点焊焊接精度的控制

武万斌 邢绍峰 樊旭明

（北京汽车股份有限公司）

点焊焊接精度的偏差主要是由于焊接变形造成的，影响点焊焊接变形的主要因素有：1）电极压力设定不合理；2）焊接件搭接存在间隙；3）焊接电极错位；4）焊接角度不垂直。从上述4个方面入手，可以最大限度地控制焊接精度。文章从4个方面对焊接变形的影响及控制分别进行阐述。

1 电极压力设定不合理的影响及控制

为保证焊点的熔核尺寸和焊点强度，根据金属的不同性能、厚度、焊钳承受力以及所用的焊机功率，电极压力设定不同，在一定的电极压力作用下，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。但是，焊接变形主要取决于电极压力的大小。电极压力太小，电极对工件的作用力减小，电极与工件之间无法形成压痕或压痕较浅，工件间因压力传递失效造成压痕深度不够，如图1所示。电极压力设定较小，而焊接电流设定较大，会导致在相同单位面积内瞬间电流密度增大，热量急剧升高，金属受热膨胀无法承受较高的能量，电极压溃金属无法形成熔池，最终导致金属珠全部飞出，出现炸点现象，炸点后在工件上形成圆形孔洞，如图2所示，熔核尺寸和焊点强度难以保证。电极压力太大，工件无法承受较大的压力，造成电极与工件间及工件与工件间压力较大，工件木材变形较大，造成压痕深度过深，如图3所示，压痕深度过深会导致焊透率较高，焊点强度达不到使用要求。

通常，通过焊钳选型及现场焊接试验选取合适的电极压力，在压痕深度一定的情况下选择合适的焊接电流及焊接时间，通过DOE试验方法选取最优的焊接参数，最终保证制件变形量最小。

2 焊接件搭接存在间隙的影响及控制

原则上制件搭接不允许存在焊接间隙，但是在车型开发过程中，冲压件搭接面面形状存在公差波动，一般为±0.5 mm，单件面形状在公差范围内为合格，但是2个面形状均在公差范围内的单件搭接可能会存在干涉点及间隙；存在干涉点的部位同样会使其他搭接部位存在间隙，这样会导致制件与制件搭接不可能完全贴合，如图5所示。

制件存在间隙后进行焊接，一般薄板件会随厚板件发生变形，若为不同材质的搭接组合，强度低的制件会向强度高的制件方向进行变形。间隙大小为制件搭接处变形量大小，搭接处之外的变形量应根据实际情况进行测量。面形状存在干涉点产生的间隙，如图6所示。

制件搭接间隙直接会影响制件焊接精度，间隙大小不同会导致制件变形量不同，在汽车行业，制件变形量是影响车身精度最重要的一环，它决定了车身的一致性及稳定性，也是行业大力推广的2 mm工程的重点工作之一。

3 焊接电极错位的影响及控制

电极压力是通过电极杆进行力的传递，电极杆错位往往是由于电极压力较大造成的。电极压力较大，电极杆承受不了较大的压力，会通过电极端面打滑，产生倾斜现象，这样会出现电极杆不对中现象，如图7所示。严重的会导致电极杆重叠，制件严重变形，若制件无法修复，可能会导致制件或者总成件报废，电极杆重叠，如图8所示。

电极帽安装在电极杆上，电极杆不能对中，导致电极帽无法对中，当上下电极杆接触时，由于电极帽无法对中，焊接电流无法100%进行传递，电极帽不对中相当于端面接触面积减小，使单位面积通过的电流密度增大，工件接触面轻微打滑造成被焊处金属膨胀，电极帽接触面轻微错位造成焊点一端深一端浅的现象，如图9所示。在电极杆错位严重但未造成重叠现象时，工件接触面严重打滑造成被焊处金属膨胀，电极帽接触面严重错位造成工件变形现象，如图10所示。工件扭曲变形后会造成焊点周围定位孔及安装孔精度的偏差。

在生产过程中，应严格控制电极帽的使用及电极杆的维护保养，避免焊接时产生错位，同时避免因焊接错位导致的总成件精度超差。电极必须在固定的时间间隔内进行修复，以保持和恢复其表面的几何形状，修复同时也清除表面的合金及杂质。

4 焊接角度的影响

焊接角度不垂直，也会使电极不对中，产生上述过程中的情况，如图11所示。

搭接件存在间隙时，焊接角度不垂直会严重影响总成件精度，制件本身在不断的变化，焊接角度也随之变化的话会增加车身精度调试的难度，给车身精度分析造成很大的困难，因此，需要采集更多的数据来弥补缺陷，这样会导致车身精度调试进度滞后，影响项目周期。

在初期布局过程中，应尽量避免采用人工焊接。因为焊接角度造成的影响无法估量，对于可能存在风险的部位尽量采用机器人进行焊接，机器人焊接角度是一定的，只要保证制件的一致性及稳定性，车身精度就可以控制。

5 结论

综上，焊接中发生焊接变形主要是由于电极压力设定不合理、焊接件搭接存在间隙、焊接电极错位、焊接角度不垂直造成的。要从焊接试验、车身精度现状、公司水平等诸多方面进行考虑，不要盲目按照一些标准及技术执行，应选择最适合自身实际情况的方法进行控制，同样根据现状制定适合公司的标准，避免因上述缺陷造成的影响。