電阻點焊品質穩定性的控制方法

陳科羽，黎 麗

（1.吉凱恩車輪（柳州）有限公司，廣西 柳州 545007；2.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

從上世紀80年代前的車架式車身，到現在整體式車身的普及，汽車車身不再有厚重鋼板制造的車架，而是成為由薄鋼板經過沖壓加工、焊接的一個整體。在現代車身制造中，大量應用了電阻點焊。

電阻點焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并施以電流，利用電流流經工件接觸表面及鄰近區域產生的電阻熱效應，將其加熱到熔化或塑性狀態，使之形成金屬結合的一種方法。

1 電阻點焊目前存在的缺點

我國目前的大部分電阻點焊，都存在如下一些缺點：

（1）目前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接品質只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗來檢查，以及靠各種監控技術來保證。

（2）點、縫焊的搭接接頭，不僅增加了構件自身的總質量，且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強度和疲勞強度均較低。

（3）設備功率大，機械化、自動化程度較高，使設備成本較高，維修較困難，并且常用的大功率單相交流焊機，不利于電網的平衡運行。

2 對汽車車身電阻點焊的品質測評

要想控制電阻點焊的品質穩定性，必須想辦法克服存在的缺點。先簡單介紹一下電阻點焊的標準，根據通用公司GM4488M焊接標準，對于汽車車身電阻點焊的焊接品質評判，主要通過下述3個方面進行：

（1）對焊點外觀進行目測；

（2）對焊點進行剝離的破壞性試驗檢查；

（3）超聲波探傷。

目前對焊點的強度檢測，主要限于前兩方面的評測。由于第一種檢測方式，不能真正監測焊點強度，故國內大多數汽車產業都使用第二種方式檢測焊點強度。采用超聲波探傷的方式對焊點進行檢測，還處于探索發展階段，但卻是未來檢測發展的方向。

焊點剝離試驗中，焊點強度品質狀態評測示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 合格焊點示意圖

圖2 不合焊點示意圖

從圖中可以看到，兩塊點焊后的母材在外力拉開后，一塊母材的焊點處被撕裂拉斷方為合格。

很多汽車行業的焊接品質標準為：在項目啟動階段，焊點強度合格率要達到98.5%，在全正式工裝能力生產階段，要達到焊點強度合格率99.5%。一輛轎車整個車身4 000～5 000個焊點，即整個車身要求不合格焊點不得超過20個。

同樣，對于檢測整個車身焊點強度合格率時，需要對將近5 000個焊點全部破壞剝離，會需要較高的勞動強度和造成高成本的支出，所以對電阻焊質量監控的其他方法，也在積極地尋找開展。

隨著國內汽車產業的不斷發展，各大汽車整車制造廠對焊點合格率要求越來越嚴，有些甚至達到了一旦發現有一個焊點脫焊或虛焊，就會采取將大批量的零件完全破壞，用焊點剝離試驗的方式進行處罰與監控。

但無論花費多少成本，對成品零件進行焊點全破壞性剝離試驗進行檢測，都是一種事后的做法，不能從根本上解決焊接品質不穩定的問題，很難得到想要得到的高品質產品。故真正能對焊點質量穩定性控制的方法，是作用于過程的方法。

3 焊點品質穩定性的控制方法

根據長期的經驗積累，下面介紹在正常情況下，焊點品質穩定性的控制方法。

3.1 監測電阻點焊機的輸入參數

監控輸入參數最簡單的方法，就是查看電阻點焊機控制箱上的實時參數。在點焊機工作前，首先要設定好要達到的參數，一般來說，焊接固定材質與板厚的材料，其點焊參數是一定的，且對于焊接輸入參數的控制，一定要把握好以下幾個原則：

（1）焊接控制箱，采用有資格的專人負責控制，一般情況下，不建議由操作者進行更改，在焊接參數調整時，要有驗證記錄；

（2）焊接參數的選定需要有個清單，規定哪幾種常用材質和厚度的材料，使用某個范圍的焊接參數為最適宜參數；

（3）焊接控制箱參數的監控，至少要做到每1～2h，由相關人員進行監控1次，并記錄下當時各種參數。

在做好以上監控的基礎上，每個公司必須要建立起的是發現相關問題時，有應對的計劃，并由應對的負責人進行管理控制。

若只是控制好焊點的輸入參數，這并不能控制好焊接質量穩定性，更重要的一點是，要控制住焊機的輸出參數。

3.2 監測電阻點焊機的輸出參數

一般輸出參數的監控，主要使用二次電流表等設備在焊接電極頭處進行讀數監控。監控輸出參數的重要要點：

（1）二次電流表監控焊接參數同樣至少要做到每1～2 h檢查1次，并做好相應記錄；

（2）在一天之中的不同時間段，由于電網用電量強度不同，根據實際經驗數據，需要對應使用不同的參數值；

（3）在確認了相應時間段的輸出參數后，將對應時間段的輸入參數相應更改，并進行監控。

輸出參數的監控更為重要，因為每臺電阻點焊機的參數控制箱，輸出的參數與輸入參數并不一定是一致的，若只控制輸入參數，并不夠，還要在控制以上參數后，在制造過程中，其他幾點還是需要監視的。

