電阻焊應用現狀分析

申 潔

（汾西礦業新產業發展公司，山西 介休 032000）

電阻焊是利用電極給組合焊接件提供壓力，電流在焊接件間接觸點機附近形成電阻熱，從而實現焊接件焊接的技術方法[1-2]。經過長時間發展，電阻焊技術已較為成熟，具有焊接效率高、成本低以及焊接點質量高等優點，易于實現機械化、自動化焊接，同時焊接材料也較為廣泛，可適用于鋼鐵、鋁、銅以及合金等各類材料[3]。隨著航天、汽車、機械加工以及電子等行業快速發展，電阻焊在工業領域中應用更為廣泛，重視程度不斷提升。但是受電阻焊焊接過程復雜、容易受外界影響等，在電阻焊應用過程中需要對焊接質量與焊接參數等進行探討[4-5]。文中就對電阻焊在工業領域中應用現狀進行分析并對發展方向進行探討，以期能更好地促進電阻焊發展。

1 電阻焊應用分析

1.1 電阻焊在汽車領域應用分析

在汽車加工制作領域中，電阻焊在焊接金屬絲網、金屬薄板中應用較為廣泛，但是由于焊接薄板類材料時熱流容易傳導至周邊，從而增加點焊難度。隨著焊接技術不斷發展，在薄板類焊接中，已通過使用工業機器人實現焊接過程自動化控制。

電阻焊在車頂、車底、車身、總成等位置也廣泛應用。車身是汽車結構主要承擔單元，車身焊接質量直接關系到整車質量。在汽車車身制造過程中需要進行大量的電阻電焊，具體見圖1。根據相關統計數據，每輛汽車上均有4 000個以上的電阻點焊點。在制造汽車過程中，電阻點焊質量直接關系到制造的車身質量，甚至給整車制造質量產生較為顯著影響。

圖1 汽車制作中電阻焊應用現場圖

同時電阻焊在汽車零配件生產、加工中也有廣泛應用，如汽車減震器在生產中使用到電阻凸焊、縫焊以及點焊；油箱加工過程中使用大量使用電阻縫焊；汽車輪圈在加工中使用閃光對焊。

1.2 電阻焊在石化、礦業領域應用分析

在石化領域中有大量的運輸管道，同時由于輸送的介質大多有腐蝕、可燃以及有毒等特征，因此對使用的管材、焊接質量等均有較高要求。早期使用的管道多為無縫鋼管，但是存在成本高等問題。隨著焊接技術以及鋼材冶煉技術等不斷提升，在石化領域中開始使用電阻焊直縫鋼管代替傳統的無縫鋼管。

雖然高頻電阻直縫管道在石化領域中逐漸應用，但是在焊縫質量、缺陷等檢查方面也存在一些問題，雖然無損檢測技術在焊縫質量、缺陷等方面均有成功應用，但是檢測結果可信度及精準度有待進一步提升。焊縫質量以及缺陷等檢查在一定程度上制約電阻焊直縫管道大范圍應用，因此亟需進行技術攻關研究。

在礦業生產過程使用到多種薄板結構，如瓦斯抽采管路、選煤廠弧形篩篩板等。特別是煤炭洗選時使用到的弧形篩篩板是由不銹鋼絲的斷面形狀為梯形，一般由圓絲冷軋而成。由于弧形篩板用鋼絲斷面尺寸較小，一般采用交流脈沖電阻焊進行焊接。電阻焊現場應見下頁圖2所示。

圖2 電阻焊在礦業領域現場應用圖

1.3 電阻焊在其他領域應用分析

電阻焊在傳統家電制作領域中也有廣泛應用，例如空調、冰箱、洗衣機等薄外殼加工制造中。同時，電阻焊也可以用以鎳-金屬氫化物、鎳-鎘電池等組裝中。在電池組裝過程中采用電阻焊將鎳帶固定到電池電極上，由于電阻焊焊接有時間段，因此要有效避免焊接過程中出現電池過熱問題，若使用傳統的錫焊連接將鎳及電池電極則容易出現電池過熱問題。此外，在飛機機身加工、食品外金屬罐加工中電阻焊應用也較為普遍。

