摘    要：对于汽车制造业而言，影响车身质量的重要指标有两项，即：车身尺寸（IQG）和焊接强度（NQST），焊装所有的设备及工装都在为此两项重要指标做保障，焊接强度又包括电阻点焊质量、熔化焊接质量、铜钎焊接质量。本文主要介绍车身电阻点焊焊接质量的控制方法和检验方法。
 

关键词：车身尺寸；焊接强度；电阻点焊；控制方法；检验方法
 

1    电阻点焊的特点及原理

        汽车车身是一个典型的点焊结构件，点焊对车身质量影响很大，焊接电流流过工件所释放出的电阻热与电弧焊的热源本质是不同的。这就是“电阻焊”这一名称的来源。
 

        电阻焊的一个******特点是：焊接是在压力作用下实现的，焊接时必须用外力使两被焊工件紧密接触，这也就是“接触焊”名称的来源。电阻焊的冶金过程比熔化焊简单，一般无需考虑空气侵袭等问题。
 

        电阻点焊的主要特点：焊接的热源是电阻热；焊接时需施加压力；如图1。
 

        电阻点焊按供能方式可分为单相工频、二次整流、三相低频、储能式、逆变式；按电流种类可分为交流、直流、脉冲，其中交流电阻焊可分为低频电阻焊、工频电阻焊、中频电阻焊和高频电阻焊。
 

        点焊时，被焊接的工件不是在其全部接触面上一次焊成的，而是在某接触面上的个别点焊接起来的，被焊工件一般采用搭接的型式。点焊最适于薄板的焊接，此外也可以用以焊接棒材及棒材与板材的焊接，如图2。
 

 

        点焊时，两被焊工件在上下电极的压紧下，通以焊接电流（通常在几千到几万安培），在电极压力作用下那部分工件金属被焊接电流强烈加热，中心温度越过了金属的熔点，之后切断电流，熔化的部分金属在电极压力作用下结晶冷却，从而在两被焊工件接触部分形成“扁豆”状的点核，将被焊金属紧密地联成一个整体。
 

2    电阻点焊常见问题及产生原因

        质量好的焊点，无论从外观还是从点核内部来看均没有缺陷。焊点外表面平整，无表面烧伤及烧穿缺陷，电极压痕不深（无裂纹、粘附的电极金属、飞溅、边缘胀裂），且圆（板间间隙一般以不大于两外侧板平均厚度的10%为限，表面压坑深度一般不超过10%的板厚）。从内部看，应有尺寸合适的点核。点核应是很致密的铸造组织，核内不应有缩孔、疏松、裂纹等缺陷。
 

2.1    飞溅（见图3）

        如果加热过急，而周围塑性环还未形成或不够紧密，被急剧加热的接触点由于温度上升极快, 使内部金属气化，在电极压力作用下，环内的液体金属就会被压出来，便以飞溅形式向板间隙喷射，这称为内飞溅，产生的原因为：1）焊件、电极表面不清洁，污物多；2）电极压力过小；3） 焊件与电极间未真正接触；4） 电极表面粘有铁粒子；5）装配间隙过大，工件两接触面不平；6） 工件清理不干净；7）电极接触表面形状不正确；8）预压时间太短；9） 电流过大；10）焊接时工件放置不平，有倾斜；11）边距小。
 

 

        形成最小熔核后，继续加热，熔核和塑性环不断地向外扩展，当熔核沿径向的扩展速度大于塑性环的扩展速度时，则产生外飞溅，产生的原因为：1）焊接电流过大；2）焊接时间过长。

        使得强大的电极压力将点核周围的塑性环压破而产生液体金属的溢出造成的。
 

2.2    弱焊（见图4）

        产生的原因：1）电压过低，磁性材料件入到焊机二次回路；2）点距过小；3）电流小，电极压力大；4）电极端面直径大；5）电极表面磨损、压堆；6）焊接时间不足，焊接规范太强。

