轿车车身电阻电焊的工艺性及质量控制_电焊标准工艺

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轿车车身电阻电焊的工艺性及质量控制

轿车白车身由3000~6000个焊点将数百个薄板冲压零件拼装得到。电阻点焊作为最主要的轿车车身连接工艺形式，完成90%以上的轿车车身连接工作量。其强度直接决定了汽车车身连接的整体强度。

常用点焊方法

1.双面点焊

电极由工件的两侧向焊接处馈电(见图1左)。

2.单面点焊

电极由工件的同一侧向焊接处馈电(见图1右)。

点焊工艺参数调整

通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取，首先根据工况确定电极的端面形状和尺寸，其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样，经检查熔核直径符合要求后，再在适当的范围内调节电极压力、焊接时间和电流，进行试样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。表1为点焊焊接参数规范参照表。

1.电极端面直接选择

电极端面的尺寸增大时，接触面积增大，电流密度减小、散热效果增强，均使焊接区加热程度减弱，而熔核直径减小，使焊点的承载能力降低。

根据板厚(T)确认最小熔核直径(D)：D=4√T(厚度小于1mm)

D=5√T(大于1mm，小于3mm)

D=6√T(大于3mm)

再根据熔核直径选择对应电极端面(通常是电极帽、电极杆)。目前，国内常用电极帽直径有13mm和16mm两种，在工况允许的条件下优先选择直径为16mm型号。

2.焊接压力调整

当压力过小时，由于焊接区的金属的塑性变形范围及变形程度不足，造成电流密度过大而引起加热速度大于塑性环扩展速度，从而严重喷溅，降低强度；如果压力过大，接触面积增大，电阻与电流密度均减小，焊接区散热增加，因此熔核尺寸下降，严重出现焊透率减小，降低强度。

3.参数判定(焊点质量判定)

最常用的检验试样的方法是撕开法，优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可通过剪切的断口判断熔核的直径。必要时，还需进行低倍测量、拉伸试验和X光检验，以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。

以试样选择工艺参数时，要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响，以及装配间隙方面的差异，并适当加以调整。

不等厚度和不同材料的点焊

当进行不等厚度或不同材料点焊时，熔核将不对称于其交界面，而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移，偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊透率减小，焊点强度降低。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时，厚件一边电阻大、交界面离电极远，故产热多而散热少，致使熔核偏向厚件；材料不同时，导电、导热性差的材料产热易而散热难，故熔核也偏向这种材料(见图2、3)。

调整熔核偏移的原则是：增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。常用的方法有：

(1)采用强条件：使工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降低。电容储能焊机采用大电流和短的通电时间能焊接厚度比很大的工件就是明显的例证。

(2)采用不同接触表面直径的电极：在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径，以增加这一侧的电流密度、并减少电极散热的影响。

(3)采用不同的电极材料：薄板或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金，以减少这一侧的热损失。

(4)采用工艺垫片：在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片(厚度为0.2~0.3mm)，以减少这一侧的散热。

焊接工艺空间

1.点焊接头的设计

点焊接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成；对于不等厚度的工件，薄件与厚件的厚度比不能小于1/3；原则上不允许出现四层或四层以上的焊接接头结构。

对焊点位置的确定可以由焊点边距以及焊点搭接量来决定(见图4)。

焊点边距：最小值取决于被焊金属的种类、厚度和焊接条件；对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时可取较小值。

焊点搭接量：原则上它是边距的两倍(实际多有偏差)，同时搭接量与熔核大小、焊头直径密切相关。

对于白车身焊接，通常情况下，搭接量的取值范围为12~20mm；由于目前焊接电极一般为φ13mm或φ16mm，所以搭接量建议在15mm以上，太短容易产生半点，影响焊接强度；太长会增加重量，造成成本浪费。料厚大于等于3mm情况下，搭接边宽度应达到16mm；料厚大于等于5mm情况下，搭接边宽度应达到20mm，焊接料厚越大，搭接宽度越宽。特殊位置如门玻璃导槽位置等可以在12mm以下，但只能作为少数的工艺焊点，允许半个焊点。

另外，还需考虑到焊点位置的可视性，至少能看到一个电极的位置，否则应适当加大焊点搭接边。表2给出了最小搭接边的参考量。

2.点距的选择

焊点点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率、表面清洁度，以及熔核的直径有关。长、直焊点间距要求一般在50~80mm之间，局部强度要求较低的位置，如车门外板加强板与门外板的搭接点焊，距离可增大至100mm；螺母板及部分小件需要在较小的平面内达到连接强度要求，焊点可依实际情况增加，点距相应缩短。

规定点距最小值主要是考虑分流影响，采用强条件和大的电极压力时，点距可以适当减小。采用热膨胀监控或能够顺序改变各点电流的控制器时，以及能有效地补偿分流影响的其他装置时，点距可以不受限制。

3.焊钳的可达性

行程全开状态(自由行程状态)，见图5。

行程锁定状态(焊接状态)，见图6。

过程管理方面保证焊接质量

1.电极集中修磨，集中管理

焊接重要四大参数之一就是，电极端面直径，并且另外两大参数焊接电流(单位面积上的电流密度)、焊接压力(单位面积上的压强)均受电极断面直径制约，在人工生产线，前期生产使用人工锉刀修磨电极帽，受限于人工修磨技能，修磨效果往往达不到要求。为了提升并保障焊接质量一致性，采用专门的电极修磨设备对电极进行修磨。

2.改进焊机设备，增加焊点计数能

焊接焊点的数量对车身的强度有直接的影响，为了避免由于人员操作失误而导致的漏焊点现象，联合焊机设备厂家一同开发了焊点计数器，运用焊点计数器对于焊点数目的控制有了更大的控制，当焊点数目少于或超过设置数目时，焊点计数器就会发出报警，并关闭焊机程序，以此能有效避免焊点遗漏。

3.改进焊钳或夹具结构，制作焊点导向

对于焊点位置要求很高的焊点(如外表面焊点)，以及焊接盲区焊点(焊点位置不能直接看见)可以增加焊点导向。如图7，左边为夹具上的焊点导向，右边为焊钳上的焊点限位。

总之，上述点焊参数的设置推荐可以作为现场调试的参考依据，这设置时还需要根据焊机的稳定性及其它附加功能设置。在布置焊点时应注意以下几点：焊接面尽可能是平面；有足够的焊钳进出零件的空间；能够实现点焊面与焊钳极臂垂直；有电极焊接时的运动空间；有足够的可视空间，至少能看见一个极臂与板件的接触点；零件不能与焊钳钳身、悬挂钢缆、焊钳转盘相干涉；同一焊接工位焊接时使用尽可能少的焊钳种类，以减少换焊枪的时间(不同料厚处需要考虑参数的切换)。焊接参数以及焊接工艺直接影响点焊的焊接质量，影响车身的连接强度。焊接参数在一定程度上可以补偿焊接工艺上的不合理性，而焊接工艺上的合理性则可以更好保证焊接参数的有效性，两者是相辅相成的。