階段汽車白車身零部件連接的主要焊接工藝。汽車白車身一般由300～500個(gè)薄板沖壓件焊接而成，其中電阻點(diǎn)焊數(shù)量多達(dá)3 000～6 000個(gè)。

1.3 電阻點(diǎn)焊焊接相關(guān)原理及工作過(guò)程

電阻點(diǎn)焊是將鋼筋的橫截面放置在點(diǎn)焊機(jī)的上、下2個(gè)電極之間，加熱到一定溫度后熔化，然后在交叉處焊接鋼管（圖1）。焊接接頭的熔深必須滿足下列要求：熱軋鋼筋的厚度在冷拔鋼材料和低碳鋼絲焊接點(diǎn)直徑的30%～45%以內(nèi)；壓痕深度為30%～35%的低軌地鐵線路；電阻焊的焊接過(guò)程是電弧焊、停止和保持焊接的循環(huán)過(guò)程預(yù)壓[3]；焊接可靠、有效與合格，是焊接件焊接的核心。

圖1 電阻點(diǎn)焊相關(guān)原理

1.4 電阻點(diǎn)焊焊接工作過(guò)程

通電工藝與焊接電阻點(diǎn)焊焊接，保持有效停止的過(guò)程循環(huán)，合格的點(diǎn)焊焊接將在焊接工件間形成可靠及合格的尺寸。在這個(gè)階段，電極頭逐漸加壓到穩(wěn)定的過(guò)程中，受外力擠壓工件產(chǎn)生塑性變形，并且在物理部分之間形成接觸點(diǎn)，這降低了接觸電阻，并增加了電導(dǎo)率交叉。同時(shí)，通過(guò)公式Q=I2Rt計(jì)算發(fā)熱量，電阻在機(jī)械強(qiáng)度和熱阻的共同作用下形成熔核和塑性環(huán)，焊接芯的尺寸達(dá)到所需尺寸[4]。在這個(gè)階段，電流被切斷，電極頭被連續(xù)加壓。

2 點(diǎn)焊常見(jiàn)故障模式分析

焊點(diǎn)焊接質(zhì)量缺陷及焊點(diǎn)表面缺陷是電阻點(diǎn)焊故障的2種主要模式，汽車車身的焊接強(qiáng)度受焊點(diǎn)焊接質(zhì)量直接影響，造成汽車零部件脫落或車身異響等情況發(fā)生。汽車車身外觀面的感知質(zhì)量則是因?yàn)楹更c(diǎn)表面缺陷而產(chǎn)生的主要影響，對(duì)使用者還會(huì)造成一些不必要的風(fēng)險(xiǎn)。下文將結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)焊接質(zhì)量中幾個(gè)常見(jiàn)故障模式進(jìn)行針對(duì)性的分析與研究。

2.1 電極頭端面尺寸

焊接件的厚度直接決定了電極面的尺寸，6～8 mm是一般端面電極頭的長(zhǎng)度。使用電極頭時(shí)，電極的磨損和塑性變形將改變電極正常尺寸，甚至影響到焊接件的使用。比如電極壓力的增加、焊接區(qū)的過(guò)熱、接觸面的減小、塑料環(huán)尺寸的減小、焊縫過(guò)多的缺陷、熱濃度的增加以及電流密度的增加，會(huì)導(dǎo)致過(guò)度飛濺、壓痕和尺寸熔核不達(dá)標(biāo)[5-6]。另一方面，會(huì)導(dǎo)致電流密度減小、接觸面積增大和加速散熱。

2.2 電極頭壓力

焊接電極的3個(gè)主要參數(shù)是通電時(shí)間、通電電流與電極頭壓力的大小而產(chǎn)生的制約或影響。電極頭的壓力值是通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中，固定壓力焊接設(shè)備值來(lái)制作的，電極頭壓力值主要受焊接設(shè)備和氣

路設(shè)備的影響。焊接區(qū)的塑性變形程度和面積減小，難以形成穩(wěn)定的塑性環(huán)。

2.3 通電電流

通電電流主要受焊接設(shè)備、工廠電壓電網(wǎng)和線路通電影響。熔核尺寸偏小，焊接區(qū)域熱量減小，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致虛焊無(wú)熔核。熔核尺寸偏大，會(huì)導(dǎo)致焊接局部熔化劇烈、總體區(qū)域過(guò)熱、產(chǎn)生飛濺、過(guò)深壓痕、擊穿等焊接缺陷。通過(guò)焊接參數(shù)在巡檢或生產(chǎn)前對(duì)面板進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，確認(rèn)電流輸入與工藝要求是否完全符合，并對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行全破或者非破確認(rèn)。采用電流表定期進(jìn)行實(shí)測(cè)電極電流通電檢查，每月進(jìn)行一次焊點(diǎn)監(jiān)控，每周進(jìn)行一次關(guān)鍵通常焊點(diǎn)監(jiān)控。

2.4 通電時(shí)間

焊接設(shè)備直接對(duì)通電時(shí)間造成影響，焊接區(qū)域熱時(shí)間增加，會(huì)出現(xiàn)較大而粗放的晶粒，焊點(diǎn)承載能力下降，形成環(huán)形裂紋導(dǎo)致表面發(fā)黑。熔池過(guò)快凝結(jié)，導(dǎo)致其區(qū)域時(shí)間影響減少，熔核尺寸偏小且形成夾渣氣孔，甚至出現(xiàn)虛焊無(wú)熔核。通過(guò)焊接參數(shù)在相應(yīng)的巡檢前或生產(chǎn)前對(duì)面板進(jìn)行設(shè)置，對(duì)其工藝要求與輸入時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格審查，檢驗(yàn)其是否相匹配；采用電流表定期進(jìn)行電極壓力的檢測(cè)與實(shí)際操作，并對(duì)焊點(diǎn)全破或者非破進(jìn)行確認(rèn)；頻率必須嚴(yán)格進(jìn)行調(diào)控把關(guān)。

3 結(jié)束語(yǔ)

選定合適有效的電極頭進(jìn)行設(shè)計(jì)，并從中對(duì)其電阻點(diǎn)焊的焊接工藝與質(zhì)量進(jìn)行充分了解，采用經(jīng)合格驗(yàn)證的參數(shù)焊接。生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)管手段也是必不可少的，必須嚴(yán)格進(jìn)行調(diào)控與技術(shù)人員的把關(guān)，才能保證電阻點(diǎn)焊的焊接穩(wěn)定性及相應(yīng)的焊接質(zhì)量。本文對(duì)汽車車身電阻點(diǎn)焊工藝及常見(jiàn)故障模式進(jìn)行了相應(yīng)的分析，對(duì)電阻點(diǎn)焊的工藝質(zhì)量與故障模式的解決，有著一定程度的理論依據(jù)和實(shí)際意義。