汽車制造電阻點焊缺陷探析

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隨著經濟社會的發(fā)展，汽車已經成為人們生活中必不可少的交通工具，焊接技術已廣泛應用在汽車制造中，在被應用的焊接技術中電阻點焊占據絕大部分。汽車的整體質量很大程度上取決于點焊質量。焊點質量精度較高的汽車，使汽車的安全系數和整體性能大大提升，給用戶留下良好的印象。點焊缺陷會降低汽車整體強度，使得組件無法正確裝配，影響汽車的安全性。在汽車生產制造過程中及時發(fā)現(xiàn)點焊缺陷，并對焊點采取相應的修補措施，對降低生產成本，提高生產率具有重要意義。因此，降低焊接缺陷，提高焊點質量，是提高車身質量的關鍵因素。本文主要結合某汽車廠實際焊裝生產線，分析汽車制造中常見的點焊缺陷，分析焊接缺陷產生的原因，并提出焊點的質量控制措施，以達到減少或消除焊接缺陷，提高汽車質量的目的。如果汽車點焊焊接缺陷未被及時發(fā)現(xiàn)，并加以控制，輕則影響作業(yè)進度，重則降低汽車安全系數，因此找到點焊質量的影響因素及質量控制措施尤為重要。

1常見的點焊缺陷

1.1焊點穿孔

焊點穿孔是焊點出現(xiàn)整體燒穿或溢出的現(xiàn)象，特別是車身的關鍵位置焊點，焊點穿孔會嚴重降低焊點強度。焊點燒穿現(xiàn)象如圖1所示。焊點穿孔的原因及解決措施如下。（1）點焊參數不合適，如焊接電流偏大，點焊時間太長，電極壓力偏小等。可通過適當調整點焊工藝參數，使得點焊電流、點焊時間及電極壓力相匹配，來解決穿孔問題。（2）點焊電極或母材焊前未嚴格清理，表面不清潔，點焊電極頭端面尺寸小或修整得太尖銳，使點焊時能量集中在某一點，從而導致工件燒穿。可在焊前嚴格清理電極和工件表面，按規(guī)范修整電極頭端面并選用合適的電極。

1.2焊點裂紋

焊后裂紋是在焊點周圍出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象，產生的原因及解決措施如下。（1）點焊工藝參數不匹配，如電極壓力過大、電極頭斷面尺寸偏小、保持時間不足等?？赏ㄟ^調整焊接工藝參數，嚴格控制焊接工藝，解決焊接裂紋問題。（2）電極使用時間過長，冷卻效果變差，使焊點結晶時間變長導致焊接裂紋的出現(xiàn)。應焊前檢查，確保冷卻水路暢通，采用鉻鋯銅高散熱的電極，加強電極的冷卻效果。

1.3焊點毛刺

點焊結束后，在焊點周圍出現(xiàn)的毛刺會降低工件的表面質量，影響后續(xù)零部件的裝配工作，用手觸摸會出現(xiàn)刮傷的情況。焊點毛刺的原因及解決辦法如下。（1）點焊電流過大、焊接時間短?？赏ㄟ^適當降低焊接電流，加大點焊時間解決此問題。（2）焊點處在工件邊緣、工件表面未嚴格清理、電極頭端面不符合規(guī)范要求。應在焊前工件表面嚴格清理，修整電極頭端面或采用合適尺寸的電極頭。

1.4焊點扭曲

點焊后出現(xiàn)焊點造成板材表面嚴重扭曲或焊接變形的現(xiàn)象，由于板間翹離（變形），限制了熔核尺寸的長大，點焊變形對零部件的外觀質量及強度影響較大。焊點扭曲變形如圖3所示。焊點扭曲的原因及解決辦法如下（1）點焊電流及電極壓力過大，電極頭斷面尺寸偏小。可通過規(guī)范點焊工藝參數，減小焊點扭曲變形。（2）工件接觸不良，點焊鉗上下兩電極與被焊工件表面偏斜。在點焊操作時應嚴格按規(guī)范操作，將點焊鉗放到與被焊工件表面垂直位置后再進行點焊。

1.5位置偏差

焊后焊點偏離指定位置10mm以上的現(xiàn)象，當焊接工藝規(guī)程上未明確給出尺寸公差范圍時，一般認為焊點位置偏差應控制在20mm以內。焊點位置偏差會使得焊點局部強度降低，如果在汽車關鍵承重位置有焊點位置偏差的情況，會降低汽車的整車強度。焊點位置偏差如圖4所示。焊點位置偏差的主要原因是未在指定位置點焊，應提高工作人員操作規(guī)范，點焊前在焊點指定位置做標識來消除焊點位置偏差。