3.3 焊接過程的實物驗證

為確認焊接過程中的焊接穩定性，除了僅僅監視焊接參數，并不能證明焊接出來的結果就一定符合要求，還必須要求對焊接結果進行確認的監控過程，就是必須進行焊點剝離試驗，定期驗證焊接結果，其中需要：

（1）在開班前，必須使用試片進行焊點全破壞剝離試驗，驗證焊接的效果；

（2）在焊接第一件產品后，在此產品上任選1個焊點進行非破壞性試驗，確認在焊接產品后焊接品質符合要求；

（3）此后，每1～2 h必須隨機抽取一件產品，進行焊點非破壞性事件驗證，以驗證焊點強度品質；

（4）對于大批量生產線上生產產品，根據每種產品成本，一般以1個月或1個季度為頻次，隨機抽取1件產品進行焊點全破壞性試驗，以驗證最終產品焊接的穩定性。

圖3 焊點非破壞性試驗方法

另外，根據長期現場點焊實際經驗，由于較多焊點強度問題，主要出在焊接板材間隙過大以及點焊電極頭磨損未發現等原因，故另外在焊接過程中還需監控另一重要現象。

3.4 焊接工藝的監控

（1）在焊接過程中，至少在1～2 h內，需要對焊接電極帽是否磨損進行確認，并做好確認記錄；

（2）對需要相互焊接的板材間的間隙問題，焊接操作者與質檢人員需要每批次焊接時至少確認一遍，一般較適合點焊的板材間隙≤2mm；

（3）焊接板材表面狀態檢查。焊接操作者與質檢人員同樣需要對焊接板材表面狀態進行定期檢查，避免出現焊接板材表面有焊渣、鐵屑等甚至其他絕緣雜質沾附板材表面造成焊點強度不合。

所以，簡單地說，我們日常的控制，也可以大致把這幾個主要因素作為重點控制對象，若控制好了，可以有很好的效果。

4 焊接工藝措施的保證

為達到品質控制的目的，需通過一些焊接工藝措施來加以保證，這方面的控制方向簡述如下：

（1）確保兩焊接零件配合間隙不能太大，一般電阻點焊焊接配合間隙在0.5～2 mm，故通過對沖壓件的控制，要求型面復雜零件需制作檢具，并且需檢測到相關配合型面，依照定期的由管理層對生產單元進行逐層審核等方式，確保沖壓過程受控，穩定配合沖壓件的型面尺寸；

（2）對工裝以及設備的定頻次點檢，降低因設備老化對生產產生的直接影響，將設備出現的問題，做相應的應急計劃，將設備問題對品質產生的影響降到最低；

（3）對焊接參數嚴格保護，并且定期進行確認，采用對焊機控制箱進行隔離保護，不允許非相關專業人員對焊機參數進行調整，定期采用二次電流表等儀器，定期對焊機的輸出參數進行檢測，以此保證焊接參數的穩定與有效性；

（4）要確保焊接產品能夠一直按照上述這3點的要求，以定期抽取實物進行焊點全破壞試驗。對焊接的實物品質進行監控，管理層要做好分層審核等方式，確保品質過程是受控的。

5 結束語

以上是對電阻點焊品質過程控制總結的一些方法。其實對焊接品質影響很大的是焊接設備輸出電流的穩定性，根源問題還是在焊機的能力。之前所說，整個電網的不穩定性，在實際生產中是很難控制的，所以才在實際生產中采取了以上品質過程控制方法，來控制品質的穩定性。但若能通過焊接設備解決電網不穩定對焊接造成的影響問題，將能更好地提高電阻點焊的品質穩定性。

目前國內外對焊機的研究逐漸發展，主要還是針對焊機控制器進行研究，以找到能更穩定輸出電流的控制器。而到目前為止，現在的電阻焊控制器，類似逆變電源控制器，已經逐步成熟。

目前，在國內對逆變電源電阻點焊機的研究，也已日益成熟。國內幾大汽車廠陸續開始推行使用中頻逆變電阻點焊機，都得到了很不錯的效果。當然不管使用何種焊機，對電阻點焊品質穩定性的實現，都應包括上述的工藝方法與控制方法。所以，未來計劃在類似中頻逆變電阻點焊機等新式電阻焊機中，繼續探索運用控制過程品質的方法，控制焊接品質的穩定性，是我們未來工作繼續努力的方向。

[1]徐國成，陳大軍，谷曉鵬，王 亭.電阻點焊工藝參數實時監測系統[J].監測技術，2009，（9）：28-30.

[2]劉照偉，楊立軍，史彩云，董天順.電阻點焊質量監控技術的發展現狀和趨勢[J].電焊機，2006，（9）：10-12.