微車試生產階段的焊接質量控制

呂金柱

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

焊接控制一直是國內外學者廣泛研究的課題。由于微車試生產中影響焊接的因素眾多，使得焊接質量控制較為復雜。本文簡單闡述了微車試生產過程中焊接質量控制的一些方法。

1 微車試生產焊接特點

根據微型汽車低成本運行的生產特點，決定了傳統的電阻點焊是微型汽車車身焊裝工藝的主要焊接方法。焊接質量的好壞直接影響到車身的強度及車身外觀質量。電阻點焊過程中受到眾多偶然因素的影響，如零件表面狀況不良、電極磨損、零件間搭接間隙的變化、焊接參數（電流I、時間t、壓力Fw）的波動等。因此，必須對電阻點焊的生產過程實施全面的監督和檢驗，以保證焊接質量。

在產品開發流程里，試生產階段主要指：OTS（工裝樣件）階段、NS（非銷售）階段和S（可銷售）階段。在這3個階段，零件配合狀態、工裝夾具調試狀態以及焊接設備的選用，都會有所區別。因此，焊接質量要求、過程控制方法也有所不同。

2 試生產焊接質量目標

焊接質量目標在產品開發的前期就已經確定。在微型車里，把白車身總成焊點合格率，作為焊接主要質量目標。白車身總成焊點合格率主要以破壞性試驗后看熔核大小來衡量。焊接質量目標分階段如下：

2.1 OTS及NS階段

焊點必須同時滿足下列條件：

（1）關鍵焊點合格率為100%，一般焊點合格率≥95%；

（2）同一焊點樣式內的焊點合格率≥90%，且兩個不合格焊點間，至少間隔3個合格焊點；

（3）端部焊點必須為合格焊點。

2.2 S階段及SORP（正式生產）后

（1）關鍵焊點合格率為100%，一般焊點合格率≥98%；

（2）同一焊點樣式內的焊點合格≥90%，且兩個不合格焊點間，至少間隔3個合格焊點；

（3）端部焊點必須為合格焊點。

3 OTS階段焊接質量控制

3.1 OTS階段存在影響焊接的主要因素

（1）零件之間搭接狀態不好。在OTS階段，大部分零件的模具還未達到最佳狀態，部分零件還存在手工調整等，零件配合狀態不好，存在離空現象（如圖1）。

（2）工裝夾具未調試好。在OTS階段，工裝夾具剛加工裝配完成，沒有經過調試，這樣就會存在夾具與零件離空，夾具夾不緊零件（如圖2）。

圖1 零件離空

圖2 夾具夾不緊零件

（3）焊鉗與夾具干涉。焊鉗與夾具干涉會產生焊接分流現象，影響焊接（如圖3）。

圖3 焊鉗與夾具干涉，產生分流

由于上述3大因素影響，為保證焊接牢靠性，本階段焊接參數的設定值，就必須比常規生產時要大。因為影響的因素大小不同，一般情況下，焊接電流比常規大0.6～0.8 kA，焊接時間長2～4周波，電極壓力大0.3～0.5 kN不等。以0.8mm板厚低碳鋼的焊接參數為例，焊接參數的設定如表1。

表1 0.8mm板厚焊接參數

OTS階段焊接，存在大量不穩定的影響因素，所以需要對焊接過程質量采取特殊的控制和檢驗頻次。焊點的檢驗方法，有無損檢驗和破壞性檢驗。根據微車生產要求，無損檢驗采取的是焊點非破壞性檢查，破壞性檢驗采取的是焊點撕開檢查。

3.2 焊點非破壞性檢查

規定對試生產階段車輛，每一臺車均做非破壞性檢查。非破壞性檢查操作方法（如圖4）：

（1）目視檢查焊點表面質量；

（2）將專用的鑿子在距離焊點3～10mm處插入一定的深度（與被檢查的焊點平齊)；

（3）沿焊接方向上下約30°扳動鑿子，以檢查焊點是否牢固；

（4）拔出鑿子，用錘子將鑿檢部位調整還原。

圖4 鑿檢方法

對無法鑿檢的焊點，如鑿子無法達到的焊點和車身外表面，平整度要求較高的焊點（包括銅板焊接）則用試片檢驗代替鑿檢。

方法：用焊鉗在2片約150mm×45mm的試片上焊接出一個焊點，然后把試片撕開，檢查熔核的大小，判斷焊點是否合格（如圖5）。

圖5 試片檢查焊點

3.3 焊點破壞性檢查

OTS階段每一批次造車，均選取一臺白車身進行全車焊點破壞性檢查。

利用液壓張力鉗或氣動鑿子，將所有焊點全部撕開。如在一件母材上留下撕洞，在另一件母材上附有熔核，且熔核尺寸符合標準要求，則此焊點合格，否則為不合格。可借助游標卡尺或直尺對熔核尺寸進行測量。根據焊點破壞性檢查結果，對不合格焊點（虛焊、脫焊）的焊鉗進行焊接參數的調整。

