汽车白车身电阻点焊工艺及常见故障模式分析

徐军

（海斯坦普汽车组件（东莞）有限公司 523000)

0 引言

在我国大部分汽车制造企业或相关公司中，高级技术员工往往是通过冲压成型的零件焊装而最终完成车身制作。电阻点焊因其成本低、污染小、低耗、技术可靠、效率高、适用于大批量生产、自动化程度高、焊接变形小、易操作及不需要填充材料等优势，成为了车身电阻点焊的主要方法。由于点焊过程影响因素多且相当复杂，加之焊接过程瞬时性以及熔核在相应的焊接过程中不可预见性，给点焊工艺带来了较大的问题与影响。

1 电阻点焊工艺概述

1.1 电阻点焊工艺简介

接头由焊件组合而成，并在下电极与上电极两者之间不断挤压。电阻热是通过相应的电流产生，并将焊接区域进行加热，使焊接区域达到高温塑性或局部熔化状态。焊接熔核通过电极机械力和热量的共同作用形成，电阻点焊也就是由此而来[1]。焊接常用设备分为固定座式焊机、悬挂焊机及焊接机器人。

1.2 电阻点焊焊接的运用及优点

电阻点焊具有焊接变形小与焊接效率高的特点。利用点焊机电阻点焊进行钢筋交叉的相应焊接，可形成骨架或钢筋网片，从而取代人工绑扎操作。人工绑扎与电阻点焊相比，电焊具有整体成品性好、高功效、低成本、易实现自动化生产、节约材料、节约劳动力以及作业条件好等优点[2]。电阻点焊广泛运用于线材焊接、冲压结构焊接以及4 mm以下的薄板焊接，是现阶段汽车白车身零部件连接的主要焊接工艺。汽车白车身一般由300～500个薄板冲压件焊接而成，其中电阻点焊数量多达3 000～6 000个。

1.3 电阻点焊焊接相关原理及工作过程

电阻点焊是将钢筋的横截面放置在点焊机的上、下2个电极之间，加热到一定温度后熔化，然后在交叉处焊接钢管（图1）。焊接接头的熔深必须满足下列要求：热轧钢筋的厚度在冷拔钢材料和低碳钢丝焊接点直径的30%～45%以内；压痕深度为30%～35%的低轨地铁线路；电阻焊的焊接过程是电弧焊、停止和保持焊接的循环过程预压[3]；焊接可靠、有效与合格，是焊接件焊接的核心。

图1 电阻点焊相关原理

1.4 电阻点焊焊接工作过程

通电工艺与焊接电阻点焊焊接，保持有效停止的过程循环，合格的点焊焊接将在焊接工件间形成可靠及合格的尺寸。在这个阶段，电极头逐渐加压到稳定的过程中，受外力挤压工件产生塑性变形，并且在物理部分之间形成接触点，这降低了接触电阻，并增加了电导率交叉。同时，通过公式Q=I2Rt计算发热量，电阻在机械强度和热阻的共同作用下形成熔核和塑性环，焊接芯的尺寸达到所需尺寸[4]。在这个阶段，电流被切断，电极头被连续加压。

2 点焊常见故障模式分析

焊点焊接质量缺陷及焊点表面缺陷是电阻点焊故障的2种主要模式，汽车车身的焊接强度受焊点焊接质量直接影响，造成汽车零部件脱落或车身异响等情况发生。汽车车身外观面的感知质量则是因为焊点表面缺陷而产生的主要影响，对使用者还会造成一些不必要的风险。下文将结合实际情况，对焊接质量中几个常见故障模式进行针对性的分析与研究。

2.1 电极头端面尺寸

焊接件的厚度直接决定了电极面的尺寸，6～8 mm是一般端面电极头的长度。使用电极头时，电极的磨损和塑性变形将改变电极正常尺寸，甚至影响到焊接件的使用。比如电极压力的增加、焊接区的过热、接触面的减小、塑料环尺寸的减小、焊缝过多的缺陷、热浓度的增加以及电流密度的增加，会导致过度飞溅、压痕和尺寸熔核不达标[5-6]。另一方面，会导致电流密度减小、接触面积增大和加速散热。

2.2 电极头压力

焊接电极的3个主要参数是通电时间、通电电流与电极头压力的大小而产生的制约或影响。电极头的压力值是通过在生产过程中，固定压力焊接设备值来制作的，电极头压力值主要受焊接设备和气

路设备的影响。焊接区的塑性变形程度和面积减小，难以形成稳定的塑性环。

2.3 通电电流

通电电流主要受焊接设备、工厂电压电网和线路通电影响。熔核尺寸偏小，焊接区域热量减小，严重时将导致虚焊无熔核。熔核尺寸偏大，会导致焊接局部熔化剧烈、总体区域过热、产生飞溅、过深压痕、击穿等焊接缺陷。通过焊接参数在巡检或生产前对面板进行相应的参数设置，确认电流输入与工艺要求是否完全符合，并对焊点进行全破或者非破确认。采用电流表定期进行实测电极电流通电检查，每月进行一次焊点监控，每周进行一次关键通常焊点监控。

2.4 通电时间

焊接设备直接对通电时间造成影响，焊接区域热时间增加，会出现较大而粗放的晶粒，焊点承载能力下降，形成环形裂纹导致表面发黑。熔池过快凝结，导致其区域时间影响减少，熔核尺寸偏小且形成夹渣气孔，甚至出现虚焊无熔核。通过焊接参数在相应的巡检前或生产前对面板进行设置，对其工艺要求与输入时间进行严格审查，检验其是否相匹配；采用电流表定期进行电极压力的检测与实际操作，并对焊点全破或者非破进行确认；频率必须严格进行调控把关。

3 结束语

选定合适有效的电极头进行设计，并从中对其电阻点焊的焊接工艺与质量进行充分了解，采用经合格验证的参数焊接。生产过程中监管手段也是必不可少的，必须严格进行调控与技术人员的把关，才能保证电阻点焊的焊接稳定性及相应的焊接质量。本文对汽车车身电阻点焊工艺及常见故障模式进行了相应的分析，对电阻点焊的工艺质量与故障模式的解决，有着一定程度的理论依据和实际意义。