羅美菊

（柳州市交通學(xué)校，廣西 柳州545007）

?

汽車點(diǎn)焊缺陷分析與防治措施

羅美菊

（柳州市交通學(xué)校，廣西 柳州545007）

摘要：點(diǎn)焊是一種生產(chǎn)制造工藝，尤其被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造業(yè)及其它高科技產(chǎn)業(yè)與領(lǐng)域。汽車點(diǎn)焊的質(zhì)量直接影響著汽車的整車質(zhì)量，決定了汽車的整體結(jié)構(gòu)剛度和完整性。就汽車車身電阻點(diǎn)焊常出現(xiàn)的點(diǎn)焊缺陷進(jìn)行分析并提出防治措施。獲得好的點(diǎn)焊質(zhì)量對(duì)保證汽車車身質(zhì)量具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：電阻點(diǎn)焊；缺陷分析；防治措施

電阻點(diǎn)焊作為汽車制造中的一項(xiàng)重要工藝，具有加熱時(shí)間短、熱量集中、熱影響區(qū)窄、產(chǎn)品變形小、操作簡(jiǎn)單、不使用外加焊接耗材、焊接成本低等優(yōu)點(diǎn)，主要用于汽車制造中的薄板焊接，如應(yīng)用于車身底板、車身總成等焊裝中。在汽車白車身的制造和焊裝過程中大量應(yīng)用到了電阻點(diǎn)焊，通常一輛汽車上約有3000～6000個(gè)電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)。汽車焊點(diǎn)質(zhì)量直接關(guān)系到汽車的質(zhì)量，影響汽車的使用性、安全性、可靠性及使用壽命，必須引起高度的重視。

電阻點(diǎn)焊作為汽車制造的一項(xiàng)基本工藝，技術(shù)較為成熟，但仍存在一些問題，因?yàn)殡娮椟c(diǎn)焊在焊接時(shí)電流強(qiáng)度、電極壓力、電極形狀、工件的材料和厚度、電流作用時(shí)間等參數(shù)都會(huì)影響到焊接質(zhì)量，參數(shù)設(shè)置不合理會(huì)影響點(diǎn)焊質(zhì)量，導(dǎo)致出現(xiàn)虛焊、燒穿、點(diǎn)焊壓痕過深、未焊透、表面噴濺等點(diǎn)焊缺陷。焊接質(zhì)量還會(huì)因?yàn)槟承┖附庸に囈蛩匕l(fā)生波動(dòng)，焊接操作者操作方法，也會(huì)影響點(diǎn)焊焊接質(zhì)量，方法不正確也會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)焊缺陷。為了減少點(diǎn)焊缺陷，本文從影響電阻點(diǎn)焊的相關(guān)參數(shù)、工藝出發(fā)，分析產(chǎn)生點(diǎn)焊缺陷的原因并提出相應(yīng)的防治措施。

1　電阻點(diǎn)焊的基本原理

1.1電阻熱的產(chǎn)生

電阻點(diǎn)焊是利用電能轉(zhuǎn)變成熱能的一種焊接方法。將工件放入兩電極之間，電極施加壓力壓緊工件后，電源通過電極向工件通電加熱，在工件內(nèi)部形成熔核。斷電后熔核在電極壓力作用下凝固結(jié)晶，形成點(diǎn)焊接頭（如圖1所示）。電阻熱Q是電阻焊的熱源。

式中：

Q為產(chǎn)生的熱量（J）；

I為焊接電流（A）；

R為電極間電阻（Ω）；

t為焊接時(shí)間（s）.

圖1　點(diǎn)焊示意圖

焊接的效果是由熱量Q值直接決定的，Q值太小，焊件焊不牢，Q值大了，又會(huì)焊穿或焊壞工件。Q值正好時(shí)，才會(huì)得到理想的焊接效果。

1.2影響電阻熱的因素

1.2.1電阻的影響

電阻由工件本身電阻Rw、兩工件間接觸電阻Rc、電極與工件間接觸電阻Rew等幾部分組成，如圖2所示。

當(dāng)工件和電極已定時(shí)，工件本身的電阻取決于它的電阻率ρ，ρ是一個(gè)重要參數(shù)，且會(huì)隨溫度的升高而增大。而影響接觸電阻的主要因素是加壓力。

圖2　電阻圖

1.2.2焊接電流的影響

從公式（1）可見，電流對(duì)產(chǎn)熱的影響比電阻和時(shí)間兩者都大，它是平方正比關(guān)系，因此是必須嚴(yán)格控制的重要參數(shù)。

