汽车白车身电阻点焊工艺及常见故障模式分析

汽车白车身电阻点焊工艺及常见故障模式分析

李季阳马亚杰

(长城汽车股份有限公司河北保定071000)

摘要：在当前大部分汽车制造企业或相关公司中，高级技术员工往往是通过冲压成型的零件焊装而最终完成车身制作。电阻点焊因其成本低、污染小、低耗、技术可靠、效率高、适用于大批量生产、自动化程度高、焊接变形小、易操作及不需要填充材料等优势，成为了车身电阻点焊的主要方法。由于点焊过程影响因素多且相当复杂，加之焊接过程瞬时性以及熔核在相应的焊接过程中不可预见性，给点焊工艺带来了较大的问题与影响。接下来，就汽车白车身电阻点焊工艺及常见故障模式展开分析和探讨。

关键词：汽车白车身；电阻点焊工艺；常见故障；解决措施

引言

目前汽车白车身的主要焊接工艺包括电阻点焊、气体保护焊、钎焊及激光焊等，其中电阻点焊的应用最为广泛，从分零件小分拼总成到白车身总成都有应用。电阻点焊是通过电极对被焊工件施加压力，利用电流通过接头区域产生的电阻热使被焊材料局部熔化，当电流中断后，焊点熔池中的液态金属凝固形成接头，从而达到连接被焊材料的目的。下面重点分析汽车白车身电阻点焊工艺及常见故障模式，希望可以给同行一定的参考。

1电阻点焊工艺概述

1.1电阻点焊工艺简介

接头由焊件组合而成，并在下电极与上电极两者之间不断挤压。电阻热是通过相应的电流产生，并将焊接区域进行加热，使焊接区域达到高温塑性或局部熔化状态。焊接熔核通过电极机械力和热量的共同作用形成，电阻点焊也就是由此而来。焊接常用设备分为固定座式焊机、悬挂焊机及焊接机器人。

1.2电阻点焊焊接的运用及优点

电阻点焊具有焊接变形小与焊接效率高的特点。利用点焊机电阻点焊进行钢筋交叉的相应焊接，可形成骨架或钢筋网片，从而取代人工绑扎操作。人工绑扎与电阻点焊相比，电焊具有整体成品性好、高功效、低成本、易实现自动化生产、节约材料、节约劳动力以及作业条件好等优点。电阻点焊广泛运用于线材焊接、冲压结构焊接以及4mm以下的薄板焊接，是现阶段汽车白车身零部件连接的主要焊接工艺。汽车白车身一般由300～500个薄板冲压件焊接而成，其中电阻点焊数量多达3000～6000个。

1.3电阻点焊焊接相关原理及工作过程

电阻点焊是将钢筋的横截面放置在点焊机的上、下2个电极之间，加热到一定温度后熔化，然后在交叉处焊接钢管（图1）。焊接接头的熔深必须满足下列要求：热轧钢筋的厚度在冷拔钢材料和低碳钢丝焊接点直径的30%～45%以内；压痕深度为30%～35%的低轨地铁线路；电阻焊的焊接过程是电弧焊、停止和保持焊接的循环过程预压；焊接可靠、有效与合格，是焊接件焊接的核心。

2点焊常见故障模式分析

电阻点焊故障模式可区分为焊点表面缺陷及焊点焊接质量缺陷，焊点表面缺陷主要影响汽车车身外观面的感知质量，并存在对用户造成伤害的风险；焊点焊接质量将影响汽车车身的焊接强度，将导致车身异响或汽车零部件脱落等重大质量事故。下文将结合影响点焊焊接质量的因素进行故障模式分析。

2.1电极头端面尺寸

电极头端面尺寸的选取主要由所焊接工件的厚度来决定的，常见的电极头端面尺寸为6mm-8mm。电极头使用过程中，受热塑性变形、磨损、员工修磨电极头均会使电极头端面尺寸产生变化。

2.1.1电极头端面尺寸偏大

接触面积增大，电流密度减小，加速散热，直接导致焊接区域加热程度减弱，熔核尺寸减小，焊点承载能力下降，严重时将导致焊点虚焊、无熔核。

2.1.2电极头端面尺寸偏小

接触面积减小，电极压强增大，电流密度增大，热量集中，塑性环尺寸减小，导致焊接区域过热，产生压痕过深、飞溅、击穿、熔核尺寸偏小等焊接缺陷。

2.1.3控制手段

采用定期修磨电极头，常用的为150至300个焊点/次的频次来控制电极头使用过程的塑性变形及磨损量；焊接机器人修磨电极头过程可通过修磨刀自动控制电极头端面尺寸，人工修磨电极头以后多采用电极头端面尺寸测量卡板或打点测试纸测量控制电极头端面尺寸。

