車身鍍鋅鋼板電阻點焊試驗與質量控制

余穗

摘要：文章探討了車用鍍鋅鋼板的電阻點焊技術，概括分析了影響電阻點焊質量的影響因素，并以通過設計試驗的方式來研究獲得最有焊接效果的電極帽、焊接電流和焊點數量之間的關系，得到了在試驗條件下采用鉻鋯銅電極帽為更優的結論。

關鍵詞：鍍鋅鋼板；電阻點焊；焊接質量控制；熔點焊核直徑；焊點數量優化

中圖分類號：TG453 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）18

1鍍鋅鋼板電阻點焊概況

電阻點焊是一類綜合了力學、熱學、電磁學和冶金學等學科的較為復雜的焊接技術，盡管電阻點焊已經有較長時間的研究，但仍然存在較多的技術問題需要解決。國內在這一方面的研究相對落后，尤其在對車用鍍鋅鋼板的電阻點焊技術方面的研究差距較為明顯。車用鍍鋅鋼板的電阻點焊質量控制也需要進一步提高技術水平。從現有的研究成果來看，對車用鍍鋅鋼板的質量控制主要從電阻點焊工藝的設計和參數優化、電極使用壽命、新型電阻點焊設備的研發、電焊過程的數字化仿真模擬以及對點焊過程中的質量實時監控與檢測等五個主要的方面來展開。本文將利用現有的研究成果結合車用鍍鋅鋼板的電阻點焊來展開研究，重點分析影響焊接質量的因素，并探討改進的技術措施。

2影響鍍鋅鋼板電阻點焊質量的因素分析

采用不同的焊接工藝會對鋼板的焊接質量產生不同影響，各焊接工藝的影響因素也不盡相同。從使用的頻率和實際操作中的經驗總結來看，對鍍鋅鋼板的點焊質量影響的主要因素有基本的三類：焊接母材、電極帽和工藝參數。這三類因素對焊接質量的影響方式各不相同，現分別概述如下：

2.1焊接母板對焊接質量的影響

焊接母板對焊接質量的影響主要和母板上的鍍鋅層數和母板厚度有關。在選定某種厚度和鍍鋅層數的母板后，可通過試驗方法來確定不同的焊接電流、焊接壓力、焊接時間和焊接質量之間的關系。不同厚度和鍍鋅層數的母板焊接特性應當以試驗為基礎來進行確定。

2.2電極帽對焊接質量的影響

電極帽對焊接質量的影響最主要的表現形式是點焊電極的失效問題，其原因在于電阻帽本身具有電阻而在焊接過程中發生軟化而失效，因此電極帽的質量對于焊接質量的影響是不能忽視的。

2.3工藝參數對焊接質量的影響

鍍鋅鋼板的焊接工藝參數較多，和焊接的時間、焊接壓力以及焊接的電流大小有關，這些因素和焊接質量之間是多因單果的關系，因此可以在通過試驗確定合理參數范圍的情況下來進行優化，以提高焊接的質量。

對于以上三個主要的影響因素，本文只針對在焊接過程中較常見的電極發熱軟化和磨損問題來展開討論，以模型試驗和優化參數的方式來探討點焊的質量控制。

3模型試驗

3.1概述

電極帽在點焊過程中的發熱軟化和磨損都是電阻點焊中的重要問題，容易導致焊接質量不穩定。電極帽的抗磨損程度和電極帽的材質有關，電極帽在點焊過程中的發熱情況主要和焊接電流大小有關。因此在電極帽的選材和電焊過程中的電流優化控制是控制點焊質量的關鍵步驟之一。本節中將以具體試驗的方法來確定電極帽的選材和電流控制范圍的問題。