2 電阻焊焊接質量控制技術現狀分析

2.1 焊接參數對焊接質量影響分析

現階段電阻焊在工業領域中有廣泛應用，但是現場應用過程中仍存在一定的問題。電阻焊焊接過程中涉及到電、熱、力以及冶金學等，是一個較為復雜的過程，焊接過程中電機壓力、電流強度、電流作用時間、工件材質及厚度等均會影響焊接質量。而上述參數與焊接質量間定量關系仍需要進行進一步研究。

現階段主要采用數值模擬分析、試驗等方式對影響電阻焊焊接質量參數進行分析，通過對焊接電流、熔核形成、電機壓力等參數研究，對電阻點焊過程中焊接參數設定提供了指導。隨著電阻焊在高導材料中的應用不斷廣泛，需要進一步優化電阻焊焊接參數，以便提高焊接質量、焊接效率，同時降低焊接成本。Florea等對6061-T6鋁合金搭接焊接進行試驗分析，研究表明焊接參數對電焊接頭質量有顯著影響，通過反復試驗得到6061-T6鋁合金搭接焊最佳電極電壓、焊接電流以及電流作用時間。

采用電阻焊焊接試驗雖然可得到較有價值的參數，但是也存在試驗成本過高問題。數值模擬技術具有成本低、效率高等優點，在電阻焊焊接質量方面應用較為廣泛，現階段采用數值模擬軟件多是基于有限元構建，模擬時難以考慮焊接相關的各類參數。為此，Mohsen提出了熱-電-冶金學耦合模型，具體見圖3，該耦合模型可較好的解釋電阻焊過程中冶金學、物理學（熱、電）間作用關系。

圖3 熱-電-冶金學耦合模型

在構建完成模擬模型后，可使用SYSWELD軟件模擬焊接過程，并在焊接時綜合考慮電流強度、電極電壓、電極半徑、焊接厚度等對焊接熱影響區、電流強度以及熔化區體積等參數影響。相關研究成果表明，當焊接電流在6～10 kA時，電流強度對焊接質量起主導作用。熱影響區半徑、熔化區體積等均隨著焊接時間增加而增大，但是熔化區體積卻隨著電極半徑增加而減少。

2.2 焊接質量控制技術分析

電阻焊在應用過程中常用的質量缺陷包括有縮孔、脫焊、裂紋以及虛焊等。為了提高焊接質量，可采用在線監測技術對部分焊接參數進行監測，但是由于焊接過程較為復雜，若監測單一的參數往往難以較好反應焊接過程。為此，可采用多參數監測方法對焊接參數進行實時監測，不僅可便于焊接設備調試、評估焊接質量也可以高焊接質量。

李偉等提出一套汽車車身電阻焊質量監測系統，該系統可實現電極電壓、焊接電流以及電極點位等參數實時監控，并自動獲取影響焊接質量的特征值，以便達到提高焊接質量目的。陶琳基于渦流檢測方法構一種焊縫質量檢測系統，該系統可實現薄板焊縫在線檢測、缺陷評價，從而為提高電阻電焊質量提供了一種切實可行的技術解決方案。

3 結語

現階段電阻焊在工業生產領域中已有廣泛應用，隨著焊接參數、焊接質量、在線檢測等方面研究不斷深入，可為后續電阻焊焊接參數的合理設置、控制以及焊接質量檢測等方面提供可靠技術支持。同時隨著焊接材料不斷發展，電阻焊應用范圍也不斷增加。隨著電阻焊技術不斷發展，在后續工業生產領域中電阻焊應用范圍會不斷增加、重要性會不斷提升。