2.2电极头压力

电极头压力大小、通电电流、通电时间三个焊接参数的选定是互相影响制约的。生产过程中通过设定焊接设备输入气压值来实现电极头压力输出，电极头压力值主要受气路设备、焊接设备稳定性影响。

2.2.1电极头压力偏大

接触面积增大，电流密度减小，接触电阻减小，工件间产生的热量减少且散热增加，导致熔核尺寸减小，焊点承载能力下降，严重时将导致焊点虚焊、无熔核。

2.2.2电极头压力偏小

焊接区域塑性变形程度及面积均减小，难以形成稳定的塑性环，接触电阻增大，焊接工件间过热，产生焊接前期飞溅，同时焊点承载能力下降。

2.2.3控制手段

生产前或巡检通过气压表确认输入气压是否符合工艺要求，并作焊点非破或者全破确认；定期采用电极压力计实测电极压力，监控频次一般为每月一次。

2.3通电电流

主要受工厂电网电压、通电线路、焊接设备稳定性的影响。

2.3.1通电电流偏大

焊接区域过热，局部熔化剧烈，产生压痕过深、飞溅、击穿等焊接缺陷。

2.3.2通电电流偏小

焊接区域热量减小，熔核尺寸偏小，严重时将导致虚焊无熔核。

2.3.3控制手段

生产前或巡检通过焊接参数设置面板确认输入电流是否符合工艺要求，并作焊点非破或者全破确认；定期采用电流表实测电极通电电流，通常关键焊点监控频次为每周一次，一般焊点监控频次为每月一次。

3白车身电阻点焊质量控制技术

3.1传统的焊点质量检测控制技术

破坏性检测和非破坏性检测是传统的焊点质量检测方法中较为常用的两种表现形式。破坏性检测主要是指对白车身进行焊接点撕裂。这种检测方式的优点主要有较为直观、全面，而缺陷也很明显，

那就是效率较低，成本费用较高。所以，这种方法被广泛视为焊接总体质量评估的手段之一，在进行定期抽检的情况下使用。而非破坏性检测手段中，最为常用的两种方法就是凿检和目视化。这两者能够对于焊接质量进行及时的反馈，帮助工程师进行问题的分析和判断，并且不断调整焊接工艺，使之趋于完善。除此之外，它还能够进行生产流程的整体把握和控制，非常优惠和高效。但是也存在一定的缺陷，比如，它受到检测者的主观性的制约，主要依赖检测者的经验，客观性不足。

3.2白车身电阻点焊质量检测控制的新技术

首先，是超声波无损检测。从一定程度上来说，超声波无损检测是在传统的非破坏性检测技术基础上发展起来的一项新型白车身电阻点焊质量检测技术。主要的工作原理就是，对超声波在焊接结构的最后界面的多重反射进行检测，同时，还要检测零件之间的接触面反射回波。在基础信息获得之后，就要开展回波序列长度的分析工作，还要分析信号衰减的原因、中间回波的幅度值和确切位置等，进而找出存在着明显缺陷的焊点。其次，是矩阵式超声波无损检测技术。在目前常用的焊点超声波检测设备中，单通道超声扫描设备是被广泛运用的一种设备，主要通过分析回波的波形进行焊点质量信息的判断。这种设备在运用的时候，还需要配备不同直径的传感器探头以及其他辅助设备进行，这样才能实现不同厚度的被焊接材料的白车身电阻点焊质量检测。而超声波电焊检测技术能够运用多通道超声波矩阵传感器技术，实现焊接内部结构和表面数据的获取和处理，进行白车身电阻点焊质量的判断和分析。

结语

本文对汽车车身电阻点焊工艺及常见故障模式进行了相应的分析，对电阻点焊的工艺质量与故障模式的解决，有着一定程度的理论依据和实际意义。

参考文献:

[1]张海平.汽车白车身电阻点焊质量控制[J].企业科技与发展，2015(08)：42-44.

[2]张勇，付玉生.白车身电阻点焊质量控制技术[J].电焊机，2012，42(11)：90-93.