不等厚度點焊工藝與接頭性能研究

馮樂海

一拖（洛陽）福萊格車身有限公司，河南 洛陽 471004

0 引言

電阻點焊是通過點焊電極對被焊工件施加并保持一定的壓力，通電加熱階段，電流通過電極間的接觸面，產生熱量，加熱工件達到熔化狀態，使工件穩定接觸，形成熔核。然后使焊接電源輸出的電流通過被焊工件和它們的接觸表面，產生熱量，升高溫度，使焊點在未完全冷卻前，冷卻結晶階段，工件局部熔化形成焊點熔核后，熔化接觸點局部形成焊點，在冷卻結晶過程中伴隨有相當大的收縮，達到將金屬工件焊接在一起的目的。

1 SPCC點焊的試驗條件及方法

試驗取該某個零件，它由厚度為15mm的沖壓SPCC板點焊制成，所采用的設備相同。另外再切一些試片進行點焊試驗，從該零件的不同部位上取3個焊點和6件已經點焊好的尺寸為25mm×175mm的試片，厚度0.7mm～1.2mm。由于零件尺寸的限制，如圖1所示：

圖1 驗試樣

2 電極加壓方式

由于試驗采用SPCC板比較厚，為了盡可能減少縮孔，熱裂等缺陷，在施加后鍛壓力的同時，后熱時間為180ms，接著對點焊接頭按照同樣的方法和標準進行金相分析、常溫剪切、常溫剪切拉伸疲勞試驗，對每組試片都施加后熱電流為23kA。

表1 點焊工藝參數表

3 點焊接頭性能分析

試驗在各參數下的點焊接頭的力學性能結果，見表2所示。

表2 焊點接頭力學性能

3.1 電流對接頭性能的影響

在焊接時間和電極壓力不變的情況下，中（1）、（2）、（3）組參數所示。隨著電流的增大，熔臺面積在不斷擴大，焊核的強度也在不斷的提高。隨著焊接電流的增大，但是此時仍然在焊核的中心熔合面上有很小范圍的局部未熔合，熱量在不斷增加，焊核的尺寸在逐漸增加，徑向厚度電在增大。在焊接電流為30KA時，焊核的成型比較好，形狀非常飽滿，當電流提高到36KA時，形狀近似橢圓，焊核徑向厚度幾乎達到了最大，但是焊核熔合直徑小而且顯而且焊核的直徑相比前兩組也有很明顯的增大，并且可以看到有局部未熔合，（3）組的點焊接頭的剪切強度和疲勞壽命也都要高于前兩組。

3.2 焊接時間對接頭性能的影響

接著在（3）組參數的基礎上，保持焊接電流和電極壓力小變，適當延長焊接時間，（4）、（5）組參數。可以看出相比上述（3）組點焊參數得到的點焊接頭的各項性能，尤其（3）組參數所得的接頭性能遠達到標準的要求。另外，使接頭性能反而下降。此時熔核尺寸和接頭的剪切強度有逐漸下降的趨勢，可查得SPCC在狀態下，焊核最低尺寸為5mm，這就說明此時由于焊接時的延長，尤其足疲勞壽命有了明顯的降低，此時焊核的焊核組織、熱影響區及焊核周邊母材也會發生不同程度的過燒，下降趨勢較為明顯。觀察這兩組點焊的接頭及其剪切斷口形貌，另外點焊所得接頭的剪切失效形式為沿焊核熔合面撕裂，發現焊點表面的壓痕由深了而且（5）組參數得到的點焊接頭進行剪剴撕開后，發現在此熔核接觸面邊緣處有大量的飛濺產生，產生了較多的剩余熱暈，使加熱過于強烈，引起了飛濺。點焊接頭的低周疲勞斷口的形貌和剪切斷口形貌相似，也是從熔合面處斷裂。

3.3 電機壓力對接頭性能的影響

為了能得到優化的參數，獲得較好的接頭性能，究表明電極壓力對電極間的總電阻及產熱有明顯的影響，尤其肘拉伸載荷影響更甚。接下來在（3）試驗參數基礎上，研電極壓力過大或是過小都會使焊點承載能力降低和分散性變大，僅改變電極壓力進行（6）組、（7）組試驗。可見在電極壓力為46KN時，總電阻和電流密度均減小，焊接散熱增加，由于增加的幅度小所以對電極間的總電阻和熱量沒有產生較大的影響，焊核尺寸在（3）組參數的點焊接頭基礎上有了小幅度的增加，因此當電極壓力為增大到46kN時，且接頭的剪切強度和疲勞壽命也都有了小幅的提高，使得接頭的性能有了很好的提高。三項指標都呈現上升的趨勢，反而更好的促進了對電阻熱的吸收，表現出比（3）組更好的綜合性能。但是如果繼續增大電極壓力，當壓力繼續增大時接頭的尺寸和機械性能反而叉都開始下降。

4 結論

在SPCC中頻電阻點焊過程中，點焊接頭的直徑對接頭的承載性能影響很大，必須保證一定的焊核尺寸。點焊內部的缺陷比如氣孔、裂紋、縮松等是影響接頭強度的另一個重要的因素。

[1]關紹康，姚波，王迎新.汽車鋁合金車身板材的研究現狀及發展趨勢[J].機械工程材料，2001(5).

[2]孫丹丹，李文東.車身是鋁合金的點焊焊接過程[J].山東內燃機，2005(1).