2.3    焊点击穿（见图5）    产生的原因：1）电流过大；2）电极压力不足；3）通电时间过长；4）电极冷却条件差；5）加热时间过快。
 

2.4    焊点压痕深（见图6）

        产生的原因：1）通电时间过长；2）电极压力不足； 3）电流过大； 4）焊点严重过热；5）喷射严重；6）焊接装配间隙大；7）电极太尖（电极端面直径过小）。
 

   

 

正常焊点表面的电极压痕深度不应超过板厚的10%~20%。

3    电阻点焊的检验方法

3.1    电阻点焊破坏检验的方法

3.1.1    检验设备

        1）液压扩张器：液压扩张器主要用于将两钣件间的焊点扩张开，成为分离的两钣件，达到破坏焊点的目的；
 

        2）等离子切割机：等离子切割机主要用于切割在破坏检验过程中无法使用液压扩张器进行扩张的部位，使这些部位的钣件姿态达到液压扩张器使用条件或要求，可以有效的提高破坏检验效率及焊点被破坏率；
 

        3）拉力机：主要用于对焊点密集、不能通过扩张与切割等方法进行破坏检验的部位，采取上下夹紧用撕裂的方式进行破坏。
 

3.1.2    检验工具

        破坏检验的工具主要有：铁锤、扁铲、撬棍、大力钳、台虎钳、游标卡尺、焊点扭力器、砂轮机、磨/抛光机、显微镜等。
 

3.1.3    检验方法

        1）车身总成件的检验方法：一般来讲破坏检验的对象主要针对于公司各车型的车身骨架总成及电阻点焊的各类分总成，检验的方法是遵循******焊接******破坏的原则，按照焊接工艺的顺序方法倒退按钣件层次进行破坏检验，确保各层钣件都能有序的检验到；
 

        2）焊接试板的检验方法：焊接试板的检验主要采取撕裂法、剪切法、扭力法以及金相法（剪切力、剥离拉力、扭力、观察焊核金属组织）；
 

        撕裂法：撕裂法使用台虎钳与大力钳将焊接试板上的焊点撕开，此方法适用于只焊有单个焊点的试板。具体操作方法如图8所示。
 

 

        剪切法：剪切法使用拉力机将试板的两端夹紧后进行剪切拉断，此方法适用于形状规则的各类试板，试板上的焊点数量不限，具体操作方法如图9所示。
 

 

        扭力法：扭力法是使用焊点扭力器将试板的一端固定，对另一端施加一扭矩而将焊点剪切开，此方法适用于形状规则的标准试板，且只有一个焊点的试板件，具体操作方法如图10 所示。

 

        金相法：金相法是经过取样、镶嵌、磨光、抛光、使用4%的硝酸酒精溶液化学腐蚀后得到金属内部的显微组织的一种方法。通过观察其内部组织，可以清楚地观察到焊核直径、焊透率及内部缺陷，如图11所示。
 

 

3.2    电阻点焊破坏检验焊接质量判定标准  

3.2.1    焊点的外观质量检验

        1）焊接位置

        焊接位置应符合图纸的要求，一般汽车厂参照表1、表2中结构钢标准执行。

        机器人（机械手臂）焊接位置偏差应满足表3的要求。表3中的一、二级接头指关键部位焊点；三级接头指非关键部位焊点。
 

        人工焊接应满足以下要求，见图12、图13。

 

 

        a点距—误差不允许超过图纸要求的±15%。
 

       b边距—焊点边缘距母材边缘距离不得小于1.0mm。
 

        c位置—焊接位置误差不允许超过图纸规定位置的±10mm。
 

        2）焊点数量

        严禁出现焊点少焊、漏焊的现象；多焊焊点数量不得多于图纸规定数量的10%。
 

        3）焊点表面

        （a）焊点及热影响区不允许有裂纹、烧穿存在，焊核周围不允许有气孔，允许个别焊点中心出现不大于焊核直径10%的气孔。
 

        （b）压痕深度—焊点压痕的深度不得大于被焊接母材厚度的20%。
 

        4）焊点表面质量等级

        焊点表面质量等级1：该质量等级是指经过“金属表面精整”的薄金属板件，涂装后不得有看得见的焊痕和杂质。但是，“金属表面精整”不得去除超过10%的板件厚度；焊痕大于10% 板件厚度时，必须在“金属表面精整”之前修补伤痕。
 
