銳研機(jī)電
專注于電阻焊及自動(dòng)化設(shè)備
133-1623-2298 徐
133-1623-2698 蔡
焊接強(qiáng)度又包括電阻點(diǎn)焊質(zhì)量、熔化焊接質(zhì)量、銅釬焊接質(zhì)量。本文主要介紹車身電阻點(diǎn)焊焊接質(zhì)量的控制方法和檢驗(yàn)方法。
1、電阻點(diǎn)焊的特點(diǎn)及原理
汽車車身是一個(gè)典型的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)件，點(diǎn)焊對(duì)車身質(zhì)量影響很大，焊接電流流過工件所釋放出的電阻熱與電弧焊的熱源本質(zhì)是不同的。這就是“電阻焊”這一名稱的來源。
電阻焊的一個(gè)最大特點(diǎn)是：焊接是在壓力作用下實(shí)現(xiàn)的，焊接時(shí)必須用外力使兩被焊工件緊密接觸，這也就是“接觸焊”名稱的來源。電阻焊的冶金過程比熔化焊簡單，一般無需考慮空氣侵襲等問題。
電阻點(diǎn)焊的主要特點(diǎn)：焊接的熱源是電阻熱；焊接時(shí)需施加壓力；
電阻點(diǎn)焊按供能方式可分為單相工頻、二次整流、三相低頻、儲(chǔ)能式、逆變式；按電流種類可分為交流、直流、脈沖，其中交流電阻焊可分為低頻電阻焊、工頻電阻焊、中頻電阻焊和高頻電阻焊。
點(diǎn)焊時(shí)，被焊接的工件不是在其全部接觸面上一次焊成的，而是在某接觸面上的個(gè)別點(diǎn)焊接起來的，被焊工件一般采用搭接的型式。點(diǎn)焊最適于薄板的焊接，此外也可以用以焊接棒材及棒材與板材的焊接，如圖2。
點(diǎn)焊時(shí)，兩被焊工件在上下電極的壓緊下，通以焊接電流（通常在幾千到幾萬安培），在電極壓力作用下那部分工件金屬被焊接電流強(qiáng)烈加熱，中心溫度越過了金屬的熔點(diǎn)，之后切斷電流，熔化的部分金屬在電極壓力作用下結(jié)晶冷卻，從而在兩被焊工件接觸部分形成“扁豆”狀的點(diǎn)核，將被焊金屬緊密地聯(lián)成一個(gè)整體。
2、電阻點(diǎn)焊常見問題及產(chǎn)生原因
質(zhì)量好的焊點(diǎn)，無論從外觀還是從點(diǎn)核內(nèi)部來看均沒有缺陷。焊點(diǎn)外表面平整，無表面燒傷及燒穿缺陷，電極壓痕不深（無裂紋、粘附的電極金屬、飛濺、邊緣脹裂），且圓（板間間隙一般以不大于兩外側(cè)板平均厚度的10%為限，表面壓坑深度一般不超過10%的板厚）。從內(nèi)部看，應(yīng)有尺寸合適的點(diǎn)核。點(diǎn)核應(yīng)是很致密的鑄造組織，核內(nèi)不應(yīng)有縮孔、疏松、裂紋等缺陷。
2.1 飛濺（見圖3）
如果加熱過急，而周圍塑性環(huán)還未形成或不夠緊密，被急劇加熱的接觸點(diǎn)由于溫度上升極快, 使內(nèi)部金屬氣化，在電極壓力作用下，環(huán)內(nèi)的液體金屬就會(huì)被壓出來，便以飛濺形式向板間隙**，這稱為內(nèi)飛濺，產(chǎn)生的原因?yàn)椋?）焊件、電極表面不清潔，污物多；2）電極壓力過?。?）焊件與電極間未真正接觸；4）電極表面粘有鐵粒子；5）裝配間隙過大，工件兩接觸面不平；6）工件清理不干凈；7）電極接觸表面形狀不正確；8）預(yù)壓時(shí)間太短；9）電流過大；10）焊接時(shí)工件放置不平，有傾斜；11）邊距小。
形成最小熔核后，繼續(xù)加熱，熔核和塑性環(huán)不斷地向外擴(kuò)展，當(dāng)熔核沿徑向的擴(kuò)展速度大于塑性環(huán)的擴(kuò)展速度時(shí)，則產(chǎn)生外飛濺，產(chǎn)生的原因?yàn)椋?）焊接電流過大；2）焊接時(shí)間過長。
