汽車點焊缺陷分析與防治措施

羅美菊

（柳州市交通學校，廣西 柳州545007）

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汽車點焊缺陷分析與防治措施

羅美菊

（柳州市交通學校，廣西 柳州545007）

摘要：點焊是一種生產制造工藝，尤其被廣泛應用于現代汽車制造業及其它高科技產業與領域。汽車點焊的質量直接影響著汽車的整車質量，決定了汽車的整體結構剛度和完整性。就汽車車身電阻點焊常出現的點焊缺陷進行分析并提出防治措施。獲得好的點焊質量對保證汽車車身質量具有非常重要的意義。

關鍵詞：電阻點焊；缺陷分析；防治措施

電阻點焊作為汽車制造中的一項重要工藝，具有加熱時間短、熱量集中、熱影響區窄、產品變形小、操作簡單、不使用外加焊接耗材、焊接成本低等優點，主要用于汽車制造中的薄板焊接，如應用于車身底板、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用到了電阻點焊，通常一輛汽車上約有3000～6000個電阻點焊焊點。汽車焊點質量直接關系到汽車的質量，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。

電阻點焊作為汽車制造的一項基本工藝，技術較為成熟，但仍存在一些問題，因為電阻點焊在焊接時電流強度、電極壓力、電極形狀、工件的材料和厚度、電流作用時間等參數都會影響到焊接質量，參數設置不合理會影響點焊質量，導致出現虛焊、燒穿、點焊壓痕過深、未焊透、表面噴濺等點焊缺陷。焊接質量還會因為某些焊接工藝因素發生波動，焊接操作者操作方法，也會影響點焊焊接質量，方法不正確也會出現點焊缺陷。為了減少點焊缺陷，本文從影響電阻點焊的相關參數、工藝出發，分析產生點焊缺陷的原因并提出相應的防治措施。

1　電阻點焊的基本原理

1.1電阻熱的產生

電阻點焊是利用電能轉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，在工件內部形成熔核。斷電后熔核在電極壓力作用下凝固結晶，形成點焊接頭（如圖1所示）。電阻熱Q是電阻焊的熱源。

式中：

Q為產生的熱量（J）；

I為焊接電流（A）；

R為電極間電阻（Ω）；

t為焊接時間（s）.

圖1　點焊示意圖

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，又會焊穿或焊壞工件。Q值正好時，才會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。

當工件和電極已定時，工件本身的電阻取決于它的電阻率ρ，ρ是一個重要參數，且會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，電流對產熱的影響比電阻和時間兩者都大，它是平方正比關系，因此是必須嚴格控制的重要參數。

1.2.3電極壓力的影響

電極壓力對兩電極間總電阻R有顯著影響，隨著電極壓力的增大，R減?。≧2-F曲線圖3）。此時焊接電流雖略有增大，但不能影響因R減小而引起的產熱的減少。因此，焊點強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系曲線

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

圖4　焊接熱量和壓力的關系曲線

1.2.4焊接時間的影響

為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內可以互為補充。為了獲得一定強度的焊點，可以采用大電流和短時間，也可以采用小電流和長時間。選用條件，取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。

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熱性關系著熱量的產生和散失，因而電極的形狀和材料對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，焊點強度將降低。在焊接過程中，要及時修磨或更換電極頭。

1.2.6工件表面狀況的影響

工件表面上的氧化物、污垢、油和其他雜質增大了接觸電阻，過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產生飛濺和表面燒損。所以焊接前要清理工件表面雜質。

2　汽車點焊缺陷分析及防治措施

2.1虛焊

虛焊是汽車車身點焊中常見的一種現象。在焊接過程中，虛焊是指焊點熔核直徑小于要求的最小值、焊點發白，主要表現在焊接區域內產生電阻熱量不夠，以致沒有形成焊核。虛焊直接影響焊點強度，使汽車結構件連接強度不夠。根據電阻熱公式（1）可知，影響發熱量大小的主要因素是I、t及R.焊透率與I、t成正比關系，隨著I、t的增加，焊透率增大。但是，過大的I、t將會產生深坑、飛濺、燒穿等，使焊接接頭疲勞強度大為降低。壓力過大，接觸電阻減少，發熱量不足，焊透率降低。

產生虛焊的原因是多方面的，具體概括為以下幾點：（1）焊接電流小。焊接參數配比不合理，焊接過程中電流損耗大，電極水冷不良等。（2）焊接時間過短，壓力不足，產生熱量小。（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熱的減小。（4）電極頭接觸面積增大。形成的焊核直徑也會增大，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，都會導致分流，使焊接電流減小，焊點加熱不足，從而產生虛焊。（6）工件表面存在雜質。工件表面有油污或氧化膜鐵銹等雜質，使工件之間的間隙增大，導致通電不良，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。加強冷卻，改換導熱好的電極材料。（3）根據實際條件，綜合考慮其他因素，適當的選取I、t、d及F，使剛好不出現飛濺為臨界值獲得良好的焊接質量。（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。（6）改進操作方法，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）是指在焊核發生穿孔的現象。燒穿會導致焊件表面質量差，焊點的強度下降。

圖5　焊點燒穿

造成燒穿的原因：焊接電流過大，焊接時間過長，對焊件加熱過甚，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，也會由于電流過度集中造成板材焊點燒穿的現象。

防治措施：調整焊接參數（減小電流，縮短焊接時間），修整電極，使其達到工藝要求。

2.3點焊壓痕過深、表面過熱、焊透率過大

點焊壓痕過深、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，通電時間過長，電極壓力小，電極冷卻條件差。依據電阻熱公式，、值變大，電極壓力小，值變大，則電阻熱值變大，造成表面過熱，點焊壓痕過深。過深的壓痕使車身焊點強度明顯降低，接頭力學性能降低，生產過程中應采取相應的防治措施來避免或減少點焊壓痕過深等點焊缺陷的產生。

圖6　點焊壓痕過深、表面過熱、焊透率過大

防治措施：調整焊接參數（減小焊接電流，減少焊接時間），加強冷卻，修整電極，改換導熱好的電極材料。

2.4未焊透

點焊過程中，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。未焊透缺陷對汽車車身焊接接頭強度不利，焊點接頭未熔合，導致兩塊板受力分離，造成危險。

未焊透出現的原因：焊接電流小，通電時間短，焊件加熱不足，導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：調整焊接工藝參數（選用較大的焊接電流，加長焊接時間），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

在點焊過程中，由焊件貼合面或電極與焊件表面間噴出微細熔化金屬顆粒的現象被稱為“點焊飛濺”或“點焊噴濺”。表面噴濺會影響工件表面質量，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），表面噴濺會降低工件抗蝕性能。

圖7　焊點毛刺

表面噴濺產生的原因：點焊時電極壓力過小，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　結束語

在汽車電阻點焊過程中，難免會出現點焊缺陷，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焊缺陷的產生，提高焊點的質量，提高生產效率?？刂破圏c焊缺陷的產生，對保證汽車制造質量很有幫助。

參考文獻：

［1］何鉅熾.汽車車身焊接［M］.北京：電子工業出版社，2014.

［2］劉春玲.焊工使用技術手冊［M］.合肥：安徽科學技術出版社，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：U466

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）03-0105-04

收稿日期：2015-12-04

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