汽車白車身焊接強度檢測

張超鵬

（廣汽乘用車有限公司 511434）

0 引言

汽車的白車身由300多個鈑金零件焊接而成，鈑金零件的焊接強度直接影響的車身強度，因此對焊接強度進(jìn)行檢測和管控是必須要進(jìn)行的工作。業(yè)內(nèi)通常把焊接強度檢測的方法分為無損檢測和有損檢測。本文重點介紹的無損檢測主要包括外觀檢查、表面檢查和內(nèi)部質(zhì)量檢測。外觀檢查和表面檢查主要是通過目視對比、手摸觸感等方式進(jìn)行檢查。一般需要對焊點數(shù)量、大小、位置和焊核壓痕深度等焊點的外觀特性進(jìn)行確認(rèn)。而內(nèi)部質(zhì)量檢測需要借助檢測工具對焊點熔深情況進(jìn)行確認(rèn)，常用的檢測工具有超聲波檢測儀或X射線檢測儀。

1 焊點外觀檢查的方法

焊點外觀檢查通常是用目視和觸摸2種方式相結(jié)合的檢查方法。通過外觀檢查可以識別裂紋、氣孔、壓痕過深、壓痕不足、發(fā)白、焊核小和半點焊等問題。檢查崗位需要有足夠的光源，檢查崗位應(yīng)該有異常焊點的示意圖或者實物。因為外觀檢查原本就需要足夠的經(jīng)驗方可進(jìn)行，當(dāng)實物與經(jīng)驗出現(xiàn)爭議或者模棱兩可時，通過對比圖示或?qū)嵨镞M(jìn)行判斷，可有效減少誤判或者漏判。

2 焊點內(nèi)部檢查的方法

焊點內(nèi)部檢查通常是使用X射線或超聲波對焊點內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測。X射線在穿透物質(zhì)時會出現(xiàn)衰減，通過衰減的特性來對焊點內(nèi)部的融合情況進(jìn)行成像，最終檢測焊點熔融的情況。由于受X射線波長的制約，微米級的缺陷不能通過X射線成像來檢測。

超聲波可以直接穿透金屬材料，并且在遇到界面的邊緣時會發(fā)生反射。通過對反射的超聲波進(jìn)行收集，將收集到的回波轉(zhuǎn)化成電信號，再將電信號轉(zhuǎn)化成圖像，最終實現(xiàn)對焊點熔核和缺陷進(jìn)行成像（圖1）。易操作、高靈敏度、無輻射和低成本是超聲波測量的優(yōu)點[1]。目前超聲波測量的主要難點是無法直接對焊點缺陷定性，需要進(jìn)一步拆解才能確認(rèn)。

圖1 超聲波焊點測量結(jié)果

3 焊點外觀要求以及內(nèi)部熔深要求

3.1 焊點的外觀要求

不同的檢測方法都有各自的優(yōu)缺點，通常按照對焊點作用和重要度對焊點進(jìn)行分類。以某品牌乘用車企業(yè)要求為例，將焊點分為3種，即關(guān)鍵焊點、重要焊點和一般焊點。

3種焊點外觀要求如下。

（1）關(guān)鍵焊點在理想狀態(tài)板材表面壓痕深度p≤10%t（t表示板材厚度），可接受標(biāo)準(zhǔn)為p≤30%t。

（2）重要焊點在理想狀態(tài)p≤10%t，可接受標(biāo)準(zhǔn)為p≤30%t，對于外觀可視表面的焊點，要求p≤10%t。

（3）一般焊點在理想狀態(tài)p≤20%t，可接受標(biāo)準(zhǔn)為p≤30%t。

對于焊點熔深的外觀要求如表1所示。

表1 焊點熔深的外觀要求

3.2 焊點內(nèi)部熔深要求

除了焊點的外觀要求外，焊點強度質(zhì)量的另一個考核標(biāo)準(zhǔn)就是焊點內(nèi)部熔深。焊點焊核的熔深與板材厚度、板材層數(shù)以及材料等因素有關(guān)，因此對不同情況下的焊接熔深都要有明確的要求。

