车身焊接过程监控及质量管控分析

林楠

摘 要：焊装是车身制造过程中的关键环节，焊接质量在很大程度上决定了汽车车身结构性能。因此如何对焊接过程进行实时管控，成为了保证整车的质量的关键。

关键词：白车身；凸焊；气体保护焊焊；质量控制；焊接参数

汽车车身大多由0.7.2.5MM薄板件焊接构成，材料一般为普通低碳钢、镀层钢板及普通高强板。为了保证车身焊接质量，我们需要熟知焊接工艺过程并建立起完善的质量监控体系，利用监控体系对焊接过程数据进行实时监控，确保车身焊接质量，实现每个焊点、每个焊缝的可追溯性。因篇幅有限，本论文仅对常见的电阻焊及气体保护焊进行详细论述、分析。

1 车身焊接常用焊接方法

电阻焊及气体保护焊为车身制造过程中常见的焊接方法，近年来随着行业发展激光焊在车企中发展迅速，按照目前行业发展态势，未来车身焊接结构40%以上将由激光焊接完成。

2 焊接原理及其工艺控制关重点

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料的制造工艺及技术。由于每种焊接方法均有其特殊的焊接工艺过程，有其特殊的焊接工艺参数，下面对电阻焊及气体保护焊焊接方法的影响因素进行详述。

2.1 电阻焊

2.1.1电阻焊原理

电阻焊是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流将其加热到熔化或塑性状态，并在电极压力下冷却形成焊核的一种方法，常见的点焊、凸焊均属于电阻焊。

2.1.2电阻焊质量关键影响因素

电阻焊接质量受多种因素的影响，如焊接材料、焊接电流、电极压力、焊接时间、电极材料、设备冷却效率等。由于篇幅有限，这里只对电阻热公式Q=I2RT中的焊接电流、电阻、焊接时间这三项工艺参数的作用进行详述。

焊接电流：焊接电流影响熔核直径和焊透率，焊接电流过大易导致产生严重的焊接飞溅，焊接电流过小易产生未焊透、熔核直径小等缺陷，因此它是一个必须严格控制的参数。

焊接压力：电极压力对两电极间总电阻、电流密度、压痕深度等有显著影响，随着电极压力的增大，电阻显著减小。因此，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低。

焊接时间：影响焊接过程中的加热过程，为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充。

2.1.3电阻焊质量控制

现在各个制造厂都有企业焊接参数设置规范，并且由焊接工程师定期进行抽检、校正焊接参数，生产过程中主要采用现场单点破检和定期整件破检检验焊接质量。这种质量管控流程存在一定局限性，定期校正焊接参数并不能保证每个焊点的焊接参数能够实时可视化，另外采用破坏检验法虽然能够直观反映焊点质量，但是破坏检验本身需要占用大量的人力物力，而且两次破检检验间的产品质量处于失控状态，容易导致批量质量事故，因此应当采用可靠的电阻焊质量监控系统辅以定期整件破检来控制焊接质量。采用电阻焊质量监控系统来代替人工进行每台焊机的实时监测，及时反馈不合格的焊点并终止生产，反馈出不合格焊点形成原因，使操作者能及时采取补救措施，将损失控制在最小。这样既能提高焊接质量稳定性，又能减少因为不必要的频繁抽检及破检带来的浪费。

2.2 气体保护焊

2.2.1气体保护焊原理

气体保护焊是利用电弧作为热源，气体作为保护介质的熔化焊。在焊接过程中，保护气体在电弧周围形成气体保护层，将电弧、熔池与空气隔开，防止有害气体的影响，并保证电弧稳定燃烧。

2.2.2气体保护焊质量关键影响因素

气体保护焊焊接质量受多种因素的影响，如焊接材料、焊接电流、电压、焊接时间、焊接速度、气体流量、气体纯度等。由于篇幅有限，这里只对焊接电流、焊接电压、焊接速度这三项工艺参数的作用进行详述。

焊接电流：焊接电流是最重要的焊接参数，焊接电流对焊接过程的稳定性、熔深大小、焊缝成形和焊接生产效率有决定性影响。焊接电流过大易导致焊穿、成形不良等缺陷。焊接电流过小易导致电弧燃烧不稳、融合不良、成形不良等缺陷。

焊接电压：焊接电压需与焊接电流配合设置，电压对焊接过程稳定性、焊缝成形、焊接飞溅等都有很大的影响，一般情况下焊接电压增大，会导致焊缝宽度显著增加，熔深和焊缝余高降低。

焊接速度：焊接速度快慢对于焊缝的成形、焊缝机械性能、熔深、焊接缺陷等均有很大影响。其余焊接条件相同的情况下焊接速度过快，焊缝宽度将减小、焊缝成形不良，易产生气孔。焊接速度过慢焊缝宽度增加明显，焊缝成形不良。

另外焊丝干伸长长度、气体流量也是焊接过程的关键影响因素。

2.2.3气体保护焊质量控制

现在大多数制造厂都由焊接工程师定期按照作业标准进行工艺纪律检查、校正焊接参数，生产过程中主要采用现场人工外观检测和无损检测再辅以定期整件切片焊接性能检测。这种质量管控流程存在一定局限性，定期检查、校正焊接参数并不能保证每条焊缝的焊接参数能实时可视化、实时受控，另外现场人工外观检测很大程度上要依靠检测人员的检测经验，这种控制流程容易导致批量质量事故，因此应当采用可靠的数字化联网焊机+焊接实时监控系统+视觉外观检测系统+无损检测辅以定期整件切片检验来控制焊接质量。采用数字化焊机来代替人工进行每台焊机焊接参数设置，采用焊接实时监控系统及时反馈出超出规范要求的焊机并终止其生产，使操作者能及时采取补救措施，将损失控制在最小。采用自动化视觉外观检测系统+无损检测对焊缝外观及焊接质量进行检测避免人工检测因素的影响。这样既能提高焊接質量，确保可追溯性，又能减少人为因素带来的不稳定性。

3 结语

焊接过程由于其自身的特殊性导致焊接过程监控与焊接质量控制一直是焊接行业内的一大难题。近年来随着技术的更新，越来越多的自动化焊接设备、智能化焊接监控控制系统、智能化焊接质量检测设备已经被引入生产现场并取得了不错的效果，未来随着中国制造2025的逐步开展，焊接过程控制也势必越来越自动化、智能化。

参考文献：

[1]张江渤.汽车车身焊接质量控制分析[J].科技致富向导，2014（30）：112.

[2]庞新福，冯斌.白车身试制过程中的焊接质量控制分析[J].汽车工艺与材料，2009（08）：10.12.