車身外觀焊點焊接質量檢測與控制分析

李夢雄

摘 要：焊接工藝是汽車白車身生產過程中經常用到的工藝，其在汽車四大生產工藝中占據重要位置，也是衡量一個車企整體生產工藝水平的重要標志，其焊接質量的好壞不但決定著汽車的安全性能，也與汽車外觀的美觀性息息相關。其中在整車個白車身焊接過程中，點焊工藝又是應用最多的一種焊接工藝，本文通過在汽車車身點焊工作過程中所學習到的一些焊接方法和部分專業知識，從點焊的工藝特點、質量控制手段、質量檢測手段等方面來探討和分析白車身點焊過程中其外觀焊點的質量控制手段及方法。

關鍵詞：汽車 點焊 焊點 工藝 質量檢測 控制

Welding Quality Inspection and Control Analysis of Welding Spots on Car Body Exterior

Li Mengxiong

Abstract：Welding process is a process often used in the production process of automobile body-in-white. It occupies an important position in the four major production processes of automobiles. It is also an important indicator of the overall production process level of a car company. The quality of its welding not only determines the safety performance of a car， but also is closely related to the aesthetics of the car's appearance. Among them， the spot welding process is the most used welding process in the welding process of the whole vehicle and the body in white. This article uses some welding methods and some professional knowledge learned in the process of auto body spot welding. The article discusses and analyzes the process characteristics， quality control methods， quality inspection methods and other aspects during the spot welding of the body-in-white.

Key words：automobile， spot welding， solder joint， process， quality inspection， control

1 引言

隨著人們對汽車產品的安全性和美觀性要求越來越高，這就要求車企不但在整車性能和外觀上提升競爭力，更要在細節生產工藝上提升制造水平，其中汽車焊點的焊接質量控制上要更要精益求精。因此作為影響汽車安全和美觀性能之一的點焊工藝，其焊點質量和美觀性控制的好壞一定程度上影響著用戶對整車品牌的選擇性。下面將從點焊的質量控制要求，點焊焊點常見的缺陷，點焊焊點質量評價方法等方面來簡要闡述車身焊點的質量控制手段。

2 車身外觀焊點質量要求

2.1 點焊的原理

將待焊的金屬零件交疊搭接起來，置放于上下銅電極之間，然后施加一定的電極壓力，將兩個或三個零件壓緊。然后施加一定的電流，電流流經焊機機臂、電極以及被焊零件時，由被焊零件本身電阻產生電阻熱，從而使被焊零件迅速加熱至熔融狀態，當被焊零件的結合部位中心及其附近被加熱到融化溫度，并逐漸向四周擴大形成熔核，并在上下電極壓力下冷卻至結晶狀態，形成焊點。原理圖如下圖1所示：

2.2 點焊焊點的質量技術要求

車身點焊焊點質量好壞決定著焊接的強度，并且對白車身的耐疲勞性能和車身的整體強度性能起著非常重要的作用。對于點焊焊點質量的技術要求和評判標準，不同汽車廠商采用的方式與方法也略有不同，但歸根結底車身焊點的質量要求主要體現在五個方面：①焊點的的數量：產品圖紙上規定的焊點數量的±12%（焊點數量大于40的情況下）;②焊點的外觀：呈圓形或橢圓形，避免出現裂紋、穿孔、毛刺、過燒、凹陷及焊點擠出現象;③焊點的位置、間距：焊點的位置控制在產品圖紙中規定的位置±10mm，焊點之間間距應布置均勻;④焊點的焊透率：薄板零件一側的焊透率（%）=t1/T1*100%，厚板零件一側的焊透率（%）=t2/T2*100%（具體如下圖2所示），通常被焊零件的焊透率質量要求值為（20～80）%;⑤焊核的直徑：熔核直徑的最短徑與熔核直徑的最長徑之和的1/2，不同鈑金厚度的焊點直徑經驗值如下表1所示;

3 車身外觀焊點常見缺陷及質量檢測方法

3.1 白車身在點焊焊接過程中由于受外界或人為因素（如焊接工藝參數設置不合理、相互搭接的被焊零件搭接面設計不合理等）的影響，焊點處經常會出現各種缺陷，車身外觀焊點常見的缺陷主要有以下八種：

（1）虛焊：熔核直徑尺寸小于圖紙技術要求或根本無焊核;如邊緣焊點現象、熔核尺寸過小缺陷等;

（2）燒穿：點焊焊點中出現穿透被焊工件的通孔的缺陷現象;

（3）裂紋：出現在圍繞焊點周圈不規則的不可接受的裂紋現象;