使得強(qiáng)大的電極壓力將點(diǎn)核周圍的塑性環(huán)壓破而產(chǎn)生液體金屬的溢出造成的。
2.2 弱焊（見圖4）
產(chǎn)生的原因：1）電壓過低，磁性材料件入到焊機(jī)二次回路；2）點(diǎn)距過?。?）電流小，電極壓力大；4）電極端面直徑大；5）電極表面磨損、壓堆；6）焊接時(shí)間不足，焊接規(guī)范太強(qiáng)。
2.3 焊點(diǎn)擊穿（見圖5）
產(chǎn)生的原因：1）電流過大；2）電極壓力不足；3）通電時(shí)間過長；4）電極冷卻條件差；5）加熱時(shí)間過快。
2.4 焊點(diǎn)壓痕深（見圖6）
產(chǎn)生的原因：1）通電時(shí)間過長；2）電極壓力不足； 3）電流過大； 4）焊點(diǎn)嚴(yán)重過熱；5）**嚴(yán)重；6）焊接裝配間隙大；7）電極太尖（電極端面直徑過?。?。
正常焊點(diǎn)表面的電極壓痕深度不應(yīng)超過板厚的10%~20%。
2.5 其他焊點(diǎn)外觀質(zhì)量（見圖7）
產(chǎn)生的原因：1）焊鉗與夾具干涉；2）焊接件料邊不足；3）焊鉗上下電極不垂直。
3、電阻點(diǎn)焊的檢驗(yàn)方法
3.1 電阻點(diǎn)焊破壞檢驗(yàn)的方法
3.1.1 檢驗(yàn)設(shè)備
1）液壓擴(kuò)張器：液壓擴(kuò)張器主要用于將兩鈑件間的焊點(diǎn)擴(kuò)**，成為分離的兩鈑件，達(dá)到破壞焊點(diǎn)的目的；
2）等離子切割機(jī)：等離子切割機(jī)主要用于切割在破壞檢驗(yàn)過程中無法使用液壓擴(kuò)張器進(jìn)行擴(kuò)張的部位，使這些部位的鈑件姿態(tài)達(dá)到液壓擴(kuò)張器使用條件或要求，可以有效的提高破壞檢驗(yàn)效率及焊點(diǎn)被破壞率；
3）拉力機(jī)：主要用于對(duì)焊點(diǎn)密集、不能通過擴(kuò)張與切割等方法進(jìn)行破壞檢驗(yàn)的部位，采取上下夾緊用撕裂的方式進(jìn)行破壞。
3.1.2 檢驗(yàn)工具
破壞檢驗(yàn)的工具主要有：鐵錘、扁鏟、撬棍、大力鉗、臺(tái)虎鉗、游標(biāo)卡尺、焊點(diǎn)扭力器、砂輪機(jī)、磨/拋光機(jī)、顯微鏡等。
3.1.3 檢驗(yàn)方法
1）車身總成件的檢驗(yàn)方法：一般來講破壞檢驗(yàn)的對(duì)象主要針對(duì)于公司各車型的車身骨架總成及電阻點(diǎn)焊的各類分總成，檢驗(yàn)的方法是遵循最后焊接最先破壞的原則，按照焊接工藝的順序方法倒退按鈑件層次進(jìn)行破壞檢驗(yàn)，確保各層鈑件都能有序的檢驗(yàn)到；
2）焊接試板的檢驗(yàn)方法：焊接試板的檢驗(yàn)主要采取撕裂法、剪切法、扭力法以及金相法（剪切力、剝離拉力、扭力、觀察焊核金屬組織）；
撕裂法：撕裂法使用臺(tái)虎鉗與大力鉗將焊接試板上的焊點(diǎn)**，此方法適用于只焊有單個(gè)焊點(diǎn)的試板。具體操作方法如圖8所示。
剪切法：剪切法使用拉力機(jī)將試板的兩端夾緊后進(jìn)行剪切拉斷，此方法適用于形狀規(guī)則的各類試板，試板上的焊點(diǎn)數(shù)量不限，具體操作方法如圖9所示。
扭力法：扭力法是使用焊點(diǎn)扭力器將試板的一端固定，對(duì)另一端施加一扭矩而將焊點(diǎn)剪切開，此方法適用于形狀規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)試板，且只有一個(gè)焊點(diǎn)的試板件，具體操作方法如圖10 所示。
