电阻点焊品质稳定性的控制方法

陈科羽，黎 丽

（1.吉凯恩车轮（柳州）有限公司，广西 柳州 545007；2.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

从上世纪80年代前的车架式车身，到现在整体式车身的普及，汽车车身不再有厚重钢板制造的车架，而是成为由薄钢板经过冲压加工、焊接的一个整体。在现代车身制造中，大量应用了电阻点焊。

电阻点焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触表面及邻近区域产生的电阻热效应，将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。

1 电阻点焊目前存在的缺点

我国目前的大部分电阻点焊，都存在如下一些缺点：

（1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接品质只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证。

（2）点、缝焊的搭接接头，不仅增加了构件自身的总质量，且因在两板焊接熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。

（3）设备功率大，机械化、自动化程度较高，使设备成本较高，维修较困难，并且常用的大功率单相交流焊机，不利于电网的平衡运行。

2 对汽车车身电阻点焊的品质测评

要想控制电阻点焊的品质稳定性，必须想办法克服存在的缺点。先简单介绍一下电阻点焊的标准，根据通用公司GM4488M焊接标准，对于汽车车身电阻点焊的焊接品质评判，主要通过下述3个方面进行：

（1）对焊点外观进行目测；

（2）对焊点进行剥离的破坏性试验检查；

（3）超声波探伤。

目前对焊点的强度检测，主要限于前两方面的评测。由于第一种检测方式，不能真正监测焊点强度，故国内大多数汽车产业都使用第二种方式检测焊点强度。采用超声波探伤的方式对焊点进行检测，还处于探索发展阶段，但却是未来检测发展的方向。

焊点剥离试验中，焊点强度品质状态评测示意图如图1、图2所示。

图1 合格焊点示意图

图2 不合焊点示意图

从图中可以看到，两块点焊后的母材在外力拉开后，一块母材的焊点处被撕裂拉断方为合格。

很多汽车行业的焊接品质标准为：在项目启动阶段，焊点强度合格率要达到98.5%，在全正式工装能力生产阶段，要达到焊点强度合格率99.5%。一辆轿车整个车身4 000～5 000个焊点，即整个车身要求不合格焊点不得超过20个。

同样，对于检测整个车身焊点强度合格率时，需要对将近5 000个焊点全部破坏剥离，会需要较高的劳动强度和造成高成本的支出，所以对电阻焊质量监控的其他方法，也在积极地寻找开展。

随着国内汽车产业的不断发展，各大汽车整车制造厂对焊点合格率要求越来越严，有些甚至达到了一旦发现有一个焊点脱焊或虚焊，就会采取将大批量的零件完全破坏，用焊点剥离试验的方式进行处罚与监控。

但无论花费多少成本，对成品零件进行焊点全破坏性剥离试验进行检测，都是一种事后的做法，不能从根本上解决焊接品质不稳定的问题，很难得到想要得到的高品质产品。故真正能对焊点质量稳定性控制的方法，是作用于过程的方法。

3 焊点品质稳定性的控制方法

根据长期的经验积累，下面介绍在正常情况下，焊点品质稳定性的控制方法。

3.1 监测电阻点焊机的输入参数

监控输入参数最简单的方法，就是查看电阻点焊机控制箱上的实时参数。在点焊机工作前，首先要设定好要达到的参数，一般来说，焊接固定材质与板厚的材料，其点焊参数是一定的，且对于焊接输入参数的控制，一定要把握好以下几个原则：

（1）焊接控制箱，采用有资格的专人负责控制，一般情况下，不建议由操作者进行更改，在焊接参数调整时，要有验证记录；

（2）焊接参数的选定需要有个清单，规定哪几种常用材质和厚度的材料，使用某个范围的焊接参数为最适宜参数；

（3）焊接控制箱参数的监控，至少要做到每1～2h，由相关人员进行监控1次，并记录下当时各种参数。

在做好以上监控的基础上，每个公司必须要建立起的是发现相关问题时，有应对的计划，并由应对的负责人进行管理控制。

若只是控制好焊点的输入参数，这并不能控制好焊接质量稳定性，更重要的一点是，要控制住焊机的输出参数。

3.2 监测电阻点焊机的输出参数

一般输出参数的监控，主要使用二次电流表等设备在焊接电极头处进行读数监控。监控输出参数的重要要点：

（1）二次电流表监控焊接参数同样至少要做到每1～2 h检查1次，并做好相应记录；

（2）在一天之中的不同时间段，由于电网用电量强度不同，根据实际经验数据，需要对应使用不同的参数值；

（3）在确认了相应时间段的输出参数后，将对应时间段的输入参数相应更改，并进行监控。

输出参数的监控更为重要，因为每台电阻点焊机的参数控制箱，输出的参数与输入参数并不一定是一致的，若只控制输入参数，并不够，还要在控制以上参数后，在制造过程中，其他几点还是需要监视的。