1.6邊緣焊點

邊緣焊點即焊點沒有被金屬板材邊緣所包含，這是非常嚴重的點焊缺陷，會大大降低焊點強度。邊緣焊點如圖5所示。邊緣焊點產生的原因是設計焊點時，未考慮到焊點邊距的問題，操作工人粗心大意，偏離指定位置進行點焊。在進行焊點位置設計時，應合理布局，避免邊緣焊點的出現(xiàn)，提高焊接工規(guī)范操作意識。

1.7壓痕過深

汽車鈑金件厚度一般為0.7mm左右（不同部位厚度有所差異），焊點壓痕過深會嚴重降低焊點強度，一般要求焊點壓痕不能超過板厚的一半。壓痕過深如圖6所示。壓痕過深原因及解決辦法如下。（1）點焊工藝參數不匹配，使得焊接熱量集中，熱出入過大?？赏ㄟ^嚴格控制焊接規(guī)范，使點焊電流、電極壓力、點焊時間相匹配，減小焊點冷卻結晶時間。（2）電極長時間使用，電極冷卻效果不良?？杉訌婋姌O水冷卻作用，提高電極的冷卻效果。

1.8虛焊

未形成熔核或熔核尺寸小于白車身強度要求的規(guī)定值，肉眼觀察焊點發(fā)白即為虛焊。虛焊產生的原因及解決辦法如下。（1）焊接電流過小，焊接時間短。應嚴格設計焊接工藝參數，并規(guī)范執(zhí)行。（2）點焊電極偏斜、不對中，電極表面有雜質，電極水冷效果不良。焊前應按規(guī)范對電極進行打磨修整，點焊時保證電極對中，并加強電極水冷效果。

1.9漏焊或多余焊點

焊點數量少于或多于規(guī)定數量，都會使得工件強度下降。產生漏焊或多余焊點的主要原因是由于不按照規(guī)范進行操作，或操作人員粗心大意，造成漏焊或多余焊點?？赏ㄟ^三級檢查制度，即操作工自檢自查、班組長檢查、專業(yè)檢驗人員檢查，避免此類現(xiàn)象的產生。

1.10噴濺

（1）內部噴濺，即兩焊件間有金屬溢出。產生的原因及解決辦法如下。1）點焊電流過大、電極壓力小?？赏ㄟ^調整焊接參數解決。2）板間未緊密貼合或有臟物，應嚴格清理板材表面，加大電極壓力。3）邊距過小、焊點靠近板材邊緣，應合理設計點焊接頭位置。（2）表面噴濺，即板材表面局部有噴濺。原因是有電極壓力偏小，預壓不充分，電極或工件表面有雜質，使得電極與工件未良好接觸?？赏ㄟ^提高電極壓力，充分預壓，焊前清理電極及工件表面，使點焊電極與工件充分接觸。

2點焊質量檢驗

為了保證汽車的點焊質量，防止質量不合格的工件流入到下道工序，對點焊的質量控制應建立一套完整的體系。通常汽車點焊質量控制可分為：焊前預防、焊接過程中質量控制和焊后成品檢驗等3部分。

2.1焊前預防

通過以上汽車點焊常見的缺陷產生的原因分析，我們發(fā)現(xiàn)大部分點焊缺陷的產生都與點焊參數的不規(guī)范及工件表面有雜質等有關。因此，在實際生產中電阻點焊前，應做好焊前準備工作，從根源上避免或減少焊接缺陷的產生。對點焊設備進行日檢查、周檢查、月檢查，復核焊接工藝參數，確保焊接工藝符合規(guī)范要求。定期測量焊接工藝參數實際輸出值與給定值是否一致。做好點焊設備的維修、維護保養(yǎng)工作，保證設備的良好運行。對質量不穩(wěn)定的焊點處建立質量控制點，能很好地預防不合格焊點的產生。

2.2焊接過程中質量控制

焊接過程中再次核對焊接參數與焊接工藝規(guī)程是否一致，嚴格執(zhí)行焊接規(guī)范操作，做好焊點自檢自查工作，發(fā)現(xiàn)缺陷，及時處理。建立焊點的實時監(jiān)測工作，確保及時發(fā)現(xiàn)不合格焊點，減少不必要的損失。