金相法：金相法是經(jīng)過取樣、鑲嵌、磨光、拋光、使用4%的硝酸酒精溶液化學(xué)腐蝕后得到金屬內(nèi)部的顯微組織的一種方法。通過觀察其內(nèi)部組織，可以清楚地觀察到焊核直徑、焊透率及內(nèi)部缺陷，如圖11所示。
3.2 電阻點(diǎn)焊破壞檢驗(yàn)焊接質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)
3.2.1 焊點(diǎn)的外觀質(zhì)量檢驗(yàn)
1）焊接位置
焊接位置應(yīng)符合圖紙的要求，一般汽車廠參照表1、表2中結(jié)構(gòu)鋼標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
機(jī)器人（機(jī)械手臂）焊接位置偏差應(yīng)滿足表3的要求。表3中的一、二級(jí)接頭指關(guān)鍵部位焊點(diǎn)；三級(jí)接頭指非關(guān)鍵部位焊點(diǎn)。
人工焊接應(yīng)滿足以下要求，見圖12、圖13。
a點(diǎn)距—誤差不允許超過圖紙要求的±15%。
b邊距—焊點(diǎn)邊緣距母材邊緣距離不得小于1.0mm。
c位置—焊接位置誤差不允許超過圖紙規(guī)定位置的±10mm。
2）焊點(diǎn)數(shù)量
嚴(yán)禁出現(xiàn)焊點(diǎn)少焊、漏焊的現(xiàn)象；多焊焊點(diǎn)數(shù)量不得多于圖紙規(guī)定數(shù)量的10%。
3）焊點(diǎn)表面
（a）焊點(diǎn)及熱影響區(qū)不允許有裂紋、燒穿存在，焊核周圍不允許有氣孔，允許個(gè)別焊點(diǎn)中心出現(xiàn)不大于焊核直徑10%的氣孔。
（b）壓痕深度—焊點(diǎn)壓痕的深度不得大于被焊接母材厚度的20%。
4）焊點(diǎn)表面質(zhì)量等級(jí)
焊點(diǎn)表面質(zhì)量等級(jí)1：該質(zhì)量等級(jí)是指經(jīng)過“金屬表面精整”的薄金屬板件，涂裝后不得有看得見的焊痕和雜質(zhì)。但是，“金屬表面精整”不得去除超過10%的板件厚度；焊痕大于10% 板件厚度時(shí)，必須在“金屬表面精整”之前修補(bǔ)傷痕。
焊點(diǎn)表面質(zhì)量等級(jí)2：該質(zhì)量等級(jí)允許表面含有少量焊痕，最高壓痕不得超過正常表面的15%。
焊點(diǎn)表面質(zhì)量等級(jí)3：該質(zhì)量等級(jí)規(guī)定板件表面壓痕不得超過板件厚度的20%。在該等級(jí)范圍內(nèi)，還允許有粘附焊渣，除非圖紙上明確規(guī)定不得含有傷痕和焊渣。
焊點(diǎn)表面質(zhì)量等級(jí)4：該質(zhì)量等級(jí)對(duì)壓痕無特殊質(zhì)量要求。
3.2.2 破壞后的焊點(diǎn)質(zhì)量
焊點(diǎn)的破壞性質(zhì)量檢驗(yàn)：焊點(diǎn)質(zhì)量的合格與否判斷主要是判斷焊點(diǎn)的焊接強(qiáng)度，焊接強(qiáng)度的判斷通常分為焊點(diǎn)外觀檢驗(yàn)（在前面已經(jīng)進(jìn)行了描述）與焊點(diǎn)內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)兩個(gè)方面。
焊點(diǎn)的內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)通常從三個(gè)方面進(jìn)行判斷：（a）熔核直徑；（b）熔透率；（c）機(jī)械性能（疲勞試驗(yàn)）。