1.2.3電極壓力的影響

電極壓力對(duì)兩電極間總電阻R有顯著影響，隨著電極壓力的增大，R減?。≧2-F曲線圖3）。此時(shí)焊接電流雖略有增大，但不能影響因R減小而引起的產(chǎn)熱的減少。因此，焊點(diǎn)強(qiáng)度總是隨著電極壓力的增大而降低。

圖3　接觸電阻和壓力的關(guān)系曲線

由Q-F曲線圖4可以看出，當(dāng)F＜f1時(shí)，Q的變化劇烈，很不穩(wěn)定。在出現(xiàn)“擊穿”，引起工件報(bào)廢時(shí)，很可能是壓力太小，沒有很好的壓合工件導(dǎo)致的。所以因素。

圖4　焊接熱量和壓力的關(guān)系曲線

1.2.4焊接時(shí)間的影響

為了保證熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度，焊接時(shí)間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以互為補(bǔ)充。為了獲得一定強(qiáng)度的焊點(diǎn)，可以采用大電流和短時(shí)間，也可以采用小電流和長(zhǎng)時(shí)間。選用條件，取決于金屬的性能、厚度和所用焊機(jī)的功率。

1.2.5電極形狀及材料性能的影響

由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因而電極的形狀和材料對(duì)熔核的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損，接觸面積將增大，焊點(diǎn)強(qiáng)度將降低。在焊接過程中，要及時(shí)修磨或更換電極頭。

1.2.6工件表面狀況的影響

工件表面上的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻，過厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^。局部的導(dǎo)通，由于電流密度過大，則會(huì)產(chǎn)生飛濺和表面燒損。所以焊接前要清理工件表面雜質(zhì)。

2　汽車點(diǎn)焊缺陷分析及防治措施

2.1虛焊

虛焊是汽車車身點(diǎn)焊中常見的一種現(xiàn)象。在焊接過程中，虛焊是指焊點(diǎn)熔核直徑小于要求的最小值、焊點(diǎn)發(fā)白，主要表現(xiàn)在焊接區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電阻熱量不夠，以致沒有形成焊核。虛焊直接影響焊點(diǎn)強(qiáng)度，使汽車結(jié)構(gòu)件連接強(qiáng)度不夠。根據(jù)電阻熱公式（1）可知，影響發(fā)熱量大小的主要因素是I、t及R.焊透率與I、t成正比關(guān)系，隨著I、t的增加，焊透率增大。但是，過大的I、t將會(huì)產(chǎn)生深坑、飛濺、燒穿等，使焊接接頭疲勞強(qiáng)度大為降低。壓力過大，接觸電阻減少，發(fā)熱量不足，焊透率降低。

產(chǎn)生虛焊的原因是多方面的，具體概括為以下幾點(diǎn)：（1）焊接電流小。焊接參數(shù)配比不合理，焊接過程中電流損耗大，電極水冷不良等。（2）焊接時(shí)間過短，壓力不足，產(chǎn)生熱量小。（3）電極壓力過大（薄板）。電極壓力的增大，接觸電阻減小引起產(chǎn)熱的減小。（4）電極頭接觸面積增大。形成的焊核直徑也會(huì)增大，但由于電極頭與工件的接觸面積過大，焊接熱量不足，直徑偏大的焊核不能完成熔合，導(dǎo)致虛焊。（5）焊接分流。電極頭表面粗糙度過大，操作過程中焊槍夾臂接觸工裝或車身的一部分，都會(huì)導(dǎo)致分流，使焊接電流減小，焊點(diǎn)加熱不足，從而產(chǎn)生虛焊。（6）工件表面存在雜質(zhì)。工件表面有油污或氧化膜鐵銹等雜質(zhì)，使工件之間的間隙增大，導(dǎo)致通電不良，熱量不足，未能讓工件熔合。（7）焊接過程中，焊接角度不垂直。

防治措施：（1）經(jīng)常檢查電流、電壓變化情況。（2）定期檢查修磨或更換電極頭，避免分流。加強(qiáng)冷卻，改換導(dǎo)熱好的電極材料。（3）根據(jù)實(shí)際條件，綜合考慮其他因素，適當(dāng)?shù)倪x取I、t、d及F，使剛好不出現(xiàn)飛濺為臨界值獲得良好的焊接質(zhì)量。（4）操作過程中注意焊槍不接觸工裝或車身。（5）焊前必須清除焊件表面的油污和鐵銹等雜質(zhì)。（6）改進(jìn)操作方法，電極頭與焊件接觸面盡可能保持垂直。

2.2燒穿

燒穿（如圖5所示）是指在焊核發(fā)生穿孔的現(xiàn)象。燒穿會(huì)導(dǎo)致焊件表面質(zhì)量差，焊點(diǎn)的強(qiáng)度下降。

