電阻點焊在客車車身焊接的應用及研究

劉輝 孫建鋒

摘 要：主要論述了電阻點焊技術的焊接原理、影響焊接質量的主要因素及控制措施，介紹了電阻點焊常用的電極材料，常用的雙面點焊及單面點焊設備在客車車身及零部件焊接中的應用。

關鍵詞：客車電阻點焊;單雙面點焊;

前言

電阻點焊因其低成本、自動化程度高等優點一直為乘用車的主要焊接方式。但在客車行業，車身主要采用型材搭建的車身骨架與外型蒙皮焊接結構，包括車身外覆蓋件，此類結構很大程度上限制了電阻點焊工藝的應用，而采用CO2保護焊工藝來焊接。隨著客車不斷向乘用車領域看齊，引入乘用車的生產設計理念，逐步采用沖壓內外板結構，以致于電阻點焊在客車領域逐漸應用。

一 電阻點焊的基本原理

點焊，是指焊接時利用柱狀電極，在兩塊搭接工件接觸面之間形成焊點的焊接方法。通過對被焊接工件之間施加和保持一定的壓力，從而使工件之間形成一個穩定的接觸電阻，然后使焊接電源輸出的電流通過被焊件之間的表面，產生熱量，溫度升高，局部熔化接觸點，冷卻后形成焊點。

1.1 點焊的熱源：利用焦耳熱（電阻熱）進行焊接，Q=I2Rt。式中Q—產生的熱量（J），I—焊接電流（A），R—電極間的電阻（Ω），t—焊接時間（s）

圖中：R總—焊接區總電阻

Rew—電極與焊件之間的接觸電阻

Rw—焊件內部電阻

Rc—焊件之間接觸電阻

1.2點焊的基本循環：預壓、焊接、維持、休止。

完整的點焊過程含預壓，焊接，維持，休止程序。在預壓階段無電流通過，只對母材金屬施加壓力;在焊接和維持程序中，壓力處于一定的數值下，通過電流，產生熱量熔化母材，形成熔核;在休止程序中，停止通電，壓力也逐漸減小。

預壓的作用：在電極壓力的作用下，清除一部分接觸表面的油污和氧化膜，形成物理接觸點，以保證所需要的接觸電阻。

焊接、維持的作用：在熱和機械（力）作用下形成塑性環、熔核，并隨著通電加熱的進行而長大，直到獲得需要的熔核尺寸。

休止的作用：加熱后液態金屬（熔核）在壓力的作用下更好的冷卻結晶。

二 影響焊接質量的因素

焊接質量的主要影響因素有焊接電流和通電時間、電極壓力及電流分流等。

2.1 焊接電流和通電時間

根據焊接電流大小和通電時間長短，點焊可分為硬規范和軟規范兩種。在較短時間內通以大電流的規范稱為硬規范，具有生產率高、電極壽命長、焊件變形小等優點，適合焊接導熱性能較好的金屬。

2.2 電極壓力

電極壓力對兩電極間總電阻R有顯著影響，隨著電極壓力增大，R值顯著減小，此時焊接電流雖略有增大，但不能影響因R減小而引起的產熱的減少，因此，焊點強度總是隨著電極壓力的增大而降低，在增大電極壓力時，需增大焊接電流或延長焊接時間。

2.3 電流分流

點焊時，從焊接主回路以外流過的電流稱為分流。分流使流經焊接區的電流減小，由于分流的存在，降低了對焊接區域的加熱作用，造成焊點強度下降。

三 電阻點焊常見缺陷及解決辦法

汽車車身的焊接質量直接決定著整車的質量，車身的焊接缺陷，會導致功能組件失效等問題。通常電阻點焊主要有虛焊、燒穿、焊接裂紋、壓痕過深、電極粘銅等，以下對幾種典型缺陷進行分析：

3.1虛焊

虛焊—焊點熔核直徑小于要求的最小值dmin，焊點發白為虛焊。

原因及解決辦法：

1）電流過小，點焊時間過短。解決措施為加大電流，延長點焊時間。

3.2 燒穿

燒穿—為在焊點的中心部位發生穿孔縮孔現象，會降低焊點強度;

原因及解決方法：

1）電流過大、點焊時間過長、維持時間短、電極壓力不足等，可以通過調整點焊參數，減小焊接電流和焊接時間、增加維持時間，提高電極壓力來解決。

2）電極頭端面小或者電極頭及板材上有雜質，使電流過于集中，從而導致燒穿。在焊接前應打磨電極頭，清潔板材表面。

3.3 壓痕過深

電極加壓在板材上留下的壓痕深度超過薄板厚度的50%時，為不合格焊點。

原因及解決辦法：

電極接觸面積小，電極壓力大，焊接時間長。解決措施：在保證電極頭面積達到要求的情況下減小電極壓力，在保證焊點強度的情況下，適當縮短焊接時間。

四 電阻焊電極的選擇

在客車生產過程中，為了提升車身的抗銹蝕能力，外覆蓋件蒙皮均采用鍍鋅鋼板，內飾件基本為冷軋鋼板，板材材質不一。焊接時需從電極材質入手，選擇適合電極，以充分發揮點焊優勢。

常見的電極材料有鉻銅（CuCr）、鉻鋯銅（CuCrZr）、氧化鋁銅（CuAl2O3）以及鈹銅（BeCu）。電極帽屬于大量消耗工業品，在客車生產過程中，常用的電極材質為鉻鋯銅，同時氧化鋁銅電極也開始逐漸應用。氧化鋁銅與鉻鋯銅相比，具備更高的硬度和強度、出色的高溫機械性（軟化溫度900℃）及良好的導電性，壽命長。氧化鋁銅在鍍鋅鋼板的點焊中發揮了很大的優勢。

五 客車車身及零部件焊接過程中常用的點焊設備

5.1 雙面點焊設備

工頻交流點焊設備是目前廣泛使用的常規點焊機。如立式點焊機，主要用于加工側封板等零件規格平整、尺寸小、要求不高的產品;懸掛式點焊機，主要配合夾具使用，用于加工內外板結構燈框、保險杠總成等相對復雜，焊接定位要求高的零件。

5.2 單面單點點焊設備

單面單點點焊機需要借助外力使用，主要焊接固定的或體積較大的大板蒙皮，用于客車漲拉蒙皮的焊接。

六 結論

無論是在乘用車還是客車，電阻點焊因高效率、低成本、操作簡單等優勢已成為汽車行業應用十分廣泛的一種焊接工藝，這種焊接工藝降低了對人員技能的依賴，但對設備的焊接性能提出了更高的要求。在日常的焊接作業中，要針對不同種材質及板厚的工件尋找設置一個合適的焊接參數、選用合適的電極材料，保證焊接質量和效率最優。

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