3.3 焊接过程的实物验证

为确认焊接过程中的焊接稳定性，除了仅仅监视焊接参数，并不能证明焊接出来的结果就一定符合要求，还必须要求对焊接结果进行确认的监控过程，就是必须进行焊点剥离试验，定期验证焊接结果，其中需要：

（1）在开班前，必须使用试片进行焊点全破坏剥离试验，验证焊接的效果；

（2）在焊接第一件产品后，在此产品上任选1个焊点进行非破坏性试验，确认在焊接产品后焊接品质符合要求；

（3）此后，每1～2 h必须随机抽取一件产品，进行焊点非破坏性事件验证，以验证焊点强度品质；

（4）对于大批量生产线上生产产品，根据每种产品成本，一般以1个月或1个季度为频次，随机抽取1件产品进行焊点全破坏性试验，以验证最终产品焊接的稳定性。

图3 焊点非破坏性试验方法

另外，根据长期现场点焊实际经验，由于较多焊点强度问题，主要出在焊接板材间隙过大以及点焊电极头磨损未发现等原因，故另外在焊接过程中还需监控另一重要现象。

3.4 焊接工艺的监控

（1）在焊接过程中，至少在1～2 h内，需要对焊接电极帽是否磨损进行确认，并做好确认记录；

（2）对需要相互焊接的板材间的间隙问题，焊接操作者与质检人员需要每批次焊接时至少确认一遍，一般较适合点焊的板材间隙≤2mm；

（3）焊接板材表面状态检查。焊接操作者与质检人员同样需要对焊接板材表面状态进行定期检查，避免出现焊接板材表面有焊渣、铁屑等甚至其他绝缘杂质沾附板材表面造成焊点强度不合。

所以，简单地说，我们日常的控制，也可以大致把这几个主要因素作为重点控制对象，若控制好了，可以有很好的效果。

4 焊接工艺措施的保证

为达到品质控制的目的，需通过一些焊接工艺措施来加以保证，这方面的控制方向简述如下：

（1）确保两焊接零件配合间隙不能太大，一般电阻点焊焊接配合间隙在0.5～2 mm，故通过对冲压件的控制，要求型面复杂零件需制作检具，并且需检测到相关配合型面，依照定期的由管理层对生产单元进行逐层审核等方式，确保冲压过程受控，稳定配合冲压件的型面尺寸；

（2）对工装以及设备的定频次点检，降低因设备老化对生产产生的直接影响，将设备出现的问题，做相应的应急计划，将设备问题对品质产生的影响降到最低；

（3）对焊接参数严格保护，并且定期进行确认，采用对焊机控制箱进行隔离保护，不允许非相关专业人员对焊机参数进行调整，定期采用二次电流表等仪器，定期对焊机的输出参数进行检测，以此保证焊接参数的稳定与有效性；

（4）要确保焊接产品能够一直按照上述这3点的要求，以定期抽取实物进行焊点全破坏试验。对焊接的实物品质进行监控，管理层要做好分层审核等方式，确保品质过程是受控的。

5 结束语

以上是对电阻点焊品质过程控制总结的一些方法。其实对焊接品质影响很大的是焊接设备输出电流的稳定性，根源问题还是在焊机的能力。之前所说，整个电网的不稳定性，在实际生产中是很难控制的，所以才在实际生产中采取了以上品质过程控制方法，来控制品质的稳定性。但若能通过焊接设备解决电网不稳定对焊接造成的影响问题，将能更好地提高电阻点焊的品质稳定性。

目前国内外对焊机的研究逐渐发展，主要还是针对焊机控制器进行研究，以找到能更稳定输出电流的控制器。而到目前为止，现在的电阻焊控制器，类似逆变电源控制器，已经逐步成熟。

目前，在国内对逆变电源电阻点焊机的研究，也已日益成熟。国内几大汽车厂陆续开始推行使用中频逆变电阻点焊机，都得到了很不错的效果。当然不管使用何种焊机，对电阻点焊品质稳定性的实现，都应包括上述的工艺方法与控制方法。所以，未来计划在类似中频逆变电阻点焊机等新式电阻焊机中，继续探索运用控制过程品质的方法，控制焊接品质的稳定性，是我们未来工作继续努力的方向。

[1]徐国成，陈大军，谷晓鹏，王 亭.电阻点焊工艺参数实时监测系统[J].监测技术，2009，（9）：28-30.

[2]刘照伟，杨立军，史彩云，董天顺.电阻点焊质量监控技术的发展现状和趋势[J].电焊机，2006，（9）：10-12.