汽車白車身電阻點焊工藝及常見故障模式分析

徐軍

（海斯坦普汽車組件（東莞）有限公司 523000)

0 引言

在我國大部分汽車制造企業或相關公司中，高級技術員工往往是通過沖壓成型的零件焊裝而最終完成車身制作。電阻點焊因其成本低、污染小、低耗、技術可靠、效率高、適用于大批量生產、自動化程度高、焊接變形小、易操作及不需要填充材料等優勢，成為了車身電阻點焊的主要方法。由于點焊過程影響因素多且相當復雜，加之焊接過程瞬時性以及熔核在相應的焊接過程中不可預見性，給點焊工藝帶來了較大的問題與影響。

1 電阻點焊工藝概述

1.1 電阻點焊工藝簡介

接頭由焊件組合而成，并在下電極與上電極兩者之間不斷擠壓。電阻熱是通過相應的電流產生，并將焊接區域進行加熱，使焊接區域達到高溫塑性或局部熔化狀態。焊接熔核通過電極機械力和熱量的共同作用形成，電阻點焊也就是由此而來[1]。焊接常用設備分為固定座式焊機、懸掛焊機及焊接機器人。

1.2 電阻點焊焊接的運用及優點

電阻點焊具有焊接變形小與焊接效率高的特點。利用點焊機電阻點焊進行鋼筋交叉的相應焊接，可形成骨架或鋼筋網片，從而取代人工綁扎操作。人工綁扎與電阻點焊相比，電焊具有整體成品性好、高功效、低成本、易實現自動化生產、節約材料、節約勞動力以及作業條件好等優點[2]。電阻點焊廣泛運用于線材焊接、沖壓結構焊接以及4 mm以下的薄板焊接，是現階段汽車白車身零部件連接的主要焊接工藝。汽車白車身一般由300～500個薄板沖壓件焊接而成，其中電阻點焊數量多達3 000～6 000個。

1.3 電阻點焊焊接相關原理及工作過程

電阻點焊是將鋼筋的橫截面放置在點焊機的上、下2個電極之間，加熱到一定溫度后熔化，然后在交叉處焊接鋼管（圖1）。焊接接頭的熔深必須滿足下列要求：熱軋鋼筋的厚度在冷拔鋼材料和低碳鋼絲焊接點直徑的30%～45%以內；壓痕深度為30%～35%的低軌地鐵線路；電阻焊的焊接過程是電弧焊、停止和保持焊接的循環過程預壓[3]；焊接可靠、有效與合格，是焊接件焊接的核心。

圖1 電阻點焊相關原理

1.4 電阻點焊焊接工作過程

通電工藝與焊接電阻點焊焊接，保持有效停止的過程循環，合格的點焊焊接將在焊接工件間形成可靠及合格的尺寸。在這個階段，電極頭逐漸加壓到穩定的過程中，受外力擠壓工件產生塑性變形，并且在物理部分之間形成接觸點，這降低了接觸電阻，并增加了電導率交叉。同時，通過公式Q=I2Rt計算發熱量，電阻在機械強度和熱阻的共同作用下形成熔核和塑性環，焊接芯的尺寸達到所需尺寸[4]。在這個階段，電流被切斷，電極頭被連續加壓。

2 點焊常見故障模式分析

焊點焊接質量缺陷及焊點表面缺陷是電阻點焊故障的2種主要模式，汽車車身的焊接強度受焊點焊接質量直接影響，造成汽車零部件脫落或車身異響等情況發生。汽車車身外觀面的感知質量則是因為焊點表面缺陷而產生的主要影響，對使用者還會造成一些不必要的風險。下文將結合實際情況，對焊接質量中幾個常見故障模式進行針對性的分析與研究。

2.1 電極頭端面尺寸

焊接件的厚度直接決定了電極面的尺寸，6～8 mm是一般端面電極頭的長度。使用電極頭時，電極的磨損和塑性變形將改變電極正常尺寸，甚至影響到焊接件的使用。比如電極壓力的增加、焊接區的過熱、接觸面的減小、塑料環尺寸的減小、焊縫過多的缺陷、熱濃度的增加以及電流密度的增加，會導致過度飛濺、壓痕和尺寸熔核不達標[5-6]。另一方面，會導致電流密度減小、接觸面積增大和加速散熱。

2.2 電極頭壓力

焊接電極的3個主要參數是通電時間、通電電流與電極頭壓力的大小而產生的制約或影響。電極頭的壓力值是通過在生產過程中，固定壓力焊接設備值來制作的，電極頭壓力值主要受焊接設備和氣

路設備的影響。焊接區的塑性變形程度和面積減小，難以形成穩定的塑性環。

2.3 通電電流

通電電流主要受焊接設備、工廠電壓電網和線路通電影響。熔核尺寸偏小，焊接區域熱量減小，嚴重時將導致虛焊無熔核。熔核尺寸偏大，會導致焊接局部熔化劇烈、總體區域過熱、產生飛濺、過深壓痕、擊穿等焊接缺陷。通過焊接參數在巡檢或生產前對面板進行相應的參數設置，確認電流輸入與工藝要求是否完全符合，并對焊點進行全破或者非破確認。采用電流表定期進行實測電極電流通電檢查，每月進行一次焊點監控，每周進行一次關鍵通常焊點監控。

2.4 通電時間

焊接設備直接對通電時間造成影響，焊接區域熱時間增加，會出現較大而粗放的晶粒，焊點承載能力下降，形成環形裂紋導致表面發黑。熔池過快凝結，導致其區域時間影響減少，熔核尺寸偏小且形成夾渣氣孔，甚至出現虛焊無熔核。通過焊接參數在相應的巡檢前或生產前對面板進行設置，對其工藝要求與輸入時間進行嚴格審查，檢驗其是否相匹配；采用電流表定期進行電極壓力的檢測與實際操作，并對焊點全破或者非破進行確認；頻率必須嚴格進行調控把關。

3 結束語

選定合適有效的電極頭進行設計，并從中對其電阻點焊的焊接工藝與質量進行充分了解，采用經合格驗證的參數焊接。生產過程中監管手段也是必不可少的，必須嚴格進行調控與技術人員的把關，才能保證電阻點焊的焊接穩定性及相應的焊接質量。本文對汽車車身電阻點焊工藝及常見故障模式進行了相應的分析，對電阻點焊的工藝質量與故障模式的解決，有著一定程度的理論依據和實際意義。