3.2試驗方法

為降低試驗的難度和不確定性，焊接母板選用B型鍍鋅鋼板，而電極帽的型號選用鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽。試驗用焊接電流的強度從基準電流的90%起按2%作為步長遞增，當焊接電流強度達到基準電流的120%時停止遞增。對上述兩類電極帽分別設計兩組試驗，每組試驗選用不同的鍍鋅鋼板，第一組試驗的鋼板類型為2層0.7mm鍍鋅鋼板，第二組試驗的鋼板類型為3層0.7mm鍍鋅鋼板。兩組試驗中的焊點數量均為500個。在試驗中的焊接參數分別為：（1）第一組 焊接時間12cycles，焊接壓力2.1kN，基準焊接電流11kA；（2）第二組 焊接時間12cycles，焊接壓力2.3kN，基準焊接電流12kA。

3.3試驗結果

3.3.1第一組試驗結果

第一組試驗的配置為2層0.7mm鍍鋅鋼板+鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽。在鉻鋯銅電極帽一組的試驗中，隨著焊接電流的臺階式遞增，在電流遞增曲線的末尾段所完成的焊點質量下降明顯。具體而言，當焊接電流超過基準焊接電流的110%時，焊點質量明顯下降，主要表現為熔核直徑不符合要求，為弱焊，但焊接電流接近基準電流的120%時，焊點質量幾乎都不能滿足要求，多數表現為虛焊。從電極帽的磨損情況來看，當累計焊點數量達到70個左右時，電極端面開始出現斑點，隨著累計焊點數量的增加，斑點呈現出較為明顯的增長趨勢。在氧化鋁銅電極帽一組的試驗中，表現出的情況類似，在接近電流臺階末端時焊點出現弱焊、虛焊。在焊點累計數量達到100時電極帽的開始出現可辨別的斑點，隨著焊點數量的累計，斑點呈現明顯地增長趨勢，電極壓印也會逐漸增大。

3.3.2第二組試驗結果

第二組試驗的配置為3層0.7mm鍍鋅鋼板+鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽。在鉻鋯銅電極帽一組的試驗中，隨著焊接電流的臺階式遞增，在電流遞增曲線的末尾段所完成的焊點質量下降明顯。和第一組試驗中2層鍍鋅鋼板的結果相比，在相同的焊接電流遞增過程中合格的焊點數量更多，在接近電流遞增曲線末尾時3層鍍鋅鋼板的焊點熔核直徑要大于2層鍍鋅鋼板，且滿足要求的焊點數量要明顯多于2層鍍鋅鋼板。從電極帽的磨損情況來看，當累計焊點數量達到90個左右時，電極端面開始出現斑點，隨著累計焊點數量的增加，斑點呈現出較為明顯的增長趨勢。在氧化鋁銅電極帽一組的試驗中，表現出的趨勢和鉻鋯銅電極帽類似。

4熔點焊核直徑與焊點數量的優化

在第3節的模型試驗中，采用了多種的組合方式并得到了不同的結果，其中最關心的結果是熔點焊核直徑和焊點數量之間的關系。在這里采用多組數據進行熔點焊核直徑與焊點數量之間的關系曲線繪制，可得到鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽的試驗結果曲線。通過分析曲線可得出焊點熔核直徑和焊點數目之間的關系。

經過對比3層鍍鋅鋼板和2層鍍鋅鋼板的焊點質量，總體上3層鍍鋅鋼板的焊點質量要優于2層鍍鋅鋼板的焊點質量，且熔核直徑更大。在3層鍍鋅鋼板一組的試驗數據中分別選取在各焊接電流條件下最優的焊點數目，并繪制相應曲線，即可得到鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽在不同的焊接電流強度和最優焊點數量之間的關系曲線，通過該曲線可獲得焊接電流和最優焊點數量之間的對應關系，從而可為焊接質量的控制提供定量參考。

在此基礎上，再通過對比鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽的磨損程度來選擇最優的電極帽類型，從而可確定最后電極帽選型。從電極帽的磨損情況來看，在相同的焊接電流和焊點數量條件下，鉻鋯銅電極帽的磨損程度要小于氧化鋁銅電極帽的磨損程度，在經過修復后可繼續使用。

綜合來看，選用3層鍍鋅鋼板作為母材和鉻鋯銅電極帽是最優的選擇。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）