淺談商用車白車身點焊質(zhì)量控制

唐松

四川江淮汽車有限公司 四川省遂寧市 629200

目前焊接方法中主要分為熔化焊、壓力焊、釬焊，用于商用車白車身主要以壓力焊中的點焊和熔化焊中的CO2氣體保護(hù)焊為主；在白車身中又主要以點焊為主，占據(jù)了車身焊接的98%以上，CO2氣體保護(hù)焊主要作用為焊接板材總厚度為5mm以上地方需要對點焊后的位置進(jìn)行加強(qiáng)。所以車身強(qiáng)度主要取決于點焊焊點質(zhì)量。

1 點焊的定義

是屬于電阻焊的這一種，是將焊件裝配成搭接接頭，通過點焊上下部電極對被焊工件施加并保持一定的壓力，使工件穩(wěn)定接觸后，電流流經(jīng)工件接觸表面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種焊接方法[1]（如圖1所示）。

2 點焊質(zhì)量影響因素

在點焊過程中主要控制參數(shù)為：焊接電流、焊接時間、焊接壓力、電極頭端面尺寸4要素。

2.1 焊接電流對焊點質(zhì)量的影響

焊接電流對產(chǎn)熱的影響比電阻和通電時間大，它是平方正比關(guān)系，因此是必須嚴(yán)格控制的重要參數(shù)。（如圖2所示）當(dāng)焊接電流處于AB段時，所產(chǎn)生的熱量不足，此時不能形成有效的熔核，焊點的拉剪載荷較低且不穩(wěn)定；隨著電流的提高達(dá)到BC段時，焊點處的熱量急劇增大，形成尺寸為6-8mm熔核，同時焊點的拉剪載荷增加；當(dāng)電流過大處于C點以后時，焊點處熱量過大引起金屬噴濺，接頭性能反而降低。

圖1 點焊示意圖

圖2 拉剪載荷與電流關(guān)系

2.2 焊接時間對焊點質(zhì)量的影響

焊接時間是指電流脈沖持續(xù)的時間，它對焊點強(qiáng)度的影響和焊接電流相似，焊接時間怎家，熔核尺寸擴(kuò)大，但過長的焊接時間就會引起焊接區(qū)過熱、飛濺和搭邊壓潰等質(zhì)量問題。所以在選擇焊接電流與焊接時間時通常存在以下兩種關(guān)系：大電流、短時間（硬規(guī)范）；小電流、長時間（軟規(guī)范）[2]。軟規(guī)范、硬規(guī)范的選擇主要取決于焊接板材的總厚度：焊接板材總厚度大于等于4mm以上時，通常選用軟規(guī)范；焊接板材總厚度小于4mm以上時，通常選用硬規(guī)范。

2.3 焊接壓力對焊點質(zhì)量的影響

如圖3所示，當(dāng)電極壓力增大時，板件與板件的接觸電阻RC降低，焊接總電阻R降低，散熱加強(qiáng)，但總熱量減少，焊點的熔核也變小，甚至出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象；所以通常情況下，若電極壓力增大，為了保證焊點強(qiáng)度也會同時增加焊接電流或焊接時間。當(dāng)電極壓力降低時，板件與板件的接觸電阻RC增加，焊接總電阻R增大，但板件之間接觸不良，焊接過程中易出現(xiàn)金屬飛濺和燒穿現(xiàn)象。

2.4 電極頭端面尺寸對焊點質(zhì)量的影響

電極頭的端面尺寸決定著電流密度和熔核的大小，電極頭端面尺寸增加，焊接區(qū)電流密度減小，散熱增強(qiáng)導(dǎo)致熔核尺寸減小，接頭承載能力降低。在焊接過程中電極頭會產(chǎn)生一定磨損，從而使端面尺寸增加，因此我們在使用過程中要經(jīng)常對電極頭修磨，通常在焊接點數(shù)達(dá)到300-400點事要求進(jìn)行修磨電極頭一次，滿足電極頭端面尺寸為6-8mm，同時滿足焊點直徑為6±1mm，焊點呈圓形，無飛濺、毛刺等缺陷即可。

3 焊點質(zhì)量缺陷及控制方法

3.1 焊點質(zhì)量缺陷

在點焊過程中，將焊點質(zhì)量分為焊點強(qiáng)度質(zhì)量和焊點表面質(zhì)量。焊點強(qiáng)度質(zhì)量主要考評該焊點在承受拉剪載荷時的情況；焊點表面質(zhì)量主要包括：毛刺飛濺、扭曲不平整、騎邊焊、壓痕過深、焊點開裂、虛焊等（如表1所示）。

3.2 焊點質(zhì)量控制

3.2.1 焊點強(qiáng)度質(zhì)量控制

為有效保證焊點強(qiáng)度質(zhì)量，目前對焊點檢測主要采取樣件撕裂實驗、實物拆解實驗、焊點鑿檢實驗、樣件焊點拉伸實驗。因樣件撕裂實驗和樣件焊點拉伸實驗?zāi)苡行Х从澈附雍蠛更c質(zhì)量和焊點所能承受的拉剪載荷，且成本低廉，所以在日常應(yīng)用中最為廣泛。

圖3 焊接電阻

表1 焊點表面質(zhì)量缺陷

3.2.1.1 樣件撕裂實驗

選擇與車身實際板材材質(zhì)、厚度一樣的樣件，樣件規(guī)格為長180mm×寬30mm×板厚tmm，焊接時板件角度α為60°到120°之間，樣件搭接邊長度C=25mm，經(jīng)過撕裂實驗后得到D=6±1mm表示合格（如圖4所示）。若D＜5mm，調(diào)整工藝參數(shù)后重新焊接，直至合格；若D＞7mm，說明電極頭斷面尺寸過大，修磨電極頭端面尺寸為6-8mm后重新焊接，直至合格。

3.2.1.2 樣件焊點拉伸實驗

樣件焊點拉伸實驗對樣件板材要求與樣件撕裂實驗一致，板件按照180°搭接，搭接邊長度B=25mm，如遇到三層板焊接時，不同料厚板件搭接順序應(yīng)與車身實際狀態(tài)相同（如圖5所示）。經(jīng)過拉伸試驗后得到相應(yīng)的抗拉值（如表2所示）。

3.2.2 焊點表面質(zhì)量控制

焊點表面質(zhì)量控制主要以外觀檢驗為主：焊點直徑允許差±15%，同一直線段的焊點數(shù)允許差±5%，焊點間距允許差±15%；焊點壓痕小于0.5倍板厚，騎邊焊允許小于8%標(biāo)準(zhǔn)點且不連續(xù)；焊點表面不允許有裂紋、氣孔、飛濺、扭曲等[3]。

4 結(jié)語

點焊作為汽車白車身零部件和車身制造中的重要環(huán)節(jié)，對于點焊質(zhì)量的控制尤為重要。本文講述了焊接時間、焊接電流、焊接壓力、電極頭端面直徑分別對焊點質(zhì)量的影響，同時根據(jù)不同的板厚調(diào)整工藝參數(shù)，以保證得到最佳的焊點質(zhì)量。只要在日常的工作中嚴(yán)格按照上述內(nèi)容對焊點質(zhì)量進(jìn)行檢驗，相信白車身焊點質(zhì)量將得到有效保證。

圖5 樣件焊點拉伸試驗

表2 拉伸實驗抗拉力對照表