2.3焊后成品檢驗

2.3.1破壞性檢驗。（1）撕破檢驗。借助簡單工具在點焊生產線對焊點進行旋轉、剝離和拉開，可獲得焊點的熔核尺寸、未熔合及是否有內噴濺等缺陷。（2）金相檢驗。將點焊試件按要求制成金相件，對于車用鍍鋅鋼板，通常使用4%的硝酸酒精作為腐蝕液，通過顯微鏡觀察試件內部組織，可分析焊點的熔核直徑、焊透率及內部缺陷等。（3）剪切檢驗。剪切法是用拉伸機將試板的兩圖6壓痕過深示意端夾緊后剪切拉斷，通過剪切實驗，可以獲得點焊接頭的力學性能值。對焊點進行破壞性檢驗，破壞了工件或產品的原有形狀，并且只能對部分焊點進行檢驗，如果對整車所有焊點進行破壞性檢驗，檢驗后破壞了車身的整體結構，無法修補只能報廢，相對來說檢驗成本較高，而且抽樣頻率較低，不利于及時發(fā)現(xiàn)問題。2.3.2非破壞性檢驗。（1）外觀檢查。用肉眼或借助低倍放大鏡檢查焊點表面是否存在缺陷，可用于檢查焊點表面裂紋、燒穿、噴濺等缺陷。（2）楔張檢驗。利用扁鏟、手錘等工具對焊件進行楔張檢查，在生產現(xiàn)場常用來檢查焊點是否牢固。對焊點進行非破壞性檢驗，工件沒有受到破壞，是汽車廠普遍采用的日常檢驗方法，該方法具有成本低、效率高的特點，能夠及時發(fā)現(xiàn)焊點的表面缺陷，但不能檢測到焊點的內部缺陷，具有一定的局限性。而超聲波無損檢測技術的普及應用，能夠發(fā)現(xiàn)焊點的內部缺陷，對發(fā)現(xiàn)焊點缺陷，提高焊點質量，降低生產成本具有重要意義。

3點焊質量管理

點焊質量檢驗的目的不是檢驗出焊點的缺陷，更多的是為了能夠及時發(fā)現(xiàn)缺陷或不產生缺陷。汽車車身都是在焊裝流水線批量生產，如果焊接缺陷未被及時發(fā)現(xiàn)，流入到總裝配生產線，需要將該構件重新返回到焊裝線進行補焊、補漏、校正等，影響生產作業(yè)進度，提高了生產成本，因此，為了較少或消除焊接缺陷，在做好質量檢驗的基礎上，為保證點焊過程的穩(wěn)定，更要做好焊接全面質量管理，具體如下。（1）提高工作人員質量意識，部分點焊缺陷的產生，如漏焊、多余焊點等，與操作人員的工作態(tài)度和技能水平有關，即未嚴格執(zhí)行點焊工藝，沒有嚴格執(zhí)行操作規(guī)范，員工質量意識淡薄。因此，員工應持證上崗，崗前應進行嚴格的理論教育與實操培訓，提高工作人員的操作技能水平和質量意識。（2）生產中所使用的點焊設備及工裝量具等，操作者應能夠正確操作進行生產，做好設備的運行狀態(tài)跟蹤，對設備使用前后運行狀態(tài)確認，能夠及時發(fā)現(xiàn)設備異常情況，定期對設備進行保養(yǎng)與檢修，保證設備精度與可靠運行，提高生產率，保證焊點質量。（3）嚴格進行物料管理，做好入庫檢驗，建立使用管理臺賬，從根源上把好質量關。對于點焊鈑金件，焊前嚴格清理待焊工件表面的污物，按工藝文件要求進行焊前裝配，保證裝配間隙。對于焊裝生產線所加工出的焊件要符合質量要求，以確?？傃b的順利進行。（4）制定焊接工藝文件，合理設計質量控制措施和生產管理辦法。各工序流程應合理布局，減少零部件的運輸路線，在點焊生產線應建立質量控制點，制作點焊工藝文件，點焊設備操作工應嚴格執(zhí)行工藝標準。（5）保證測量工具和試驗設備的準確性，對于點焊生產線，定期對點焊設備進行檢查檢測，保證其可靠運行，對于焊點要進行自檢自查、班組長檢測、質檢人員檢測三級檢測制度，避免不合格焊點流出焊裝生產線。（6）建立生產車間環(huán)境管理制度，生產現(xiàn)場環(huán)境應保持清潔，原材料及設備等應規(guī)范擺放，生產車間溫度、濕度、光線等符合生產技術文件要求。生產車間有相關安全環(huán)保設備和措施，職工健康安全符合法律法規(guī)要求。電阻點焊具有熱量集中、焊接成本低、生產率高的特點，是一種安全、高效的焊接方法，在汽車制造中廣泛應用。而點焊缺陷的產生，直接影響了整車的剛度和完整性，因此了解汽車制造中點焊缺陷產生的原因，做好點焊質量管理及質量檢驗，對消除焊接缺陷，降低生產成本，提高生產率，保證整車的質量具有重要意義。

作者:廉杰 吳犇 單位:哈爾濱華德學院