以某乘用車為例，對焊點熔深做出針對性的要求。其中，最小熔合值（X，X'）按照焊核直徑的80%范圍進(jìn)行測量。一般焊點的熔深F必須要滿足以下2個標(biāo)準(zhǔn)，即20%≤Fmin（X'/T'，X/T） 和Fmax（y'/t'，y/t）≤90%。

當(dāng)測得的焊點內(nèi)部存在缺陷時，焊點的盤點標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該以表2的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定。

表2 焊點內(nèi)部缺陷的判斷標(biāo)準(zhǔn)

表中L指缺陷長度，D指要求焊核直徑，焊點內(nèi)部缺陷區(qū)域面積為a，焊點熔核的面積為A。

當(dāng)焊點滿足上述外觀要求和內(nèi)部質(zhì)量要求后，焊點的強度才可以得到有效的保證。反之，當(dāng)我們在已知焊點規(guī)格以及板材規(guī)格時，也可以通過查表的方式找到對應(yīng)的焊點質(zhì)量要求。

4 焊點檢測方法選擇

為保證焊點質(zhì)量達(dá)到以上要求，必須對所有的焊點外觀進(jìn)檢查。另外，除外觀檢查外，焊點內(nèi)部的質(zhì)量也需要進(jìn)行相應(yīng)的檢測。超聲檢測對面積型缺陷的檢出率較高，可檢測零件內(nèi)部尺寸很小的缺陷，靈敏度高，并且具有成本低、速度快、設(shè)備輕便、對人體及環(huán)境無害以及現(xiàn)場使用方便等優(yōu)點[2]。一般汽車鈑金零件的 焊點數(shù)量龐大，且焊點分布在各個零件單品的鏈接處，大型的檢查設(shè)備不方便進(jìn)行檢查，因此超聲波檢測往往被當(dāng)做焊點內(nèi)部質(zhì)量檢測的首選方案。

當(dāng)然，因為超聲波測量結(jié)果無法直接對焊點異常進(jìn)行定性，所以在出現(xiàn)不能確定的異常時，需要增加X射線照射復(fù)檢，輔助進(jìn)行檢測結(jié)果定性工作。

5 檢測頻率的制定和檢測面所需條件

5.1 檢測頻率的制定

鈑金零件的焊點質(zhì)量檢測包括外觀質(zhì)量檢測和內(nèi)部質(zhì)量檢測。通常所有的焊點都要求進(jìn)行焊點外觀質(zhì)量檢測，所以對焊點外觀進(jìn)行檢測后再進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢測。內(nèi)部質(zhì)量檢測通常使用抽檢的方式，對保證抽檢的結(jié)果具有參考意義，所以一般選取生產(chǎn)首末件進(jìn)行檢測。

另外，若在生產(chǎn)過程中存在影響焊點質(zhì)量的變化點（如焊極頭更換、焊極頭修磨），也應(yīng)該對變化點前后的焊點質(zhì)量進(jìn)行抽檢。

5.2 檢測面所需條件

由于超聲波檢測和X射線檢測都是利用“波在不同狀態(tài)的板材中折射/反射”的原理進(jìn)行測量和成像，所以焊點檢測面的粗糙度必須滿足R≤6.3 μm。當(dāng)R＞6.3 μm時，檢測波在焊點表面就會發(fā)生折/反射，導(dǎo)致對焊點內(nèi)部進(jìn)行成像時出現(xiàn)偽缺陷，從而造成焊點內(nèi)部質(zhì)量判斷失誤。

所以，在對焊點檢測前，必須對焊點的外表面進(jìn)行清潔，必要時可進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以此避免因外表面的異常，而對?nèi)部質(zhì)量產(chǎn)生誤判。

6 結(jié)束語

汽車鈑金零件的焊接質(zhì)量決定了最終的產(chǎn)品質(zhì)量，焊點質(zhì)量的檢測因此顯得相當(dāng)重要。為了保證質(zhì)量，就必須要選擇合理的檢測方法，嚴(yán)格按照檢測要求及規(guī)范進(jìn)行執(zhí)行。