        焊点表面质量等级2：该质量等级允许表面含有少量焊痕，******压痕不得超过正常表面的15%。
 

        焊点表面质量等级3：该质量等级规定板件表面压痕不得超过板件厚度的20%。在该等级范围内，还允许有粘附焊渣，除非图纸上明确规定不得含有伤痕和焊渣。
 

        焊点表面质量等级4：该质量等级对压痕无特殊质量要求。
 

3.2.2    破坏后的焊点质量

        焊点的破坏性质量检验：焊点质量的合格与否判断主要是判断焊点的焊接强度，焊接强度的判断通常分为焊点外观检验（在前面已经进行了描述）与焊点内部质量检验两个方面。
 

        焊点的内部质量检验通常从三个方面进行判断：（a）熔核直径；（b）熔透率；（c）机械性能（疲劳试验）。
 

        三个方面中焊核直径的判断主要使用游标卡尺进行测量，根据焊点被破坏后留在母材上的焊核根部大小进行判断，见图13，也最为直观、快捷。对于无法通过目视焊核直径进行判断的，焊点需要通过熔透率进行判断。对于产品图纸上有特殊要求的焊点需要通过机械性能（疲劳试验）进行判断。
 

        焊核直径的检验通常通过对钣件上撕裂下来的焊点的熔核，根部进行测量，根据公式算出是否符合板厚要求，判断其合格与否，如图14所示。
 

 

        通常对薄钢板（δ＜4mm） 的焊核直径要求为： dL=5 δ

式中 dL-焊核直径（mm）；δ-母材最薄板厚（摘自《焊接工程 师手册》）。

        因本标准中的焊点判定都是将焊点破坏后进行焊核直径的测量，所以对破坏后焊核直径的要求见表4。
 

 

        1）熔透率

        （1）焊点在被破坏后不允许出现下列情况：

       （a）虚焊- 通过目视焊点的内部，焊点的内部表面光滑，未出现明显熔化结晶的迹象，如图15所示。

 

        （b）弱焊–通过目视焊点内表面，焊点熔核存在明显的熔化的结晶，但是未能撕出熔核凸台，如图16所示，则首先使用游标卡尺进行测量，焊点熔化结晶的面积是否满足熔核直径的要求，再使用显微镜进行金相观察，焊点母材的熔深是否在20%~80%的范围内，图17所示。游标卡尺和显微镜测量只要有一个方面不能满足规定要求即判定该焊点为不合格焊点。

 

        （c）内飞溅-通过目视焊点的内部，熔核金属随飞溅飞出，焊点熔核成为一个空洞，如图18所示。

 

        （2）机械性能

        机械性能的判断主要根据产品设计的具体要求，通过机械性能的试验进行判断。

  

4    结束语

        随着汽车构造越来越复杂和顾客对汽车的要求越来越高，焊接质量的影响一直是顾客最为关注的要点之一，为了满足顾客需求以及提升车身质量水平，需要不断的提高自身的焊接水平，升级和创新设备工具；车身强度才能得以保证，顾客安全才能得以保障。车身强度的好坏直接关系到顾客的安全，目前所有汽车厂商均将车身强度列为最重要的评价指标，并不断创新优化，提高整车安全系数。但是，汽车行业的风波始终不断，“召回门”不断上演；顾客的抱怨也更加的专业；汽车行业从业人员也要更加的从车身强度不断加强细节的管理，加强人员的责任制与员工技术水平的培养；更要不断优化焊接强度管理方法，不断的创新。