基于金相檢測的焊接質(zhì)量缺陷研究及控制

張云卿

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基于金相檢測的焊接質(zhì)量缺陷研究及控制

張云卿

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

利用金相檢測方法檢驗焊接質(zhì)量狀態(tài)，可以從根本上判斷缺陷形態(tài)及成因，并在此基礎(chǔ)上進行有針對性地優(yōu)化和控制工作。文章對金相檢測的關(guān)鍵步驟，檢測結(jié)果的主要質(zhì)量缺陷狀態(tài)和優(yōu)化措施進行了研究，對于焊接質(zhì)量的缺陷識別及優(yōu)化控制提供客觀評價依據(jù)，并為建立參數(shù)化金相檢測網(wǎng)聯(lián)化信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

金相檢測；焊接質(zhì)量

1 整車焊接質(zhì)量檢測方法

整車焊接質(zhì)量檢測，主要分為目視檢測、非破壞性鑿測、破壞性鑿測、超聲波檢測和金相檢測。目視檢測要求檢驗人員在能力許可情況下進行檢測；非破壞性鑿測的檢測范圍為不影響表面質(zhì)量的鑿測、鑿測可達的焊點、非熱成型板焊點及板材組合中最小板厚小于等于1.2mm的焊點；超聲波檢測方法主要對非破壞性鑿測無法覆蓋的區(qū)域進行補充；金相檢測作為不可見焊接區(qū)域質(zhì)量評價方法，對于焊接質(zhì)量評價直接客觀，可以從根本上發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量缺陷的來源，從源頭控制和優(yōu)化焊接質(zhì)量狀態(tài)。

2 金相檢測關(guān)鍵步驟

2.1 取樣和切割

取樣是金相檢測的第一步，較適宜的大小為10mm-12mm見方或見圓的柱體[1]。過小的尺寸將對后續(xù)切割產(chǎn)生困難，過大的尺寸也將增加磨拋的時間，同時增大磨拋的難度。取樣的范圍和數(shù)量需進行明確定義，以確保抽樣周期及檢測范圍滿足要求，取樣完畢需及時做好相關(guān)記錄，便于后續(xù)統(tǒng)計整改和跟蹤。切割需明確設(shè)備安全操作規(guī)程，確保試樣表面狀態(tài)，避免其他殘留氧化物或化學(xué)殘留物影響最終檢測結(jié)果。

2.2 磨拋

磨拋工序需選用專用磨拋機，進行磨拋時，二檔轉(zhuǎn)換高速或低速，按需選擇試樣工序，一般粗磨，細(xì)磨采用低檔工序（320-650r/min）選擇開關(guān)，選用所需速度。選用280#粗磨水砂紙和800#細(xì)磨水砂紙，輕壓于磨盤上進行粗磨、細(xì)磨和拋光。磨拋過程中需注意檢測試樣與磨盤切線方向平行，完成后需及時取出砂紙，防止污染磨盤。

2.3 腐蝕

試樣進行磨拋后，需進行腐蝕工序以將金相顯微組織顯現(xiàn)出來，一般選取硝酸酒精溶液對試樣磨拋截面進行處理，處理時間長短與試樣材質(zhì)相關(guān)，當(dāng)顯微觀察試樣金相不清晰時需要重新進行試樣切割、磨拋及腐蝕步驟。

2.4 顯微拍照

金相專用顯微鏡要求在正規(guī)標(biāo)定后，定期對顯微鏡進行復(fù)校，以確保顯微鏡在受控計量范圍內(nèi)使用操作，建議復(fù)校周期為每周。復(fù)校結(jié)果反映了標(biāo)尺測量值與理論標(biāo)準(zhǔn)值的偏差程度，當(dāng)結(jié)果<0.1mm，認(rèn)定為合格狀態(tài)，可正常開始實驗工作；當(dāng)結(jié)果>0.1mm，認(rèn)定為不合格，需要對顯微鏡重新標(biāo)定，并對上一周期的試驗樣品進行重新測量，追溯直至3件樣品測量結(jié)果完全吻合為止。

3 金相檢測常見質(zhì)量缺陷及控制措施

3.1 未熔合

按照焊接工藝要求，焊接形成直徑符合要求的熔核。焊接熔核區(qū)域焊接板材未熔合，未形成熔核，主要由于焊速過快，焊接電流電壓偏小，擺幅過大、焊槍傾角過大等因素造成，可通過減慢焊接速度，調(diào)整焊接電流電壓參數(shù)，優(yōu)化焊槍操作姿勢進行優(yōu)化控制。

圖1 未熔合

3.2 裂紋

根據(jù)焊接標(biāo)準(zhǔn)，裂紋不允許在連接層熱影響區(qū)域。 熔核區(qū)域連接層含有裂紋，主要由于焊接件表面有雜質(zhì)，焊絲質(zhì)量缺陷，熔深過大等因素造成，可通過焊接前目視檢查，焊絲質(zhì)量優(yōu)化和工藝參數(shù)調(diào)整等措施進行控制。