圖6 焊點破壞性檢查

4 NS階段焊接質量控制

經過OTS階段零件的整改、工裝夾具的調試和焊接設備的優化，到了NS階段，影響焊接的因素就相對減少。如果說OTS階段是以焊接牢固為目標，NS階段則是重點解決焊接表面出現的問題，如焊點扭曲、飛濺、噴濺等。

4.1 焊點扭曲

焊點扭曲產生的最主要原因，是電極與零件不垂直。一般扭曲角度大于25°即判斷為不合格焊點（如圖7）。解決焊接扭曲的方法，是擺正焊槍的焊接角度，保證電極與被焊接零件垂直，需要時可采取適當的輔助措施，來保證焊接角度。

圖7 電極與零件不垂直，引起焊點扭曲

輕微的焊點扭曲，在車身外觀焊點也是不允許的。對外觀焊點焊接，可采取增加銅板的方法。增加銅板的焊點對應的焊鉗焊接參數（主要是焊接電流）要適當增大，以不產生飛濺為準。銅板不僅可以防止焊點扭曲，還可以防止深的壓坑等（如圖 8）。

圖8 增加銅板焊接，焊點平整

4.2 飛濺

飛濺按產生時期，可分為前期和后期兩種；按產生部位，可分為內飛濺（處于兩焊件間）和外飛濺（焊件與電極接觸側）兩種。

前期飛濺產生的原因，大致是焊件表面清理不佳，或接觸面上壓強分布嚴重不勻，造成局部電流密度過高，引起早期熔化，此時因無塑性環保護，必發生飛濺。

防止前期飛濺的措施有：加強焊件清理質量，注意預壓前的對中。有條件時可采用漸升電流或增加預熱電流來減慢加熱速度，避免早期熔化而引起飛濺。

后期飛濺產生的原因，是熔化核心長大過度，超出電極壓力有效作用范圍，從而沖破塑性環在徑向造成內飛濺，在軸向沖破板表面造成外飛濺。這種情況一般產生在電流較大、通電時間過長的場合。可用縮短通電時間及減小電流的方法來防止。

NS階段焊接過程質量控制方法和OTS階段基本一樣：非破壞性檢查、破壞性檢查。NS階段增加了車身Audit檢查。

（1）非破壞性檢查。和OTS階段一樣，每一臺車均做非破壞性檢查。

（2）破壞性檢查。根據OTS階段破壞性檢查結果的好壞，NS階段做1～2臺白車身破壞性檢查，若干零部件破壞性檢查。

（3）車身Audit檢查。在每批次生產的下線白車身里抽取1臺拉到車身Audit區，由Audit檢驗員對白車身進行焊接、表面、裝配尺寸等的檢查（檢查表見表2）。

表2 微車試生產階段Audit評審報告

5 S階段焊接質量控制

經過OTS和NS階段的對焊接質量的控制，到了S階段，焊接質量已經達到要求。S階段對焊接質量的控制，主要是防止發生焊接參數的不穩定而出現變異的情況，同時也要控制飛濺、裂紋、縮孔等缺陷的產生。

S階段焊接過程質量控制方法，繼承NS階段的控制方法：

（1）非破壞性檢查。和NS階段一樣，每一臺車均做非破壞性檢查。

（2）破壞性檢查。做1臺白車身破壞性檢查。

（3）車身Audit檢查。每批次或每天抽取1臺車進行Audit檢查。

6 結束語

焊接過程是一個非常復雜的過程，只有根據不同的焊接狀態，采取不同的焊接工藝參數范圍，采用不同的控制方法，才能達到其控制目標。

[1]陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]朱正行，嚴向明，王 敏.電阻焊技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

[3]趙熹華，馮吉才.壓焊方法及設備[M].北京：機械工業出版社，2005.

[4]楊握銓.汽車裝焊技術及夾具設計[M].北京：北京理工大學出版社，1996.