汽车白车身电阻点焊质量检测关键技术及其发展趋势

谢金良　崔世海

摘要：现代汽车制造行业，无论是用户还是厂商，他们共同关注的一个焦点就是焊接质量，就目前情况而言，要保证焊接质量唯有依靠焊接设备，现在面临的最大的困难就是检验的技术方法不够简便快捷。本文以当前焊接质量检测中存在的技术问题为主要研究内容，为汽车白车身电阻点焊质量提出了评价体系，并针对焊点检测技术的应用情况展开了分析阐述，详细指明了检测技术的发展趋势，希望在行业间能有一定的参考价值。

关键词：电阻点焊;检测;白车身;质量

电阻点焊（简称点焊）是一种高质量、高效率、低成本的汽车指导工艺技术，目前是汽车白车身制造非常重要的一项工艺技术，一般情况下整车白车身将近有焊点4000～5000个。无论是汽车的扭转刚度和强度、碰撞强度、弯曲等力学性能，还是装配尺寸的精度都会受到点焊质量的决定性影响，因此为了保证点焊质量，就必须要对点焊进行严格的检测。点焊是一个高度非线性、多变量耦合和多种随机不确定因素的过程，焊点会在非常短的时间，且封闭的状态下完成熔核，这一过程是无法观测的，很难提取相关的信息，焊点的质量只能通过点焊过程中外部的信息特征得到间接的观察，或是借助点焊后的破坏性试验得到检测结果。长期以来，点焊在技术方面存在的最大的困难就是缺乏快速实时、便捷可靠地检验技术方法。 本文以当前汽车白车身点焊质量检测方面存在的技术问题为主要研究对象，针对电阻点焊质量提出了合理的评价体系，并针对焊点检测技术的应用情况展开了分析阐述，详细指明了检测技术的发展趋势，希望在行业间能有一定的参考价值。

一、点焊质量的检测技术

破坏性检测和无损检测是焊点质量检测的两类主要的检测方法，破坏性检测法主要包含了金相分析法、破坏性拉剪法以及凿检法，这类检测方法耗费的时间和精力较多，并且检测结果比较滞后。涡流、X射线机红外检测等检测方法都属于无损检测方法一类，但是这类检测方法目前仍存在一定的技术缺陷，例如对环境要求严，检测精准度不高等，受此影响均无法满足消费者对产品日益提升的要求。

（一）超声波检测技术

在点焊过程中，超声波信号能够对熔核的特征进行有效的分析评估，将超声波技术广范的运用到各大汽车主机厂中，定时定量的对离线的白车身进行焊点质量检测，进而促使白车质量得以切实的提升。超声波检测技术的原理是将系统发射出的电信号借助超声波检测探头内的传感器与机械信号进行转换，对回波电信号进行采样，再借助相关软件根据相应的算法对地面回波间隔、有效回波数量、衰减率、最小增益最大中间回波峰值等参数进行读取，参数分析的越多，得到的检测焊点的分析也会更加精准。回波信号不同表示所检测的熔核内部的特征、缺陷也是不同的。相比于其他的无损检测技术，超声波检测技术在成本、检测效率、操作以及对环境等各方面的要求方面都具有很大的优势。

单探头的超声波检测设备是目前市面上销量最多的，这类设备不仅控制系统简单，并且非常可靠，但是其缺点就是效率低，每次只能采集一个焊点的数据。超声波实质上也是一种机械波，为了避免因不同介质传输时出现衍射、折射及反射等现象，在使用时就需要运用耦合剂使探头和被检测工件实现充分的接触。

（二）压痕检测技术

当电极力作用在工件焊点位置时，焊点的表面就会出现一定的压痕，如果压痕太浅，说明熔核就很小;如果压痕很深，就说明应力集中太大，造成了拉剪强度的降低，会严重影响焊件的美观程度。由此不难看出，焊点熔核的形成过程能够通过点焊电极压痕的深浅反映出来，点焊的质量也会受到压痕深浅的影响。当前汽车都在向着轻量化发展，因此车身的钣金厚度逐渐降低，这也在很大程度上影响了压痕深度的检测精准度。

（三）点焊过程中的动态电阻检测技术

点焊时两电极之间的电阻即为动态电阻，通过电阻点焊原理可知，动态电阻在熔核形成过程中发挥着重要的作用。点焊工件大多是导热、导电的，表面有氧化膜并且不太平整，点焊过程中受这些因素的影响，电阻的数值会发生较大的波动。当接通电源开始点焊时，受两电极间高温的影响，工件接触点附件的金属内部电阻会急剧增大，这时接触点就成了吸热集中区，热量随之增大对工件进行熔化，熔核产生。

通过研究发现，熔核的形成过程能够通过动态电阻曲线得以反映，电阻曲线与熔核尺寸有着特定的对应关系，当得到一些电阻曲线的特征参数时，熔核的直径也就能够评估出来了。

二、点焊质量检测技术的发展趋势

制造业正在向着工业4.0的方向发展，当前正处于现代化互联网技术和人工智能大发展的时代，在点焊过程中引入这些高新技术，将会为点焊质量检测技术的提升提供新的突破口，对点焊质量的直接控制在不久的将来也会逐步实现，推动电阻点焊技术有一个新的提升。

（一）关键性能焊点区域的选取

整车白车身有6000多个焊点，对所有焊点进行检查，不仅要面对庞大数据的采样，同时还将耗费大量的时间和精力，这样效率低下的检测是不能在在线实时检测的状况下完成的。在工程期间，要优化模型，对车身的碰撞安全、刚度及硬度进行检测后，将其结果与有限元仿真结合从力学角度对白车身进行检测分析，选取白车身的几个关键性能区域，例如大梁、前车体等进行焊点质量检测，减少检测样本，提升效率，保证点焊质量，提升白车身整体质量。

（二）多参数智能测量与调整

未来点焊质量检测技术发展的趋势将是将多种传感器技术精确测量和人工神经网络等人工智能控制技术应用集成于机器人点焊系统中，进而研究开发出先进的测量和控制检测质量的设备，为白车身点焊质量提供保证。

三、结论

综上所述，虽然目前国内外对于电阻点焊接头质量检测技术的关注度都很高，有很多测量的方法，但是能真正应用到工业生产中的技术并不多，目前汽车生产线上还是依靠技术工人凭经验判断焊点的质量，还没有一种能够完成对所有焊点进行质量检测的高水平的检测手段。因此，焊接领域现在面临的一个亟待解决的技术难题就是如何将现代传感技术、职能控制技术以及计算机数据处理技术等应用到点焊技术的在线实时监测中，进而实现对点焊质量的实时控制。提升检测装置的效率、推动智能化，进而实现自动化、智能化、图像化的点焊接头表面形貌和熔核直径检测，這在我国制造业发展过程中无论是理论还是实用方面都是具有重大意义的。