3.3 粗大氣孔

根據(jù)焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，氣孔不允許在拼接層呈開放式朝向熔核邊緣。熔核區(qū)域氣孔穿透熔核邊緣，會產(chǎn)生粗大氣孔缺陷。缺陷主要由于焊接電流電壓偏大，焊接件表面不清潔，焊接速度較慢等原因造成，可通過調(diào)整焊接電流，提升焊接件表面清潔度，調(diào)整焊接速度等措施進行優(yōu)化。

圖2 粗大氣孔

3.4 上端未100%包裹

按照焊接工藝要求，上板需完全100%被焊料包裹，當(dāng)焊料未對上端板材形成100%包裹，將形成焊接質(zhì)量缺陷，主要由于焊槍指向位置，傾角偏差，焊接電流電壓偏小等原因?qū)е?，可通過調(diào)整焊槍傾角，調(diào)整焊接電流電壓參數(shù)進行優(yōu)化。

3.5 無熔深

根據(jù)焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，熔深深度需大于0.2mm，無熔深的缺陷狀態(tài)為兩種焊接件之間無焊料滲透深度，主要由于焊接速度過快，焊接電流電壓參數(shù)偏小，焊槍擺動幅度過大，焊槍自身傾角偏差等因素造成，可通過降低焊接速度參數(shù)，調(diào)整焊接電流電壓參數(shù)，調(diào)整焊槍姿態(tài)等措施進行控制優(yōu)化。

圖3 無熔深

3.6 焊點偏移

點焊在錯誤的區(qū)域，未有效連接三層板材不符合焊接工藝要求，主要表現(xiàn)在未在規(guī)定區(qū)域內(nèi)焊接焊點，焊點應(yīng)為三層板，試樣實際為兩層板。造成這類缺陷的主要原因為零件匹配尺寸偏差大，焊接位置錯誤等因素，可通過優(yōu)化零件尺寸縮小零件匹配偏差，工藝準(zhǔn)確性核對等措施進行控制。

圖4 金相檢測缺陷分析方法

3.7 熔核直徑不足

熔核直徑不足主要由于焊接速度過快，焊接電流電壓偏小，零件匹配不佳等因素導(dǎo)致，可通過降低焊接速度，調(diào)整電流電壓工藝參數(shù)，優(yōu)化零件匹配等措施進行優(yōu)化。

3.8 焊料腐蝕過深

焊料腐蝕過深主要由于焊接電流電壓偏大，零件匹配不佳，焊接速度過慢等因素造成，可通過調(diào)整焊接電流電壓工藝參數(shù)，優(yōu)化零件匹配尺寸，調(diào)整焊接速度等措施進行控制。

根據(jù)焊接參數(shù)、焊接載體兩個維度總結(jié)概括的金相檢測缺陷分析方法如圖4所示。

4 結(jié)語

通過金相檢測，可以在顯微成像基礎(chǔ)上直觀評價焊接工藝質(zhì)量，對于焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化、焊接件來料質(zhì)量狀態(tài)，焊槍工藝狀態(tài)提供客觀且明確的評價依據(jù)。同時，建立一套成熟的金相檢測流程既可以從體系上對焊接質(zhì)量狀態(tài)實現(xiàn)閉環(huán)控制，也可以對批次質(zhì)量狀態(tài)提供追溯和驗證的依據(jù)?；诮鹣鄼z測結(jié)果的焊接質(zhì)量優(yōu)化，將更加參數(shù)化、信息化，在不久的將來，通過金相檢測大數(shù)據(jù)的積累，也將對焊接參數(shù)網(wǎng)聯(lián)化監(jiān)控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

[1] 高文民.金相檢驗基本知識[M].北京:中國鐵道出版社出版,1989: 50-112.

Research and Quality Control for Welding Defects Based on Metallographic Measuring

Zhang Yunqing

（SAIC Volkswagen Automobile Co., Ltd., Shanghai 201805）

It is fundamentally to judge the welding defects form and origin when evaluating welding quality status by metallographic measuring method, which makes pointed reference to the optimization and quality control issues. In this paper, the key process of metallographic measuring, main quality defects form and optimization counter-measures are studied, which provides the objective basis on the identification of welding defects and quality control, therefore contri -butes to the data base supporting for the networking information system of parametric metallographic measuring.

Metallographic measuring; Welding quality

U466

A

1671-7988(2019)07-194-03

張云卿，男，（1986.6-），籍貫：上海，民族：漢，工程碩士，工程師，就職于上汽大眾汽車有限公司。研究方向：整車工藝及質(zhì)量控制。

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1671-7988(2019)07-194-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.066