汽車白車身電阻點焊質量檢測關鍵技術及其發展趨勢

謝金良　崔世海

摘要：現代汽車制造行業，無論是用戶還是廠商，他們共同關注的一個焦點就是焊接質量，就目前情況而言，要保證焊接質量唯有依靠焊接設備，現在面臨的最大的困難就是檢驗的技術方法不夠簡便快捷。本文以當前焊接質量檢測中存在的技術問題為主要研究內容，為汽車白車身電阻點焊質量提出了評價體系，并針對焊點檢測技術的應用情況展開了分析闡述，詳細指明了檢測技術的發展趨勢，希望在行業間能有一定的參考價值。

關鍵詞：電阻點焊;檢測;白車身;質量

電阻點焊（簡稱點焊）是一種高質量、高效率、低成本的汽車指導工藝技術，目前是汽車白車身制造非常重要的一項工藝技術，一般情況下整車白車身將近有焊點4000～5000個。無論是汽車的扭轉剛度和強度、碰撞強度、彎曲等力學性能，還是裝配尺寸的精度都會受到點焊質量的決定性影響，因此為了保證點焊質量，就必須要對點焊進行嚴格的檢測。點焊是一個高度非線性、多變量耦合和多種隨機不確定因素的過程，焊點會在非常短的時間，且封閉的狀態下完成熔核，這一過程是無法觀測的，很難提取相關的信息，焊點的質量只能通過點焊過程中外部的信息特征得到間接的觀察，或是借助點焊后的破壞性試驗得到檢測結果。長期以來，點焊在技術方面存在的最大的困難就是缺乏快速實時、便捷可靠地檢驗技術方法。 本文以當前汽車白車身點焊質量檢測方面存在的技術問題為主要研究對象，針對電阻點焊質量提出了合理的評價體系，并針對焊點檢測技術的應用情況展開了分析闡述，詳細指明了檢測技術的發展趨勢，希望在行業間能有一定的參考價值。

一、點焊質量的檢測技術

破壞性檢測和無損檢測是焊點質量檢測的兩類主要的檢測方法，破壞性檢測法主要包含了金相分析法、破壞性拉剪法以及鑿檢法，這類檢測方法耗費的時間和精力較多，并且檢測結果比較滯后。渦流、X射線機紅外檢測等檢測方法都屬于無損檢測方法一類，但是這類檢測方法目前仍存在一定的技術缺陷，例如對環境要求嚴，檢測精準度不高等，受此影響均無法滿足消費者對產品日益提升的要求。

（一）超聲波檢測技術

在點焊過程中，超聲波信號能夠對熔核的特征進行有效的分析評估，將超聲波技術廣范的運用到各大汽車主機廠中，定時定量的對離線的白車身進行焊點質量檢測，進而促使白車質量得以切實的提升。超聲波檢測技術的原理是將系統發射出的電信號借助超聲波檢測探頭內的傳感器與機械信號進行轉換，對回波電信號進行采樣，再借助相關軟件根據相應的算法對地面回波間隔、有效回波數量、衰減率、最小增益最大中間回波峰值等參數進行讀取，參數分析的越多，得到的檢測焊點的分析也會更加精準。回波信號不同表示所檢測的熔核內部的特征、缺陷也是不同的。相比于其他的無損檢測技術，超聲波檢測技術在成本、檢測效率、操作以及對環境等各方面的要求方面都具有很大的優勢。

單探頭的超聲波檢測設備是目前市面上銷量最多的，這類設備不僅控制系統簡單，并且非常可靠，但是其缺點就是效率低，每次只能采集一個焊點的數據。超聲波實質上也是一種機械波，為了避免因不同介質傳輸時出現衍射、折射及反射等現象，在使用時就需要運用耦合劑使探頭和被檢測工件實現充分的接觸。

（二）壓痕檢測技術

當電極力作用在工件焊點位置時，焊點的表面就會出現一定的壓痕，如果壓痕太淺，說明熔核就很小;如果壓痕很深，就說明應力集中太大，造成了拉剪強度的降低，會嚴重影響焊件的美觀程度。由此不難看出，焊點熔核的形成過程能夠通過點焊電極壓痕的深淺反映出來，點焊的質量也會受到壓痕深淺的影響。當前汽車都在向著輕量化發展，因此車身的鈑金厚度逐漸降低，這也在很大程度上影響了壓痕深度的檢測精準度。

（三）點焊過程中的動態電阻檢測技術

點焊時兩電極之間的電阻即為動態電阻，通過電阻點焊原理可知，動態電阻在熔核形成過程中發揮著重要的作用。點焊工件大多是導熱、導電的，表面有氧化膜并且不太平整，點焊過程中受這些因素的影響，電阻的數值會發生較大的波動。當接通電源開始點焊時，受兩電極間高溫的影響，工件接觸點附件的金屬內部電阻會急劇增大，這時接觸點就成了吸熱集中區，熱量隨之增大對工件進行熔化，熔核產生。

通過研究發現，熔核的形成過程能夠通過動態電阻曲線得以反映，電阻曲線與熔核尺寸有著特定的對應關系，當得到一些電阻曲線的特征參數時，熔核的直徑也就能夠評估出來了。

二、點焊質量檢測技術的發展趨勢

制造業正在向著工業4.0的方向發展，當前正處于現代化互聯網技術和人工智能大發展的時代，在點焊過程中引入這些高新技術，將會為點焊質量檢測技術的提升提供新的突破口，對點焊質量的直接控制在不久的將來也會逐步實現，推動電阻點焊技術有一個新的提升。

（一）關鍵性能焊點區域的選取

整車白車身有6000多個焊點，對所有焊點進行檢查，不僅要面對龐大數據的采樣，同時還將耗費大量的時間和精力，這樣效率低下的檢測是不能在在線實時檢測的狀況下完成的。在工程期間，要優化模型，對車身的碰撞安全、剛度及硬度進行檢測后，將其結果與有限元仿真結合從力學角度對白車身進行檢測分析，選取白車身的幾個關鍵性能區域，例如大梁、前車體等進行焊點質量檢測，減少檢測樣本，提升效率，保證點焊質量，提升白車身整體質量。

（二）多參數智能測量與調整

未來點焊質量檢測技術發展的趨勢將是將多種傳感器技術精確測量和人工神經網絡等人工智能控制技術應用集成于機器人點焊系統中，進而研究開發出先進的測量和控制檢測質量的設備，為白車身點焊質量提供保證。

三、結論

綜上所述，雖然目前國內外對于電阻點焊接頭質量檢測技術的關注度都很高，有很多測量的方法，但是能真正應用到工業生產中的技術并不多，目前汽車生產線上還是依靠技術工人憑經驗判斷焊點的質量，還沒有一種能夠完成對所有焊點進行質量檢測的高水平的檢測手段。因此，焊接領域現在面臨的一個亟待解決的技術難題就是如何將現代傳感技術、職能控制技術以及計算機數據處理技術等應用到點焊技術的在線實時監測中，進而實現對點焊質量的實時控制。提升檢測裝置的效率、推動智能化，進而實現自動化、智能化、圖像化的點焊接頭表面形貌和熔核直徑檢測，這在我國制造業發展過程中無論是理論還是實用方面都是具有重大意義的。