圖5　焊點(diǎn)燒穿

造成燒穿的原因：焊接電流過大，焊接時(shí)間過長(zhǎng)，對(duì)焊件加熱過甚，電極修整太過尖銳。若電極頭的端面形狀過小，即使通入電流大小合適，也會(huì)由于電流過度集中造成板材焊點(diǎn)燒穿的現(xiàn)象。

防治措施：調(diào)整焊接參數(shù)（減小電流，縮短焊接時(shí)間），修整電極，使其達(dá)到工藝要求。

2.3點(diǎn)焊壓痕過深、表面過熱、焊透率過大

點(diǎn)焊壓痕過深、表面過熱、焊透率過大（如圖6所示）的原因是電極接觸面積過小，電流過大，通電時(shí)間過長(zhǎng)，電極壓力小，電極冷卻條件差。依據(jù)電阻熱公式，、值變大，電極壓力小，值變大，則電阻熱值變大，造成表面過熱，點(diǎn)焊壓痕過深。過深的壓痕使車身焊點(diǎn)強(qiáng)度明顯降低，接頭力學(xué)性能降低，生產(chǎn)過程中應(yīng)采取相應(yīng)的防治措施來避免或減少點(diǎn)焊壓痕過深等點(diǎn)焊缺陷的產(chǎn)生。

圖6　點(diǎn)焊壓痕過深、表面過熱、焊透率過大

防治措施：調(diào)整焊接參數(shù)（減小焊接電流，減少焊接時(shí)間），加強(qiáng)冷卻，修整電極，改換導(dǎo)熱好的電極材料。

2.4未焊透

點(diǎn)焊過程中，焊透率過低造成的直接影響就是未焊透缺陷。未焊透在點(diǎn)焊中較為常見，各種材料的焊透率是不一致的。未焊透缺陷對(duì)汽車車身焊接接頭強(qiáng)度不利，焊點(diǎn)接頭未熔合，導(dǎo)致兩塊板受力分離，造成危險(xiǎn)。

未焊透出現(xiàn)的原因：焊接電流小，通電時(shí)間短，焊件加熱不足，導(dǎo)致工件沒有真正的熔合；電極壓力過大；電極接觸面積過大；工件接觸面清理不干凈。

未焊透的防治措施：調(diào)整焊接工藝參數(shù)（選用較大的焊接電流，加長(zhǎng)焊接時(shí)間），選擇合適的電極壓力；修整電極；清理工件接觸面。

2.5表面噴濺

在點(diǎn)焊過程中，由焊件貼合面或電極與焊件表面間噴出微細(xì)熔化金屬顆粒的現(xiàn)象被稱為“點(diǎn)焊飛濺”或“點(diǎn)焊噴濺”。表面噴濺會(huì)影響工件表面質(zhì)量，在車身表面形成凹坑等。部分飛濺因熔池溫度過高脫離焊核，在焊核周圍形成毛刺（如圖7所示），表面噴濺會(huì)降低工件抗蝕性能。

圖7　焊點(diǎn)毛刺

表面噴濺產(chǎn)生的原因：點(diǎn)焊時(shí)電極壓力過小，電極與焊件接觸不良，電極接觸面積過小。

防治措施：提高電極壓力，減少加壓時(shí)間；工件與工件之間配合要緊密貼合；工件表面要清理干凈。

3　結(jié)束語

在汽車電阻點(diǎn)焊過程中，難免會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)焊缺陷，但是如果能在焊接之前做好防治措施、多研究，可有效地減少或避免點(diǎn)焊缺陷的產(chǎn)生，提高焊點(diǎn)的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率?？刂破圏c(diǎn)焊缺陷的產(chǎn)生，對(duì)保證汽車制造質(zhì)量很有幫助。

參考文獻(xiàn)：

［1］何鉅熾.汽車車身焊接［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2014.

［2］劉春玲.焊工使用技術(shù)手冊(cè)［M］.合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

Defect Analysis and Prevention Measures of Spot Welding of Automobile

LUO Mei-ju
（Liuzhou Transportation School，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract：Spot welding is a kind of manufacturing technology，in particular，it is widely used in modern automobile manufacturing industry and other high-tech industries and fields.Auto spot welding quality directly affects the quality of the vehicle，and determines the overall structural stiffness and integrity of the car.This paper analyzes and puts forward the control measures，which is very important to ensure the quality of the automobile body，and puts forward the control measures.

Key words：resistance spot welding；defect analysis；control measures

中圖分類號(hào)：U466

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-545X（2016）03-0105-04

收稿日期：2015-12-04

作者簡(jiǎn)介：羅美菊（1978-），女，廣西河池人，學(xué)士，講師，主要研究方向：汽車制造與檢修等方面。