影响电阻焊接质量的几个因素

雷小军

（西安比亚迪汽车有限公司，西安 710119）

1 引言

电阻焊是将被焊接的工件压紧于上下电极之间，利用电流流经工件接触面时产生的电阻热将工件加热到熔化或塑性状态，使两种金属形成互熔而结合的一种焊接方式。

电阻焊作为一种高效、廉价、安全、焊接强度优良及自动化程度较高的一种焊接方式，在轻工业生产中，尤其是在汽工业中得到了广泛应用。白车身及各种钣金组件、零部件的焊接几乎全部由电阻焊进行完成。但是在实际生产及整车的售后中，也往往会出现组件虚焊、脱焊等不良现象，对我们产品的品质造成一定的影响。

2 影响电阻焊接质量的因素及应对方案

电阻热产生的热量可由理论公式：Q=I2·R·T得出，其中，I为通电电流，kA；R为电阻，Ω；T是焊接时间，cys。从公式可以看出，电阻热影响因素无非就是电流的大小、工件的电阻及焊接瞬间的时间。但在实际焊接中，影响因素往往更为复杂一些。以之前的产品为例，3mm的45钢板及1.5mm的65Mn钢板组焊，焊接电流范围控制在13～13.5kA，焊接时间为 9～12cy（1cy=0.02s），95%以上的工件焊接质量还是很好的，但是仍会存在小部分工件的虚焊（图1）、脱焊（图2）现象。为此，特作如下分析。

图1 虚焊

图2 脆断

图3 击穿

（1）电网电压的影响。理论上讲，电网的电压一般会比较稳定，三相电压在360～415V浮动均属于正常，但也不排除电网的瞬间欠压引起电压不稳定现象。对于电阻焊来讲，瞬间的欠压导致焊接质量的明显下降是很明显的（图1），焊接件表面由于欠压造成虚焊，焊点处只留有焊接瞬间加热的痕迹，并未熔解金属形成熔核。

解决方案：电网电压的波动直接影响焊机焊接电流，所以我们配置了一套电流监控仪表。当电网电压异常时，会导致焊接瞬间电流的异常，此时该仪表发出声光报警，操作人员很方便识别异常焊接件，并隔离放置。

（2）焊接电极头的影响。铬锆铜材质的电极头在焊接瞬间产生电阻热使工件热熔，该热量同时也使得电极头接触面积变软，长时间热压后导致电极头端部面积增大。面积增大后，电流的通路增大，或者当电阻变小，电阻热没有熔化工件而形成熔核，也会出现图1虚焊的情况。

解决方案：根据电极头结构，我们设计了专用工具对电极头端部进行修磨，使其面积控制在要求的范围内。

（3）待焊接工件表面洁净度影响。目前，多数待焊接工件都为冲压件，所以工件表面会残留冲压油或夹杂着细微的颗粒。如果表面的油污没有及时清除，在焊接时电极头在压紧工件，油污的存在导致电流的通路变小，即电阻变大、热量急剧增大，使工件表面附近空气迅速膨胀而造成爆炸声，称炸电极。而工件表面会出现熔坑或击穿，严重影响了工件的外观及质量（图3）。

解决方案：焊接工件前，擦拭工件，确保待焊接工件表面洁净，无油污、夹渣现象。

（4）材质的影响。焊接件的材质不同，其电阻大小也不同。工件的电阻取决于它的电阻率。电阻率高的金属导电性差（如不锈钢），电阻率低的金属导电性好（如铝合金），因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易，前者可用较小电流（几千安培）；后者则必须用很大电流（几万安培）。所以，设定焊机电流参数时，必须要考虑到工件的材质。

解决方案：影响焊机质量的因素太多，材质或厚度的不同对电流设定影响都很大，没有一个很匹配的公式可以应用，只能通过大量的验证来确定最合适的参数匹配了。

（5）焊后镀锌对焊接质量的影响。一般的焊后组件都需要经过表面处理方可进入装配工序。常见的表面处理有镀锌、电泳等。镀前处理一般会进行酸洗，对工件表面进行除油。在酸洗过程中会出现大量的氢离子，在阴极析出金属的同时，就会伴随有氢气的析出(副反应)，称为析氢。

组焊件常会在焊点处存在应力集中现象。应力集中的部位金属缺陷多，而电镀液中的氢扩散到这些缺陷处，氢原子变成氢分子，产生巨大的压力，这个压力与材料内部的残留应力形成一个合力，当合力超过材料的屈服强度，会导致金属表面鼓包或皱折，严重时会导致断裂，此现象称氢脆。当焊件在工作时受到冲击力，断裂现象会更加明显。

解决方案：（a）焊后回火去除焊接产生的内应力；（b）电镀前控制酸洗的浓度及时间，尽量缩短酸洗时间；（c）电镀后进行去氢处理。行业规定：最好在镀后1～3h进行去氢处理，去氢一般采用加热烘烤，烘烤温度为150℃～300℃，保温2～4h。这样可以有效去除残留在组件中的氢，从而消除氢脆现象对组焊件造成的影响。

电阻焊对工件焊接质量的影响远不止这些，需要不断地在实际操作中摸索，才能确保焊件质量。