（4）邊緣焊點：沒有包括焊件所有邊緣部分的焊點缺陷現象;

（5）壓痕過深：對應焊點位置處點焊后總料厚減小超過50%的缺陷現象;

（6）焊接扭曲：被焊零件焊接后在焊點處出現變形超過25度的缺陷現象;

（7）位置偏差：被焊工件焊接后出現焊點位置偏離理論位置超過10mm的缺陷現象;

（8）漏焊：實際焊點數量少于理論設計焊點數量的缺陷現象;

3.2 車身外觀焊點的質量的評價分為外觀評價和強度評價兩方面，對于焊點外觀合格性與否的質量檢測手段主要是肉眼目視，而且有時還需要用到千分尺、厚度儀、游標卡尺等檢測工具對焊點的表面及焊核進行測量來綜合判定，此種檢測手段可以歸類為非破壞類檢測手段;而對于焊點強度合格性與否的質量檢測手段主要是通過手工剝離試驗測量焊點熔核的直徑尺寸，此種檢測手段是當前評價車身焊點強度的最常用的有效方法，此種檢測手段可以歸類為破壞類檢測手段，主要分為鑿裂試驗（如圖3）和手動扭轉（如圖4）試驗兩種方法。通過鑿裂試驗或手動扭轉試驗，都將會在一個被測樣品上留下與之對應的另一個被測樣品的熔核部分，測量留下部分的平均直徑即為該焊點熔核的直徑，當所測的熔核直徑未明顯小于圖紙技術要求的直徑尺寸時，則可判斷所測焊點的該熔核直徑尺寸合格，從而近一步判定焊點的強度是否符合設計要求。當前隨著科技的發展和進步，對于焊點強度評價的還可以通過金屬金相檢測和焊點超聲波檢測手段來進行全面評估，此兩種手段可從本質上更加全面的檢測焊點的強度是否滿足整車性能要求，從而為整車可靠性和安全性能提供更加有力的保障。

4 車身外觀焊點質量控制手段

車身外觀焊點質量控制方法主要有①被焊零件本身的質量精度控制;②點焊焊接工藝參數的設定;③焊鉗正負電極帽的調試和修正;④其它不常用的控制方法這四種方法，各控制方法主要包含內容如下：

（1）被焊零件本身的質量精度控制：主要從零件設計精度上進行保證，如被焊零件之間的間隙應盡量最小化，焊接部位上下表面應設計平整光滑且角度盡量平行一致，避免出現4層或四層以上的鈑金件的點焊，點焊工件的綜合厚度應控制在6mm以內;

（2）點焊焊接工藝參數的設定：不同板厚的工件之間的焊接應選以較薄工件的允許焊接工藝參數為準;同一臺焊機在同時焊接兩層板和三層板時，應以兩層板的允許焊接工藝參數為基準，逐步調試和修正相關焊接參數，以此來同時滿足兩層板和三層板相互焊接的工況;另外當被焊零件為鍍鋅板時，焊接電流應根據需要適當增大;

（3）焊鉗正負電極帽的調試和修正：焊接鉗的正負極與被焊工件直接接觸的接觸面直徑也屬于焊接工藝參數的一個重要項，由于焊鉗正負電極頭端面在長期使用過程中會出現不能程度的磨損和磕碰，磨耗后的正負電極頭端頭狀態會直接影響焊點焊核成形的外觀和質量，所以經常對焊鉗正負電極頭斷面狀態進行修磨控制和調試。

（4）其它不常用的控制方法：其它不常用的焊接質量控制方法主要包含中頻逆變點焊焊接和自適應點焊焊接系統，中頻逆變點焊焊接主要是通過對焊接電流的有效控制來提升焊點質量。而自適應點焊焊接系統是為零滿足不同材質、不同厚度的工件之間焊接能夠平穩切換而采取的多個焊接參數的柔性自適應控制系統來保證焊接質量的方法。

5 小結

隨著車身焊接工藝的提升，車身焊點質量檢測手段和控制方法正呈現出多樣化，另外伴隨著新技術、新工藝、新材料的不斷運用，客戶對于汽車車身焊點的焊接外觀質量和整車安全性能要求越來越高，面對這些機遇和挑戰，我們要更加深入地學習和研究汽車焊接工藝，運用更加有效和先進的創新性手段來控制車身焊點質量。

參考文獻：

[1]李強.汽車車身制造工藝基礎.機械工業出版社，2020.

[2]張西振.汽車車身焊接技術（第2版）.北京理工大學出版社，2005.