帕爾貼效應在鋁合金電阻焊生產中的應用研究

胡廣程 劉廟義

安徽江淮汽車股份有限公司 安徽合肥 230000

汽車輕量化是指在保持汽車原有的性能不受影響的前提下實現汽車重量的減輕。在汽車的整備質量中，車身的重量占了四分之一以上，輕量化是改善汽車燃料經濟性的有效途徑。對于國內車型來說，鋁合金材料是最適合的方案，目前已大范圍應用。鋁合金點焊以其高效率、低成本、便于實現自動化生產的突出優點已經成為白車身制造的主要工藝。本文通過對鋁點焊的工藝研究，將帕爾貼效應應用到實際鋁合金焊接中。珀耳帖效應：當電流通過不同導體組成回路時，除產生焦耳熱外，在不同導體的接頭處隨電流方向的不同會分別出現吸熱、放熱。物理解釋為：荷載體在導體中運動形成電流。由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級，當它從高能級向低能級運動時，便釋放出多余的能量；相反，從低能級向高能級運動時，從外界吸收能量[1]。

由于鋁合金所具有的獨特性能，鋁合金極易被氧化，形成致密的氧化膜，其熔點極高、密度大，屬于難熔物質，焊接時會夾雜在焊點位置，阻礙金屬之間的良好結合，導致未焊透、不融合現象。常用的5 系、6 系鋁合金板材擁有較大的線膨脹系數，線膨脹系數比鋼大2 倍[2]。在實際生產中，常規工藝參數無法避免的出現鋁點焊假焊、焊核偏移、焊點表面針孔等焊接質量缺陷，下面根據實例進行介紹。

兩層薄厚板焊接，以常用的汽車鑄鋁和6 系鋁板材為例，搭接厚度和材質為S600（1．5mm）

+AlSi10MnMg（2．5mm），板材與板材之間焊點處涂3mm直徑膠水。焊接設備為ARO 廠家中頻逆變直流焊機MFDC1200，最大輸出電流：1200A，最大焊接電流：55KA；焊槍為C 型槍，電極材質為CrZrCu，直徑20mm。

當薄板側在負極側焊接，S600（1．5mm）薄板側存在假焊情況，薄板側直接脫落。分別增加對比驗證，每組參數焊接，參數如下表1：

對比3-6 號焊點凹表面質量問題，進一步金相切割確認焊接效果：

由金相結果可以看出：1．焊核偏移偏向鑄件測。2．焊核成型趨向于正極側。3．正極在鑄件側鑄件側明顯焊透，而薄板側無熔融痕跡，焊核形狀為矩形，負極在鑄件側鑄件側熔核位置焊透，而薄板側部分焊透，焊核形狀為“蘑菇頭型”。經過拉伸實驗、剪切實驗僅6 號滿足標準。故通過變更板材焊接側正負極來解決鑄件薄厚板焊接假焊問題。

5系鋁合金Mg為主要合金元素，主要特點為密度低、抗拉強度高、延伸率高，具有良好的可焊接性能；6 系鋁合金的主要合金元素是Mg 與Si，具有良好的焊接性、可機加工性[3]。以常用的汽車車門5系鋁和6 系鋁板材為例，搭接材質和厚度為5182（1．5mm）+S600（1．5mm），板材與板材之間焊點處涂3mm 直徑膠水。設備同上例。當5182Ti/Zr（1．5mm）在正極側焊接，5182（1．5mm）側存在針孔問題。分別增加對比驗證，基礎焊接參數下進行對比，見表2：

變更變壓器的正負極，對比焊點表面質量，各實驗進行48 組，5182 正極側17 個針孔，而5182 負極側僅2 個。5 系鋁合金因含Mg 元素，更活潑，若放在正極側，輸入熱量高，更易產生過燒、針孔等問題。

表1

表2

帕爾貼效應普遍存在于焊接連接中，本文著重分析了常見電阻焊中正負極的影響，提出焊槍正負極的重要性，在一定程度上解決假焊、焊核偏移、焊點表面針孔等焊接問題。