三個(gè)方面中焊核直徑的判斷主要使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，根據(jù)焊點(diǎn)被破壞后留在母材上的焊核根部大小進(jìn)行判斷，見圖13，也最為直觀、快捷。對(duì)于無法通過目視焊核直徑進(jìn)行判斷的，焊點(diǎn)需要通過熔透率進(jìn)行判斷。對(duì)于產(chǎn)品圖紙上有特殊要求的焊點(diǎn)需要通過機(jī)械性能（疲勞試驗(yàn)）進(jìn)行判斷。
焊核直徑的檢驗(yàn)通常通過對(duì)鈑件上撕裂下來的焊點(diǎn)的熔核，根部進(jìn)行測量，根據(jù)公式算出是否符合板厚要求，判斷其合格與否，如圖14所示。
通常對(duì)薄鋼板（δ＜4mm）的焊核直徑要求為： dL=5 δ
式中 dL-焊核直徑（mm）；δ-母材最薄板厚（摘自《焊接工程師手冊(cè)》）。
因本標(biāo)準(zhǔn)中的焊點(diǎn)判定都是將焊點(diǎn)破壞后進(jìn)行焊核直徑的測量，所以對(duì)破壞后焊核直徑的要求見表4。
1）熔透率
（1）焊點(diǎn)在被破壞后不允許出現(xiàn)下列情況：
（a）虛焊- 通過目視焊點(diǎn)的內(nèi)部，焊點(diǎn)的內(nèi)部表面光滑，未出現(xiàn)明顯熔化結(jié)晶的跡象，如圖15所示。
（b）弱焊–通過目視焊點(diǎn)內(nèi)表面，焊點(diǎn)熔核存在明顯的熔化的結(jié)晶，但是未能撕出熔核凸臺(tái)，如圖16所示，則首先使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，焊點(diǎn)熔化結(jié)晶的面積是否滿足熔核直徑的要求，再使用顯微鏡進(jìn)行金相觀察，焊點(diǎn)母材的熔深是否在20%~80%的范圍內(nèi)，圖17所示。游標(biāo)卡尺和顯微鏡測量只要有一個(gè)方面不能滿足規(guī)定要求即判定該焊點(diǎn)為不合格焊點(diǎn)。
（c）內(nèi)飛濺-通過目視焊點(diǎn)的內(nèi)部，熔核金屬隨飛濺飛出，焊點(diǎn)熔核成為一個(gè)空洞，如圖18所示。
（2）機(jī)械性能
機(jī)械性能的判斷主要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的具體要求，通過機(jī)械性能的試驗(yàn)進(jìn)行判斷。
4、結(jié)束語
隨著汽車構(gòu)造越來越復(fù)雜和顧客對(duì)汽車的要求越來越高，焊接質(zhì)量的影響一直是顧客最為關(guān)注的要點(diǎn)之一，為了滿足顧客需求以及提升車身質(zhì)量水平，需要不斷的提高自身的焊接水平，升級(jí)和創(chuàng)新設(shè)備工具；車身強(qiáng)度才能得以保證，顧客安全才能得以保障。車身強(qiáng)度的好壞直接關(guān)系到顧客的安全，目前所有汽車廠商均將車身強(qiáng)度列為最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并不斷創(chuàng)新優(yōu)化，提高整車安全系數(shù)。但是，汽車行業(yè)的風(fēng)波始終不斷，“召回門”不斷上演；顧客的抱怨也更加的專業(yè)；汽車行業(yè)從業(yè)人員也要更加的從車身強(qiáng)度不斷加強(qiáng)細(xì)節(jié)的管理，加強(qiáng)人員的責(zé)任制與員工技術(shù)水平的培養(yǎng)；更要不斷優(yōu)化焊接強(qiáng)度管理方法，不斷的創(chuàng)新。
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