帕尔贴效应在铝合金电阻焊生产中的应用研究

胡广程 刘庙义

安徽江淮汽车股份有限公司 安徽合肥 230000

汽车轻量化是指在保持汽车原有的性能不受影响的前提下实现汽车重量的减轻。在汽车的整备质量中，车身的重量占了四分之一以上，轻量化是改善汽车燃料经济性的有效途径。对于国内车型来说，铝合金材料是最适合的方案，目前已大范围应用。铝合金点焊以其高效率、低成本、便于实现自动化生产的突出优点已经成为白车身制造的主要工艺。本文通过对铝点焊的工艺研究，将帕尔贴效应应用到实际铝合金焊接中。珀耳帖效应：当电流通过不同导体组成回路时，除产生焦耳热外，在不同导体的接头处随电流方向的不同会分别出现吸热、放热。物理解释为：荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量[1]。

由于铝合金所具有的独特性能，铝合金极易被氧化，形成致密的氧化膜，其熔点极高、密度大，属于难熔物质，焊接时会夹杂在焊点位置，阻碍金属之间的良好结合，导致未焊透、不融合现象。常用的5 系、6 系铝合金板材拥有较大的线膨胀系数，线膨胀系数比钢大2 倍[2]。在实际生产中，常规工艺参数无法避免的出现铝点焊假焊、焊核偏移、焊点表面针孔等焊接质量缺陷，下面根据实例进行介绍。

两层薄厚板焊接，以常用的汽车铸铝和6 系铝板材为例，搭接厚度和材质为S600（1．5mm）

+AlSi10MnMg（2．5mm），板材与板材之间焊点处涂3mm直径胶水。焊接设备为ARO 厂家中频逆变直流焊机MFDC1200，最大输出电流：1200A，最大焊接电流：55KA；焊枪为C 型枪，电极材质为CrZrCu，直径20mm。

当薄板侧在负极侧焊接，S600（1．5mm）薄板侧存在假焊情况，薄板侧直接脱落。分别增加对比验证，每组参数焊接，参数如下表1：

对比3-6 号焊点凹表面质量问题，进一步金相切割确认焊接效果：

由金相结果可以看出：1．焊核偏移偏向铸件测。2．焊核成型趋向于正极侧。3．正极在铸件侧铸件侧明显焊透，而薄板侧无熔融痕迹，焊核形状为矩形，负极在铸件侧铸件侧熔核位置焊透，而薄板侧部分焊透，焊核形状为“蘑菇头型”。经过拉伸实验、剪切实验仅6 号满足标准。故通过变更板材焊接侧正负极来解决铸件薄厚板焊接假焊问题。

5系铝合金Mg为主要合金元素，主要特点为密度低、抗拉强度高、延伸率高，具有良好的可焊接性能；6 系铝合金的主要合金元素是Mg 与Si，具有良好的焊接性、可机加工性[3]。以常用的汽车车门5系铝和6 系铝板材为例，搭接材质和厚度为5182（1．5mm）+S600（1．5mm），板材与板材之间焊点处涂3mm 直径胶水。设备同上例。当5182Ti/Zr（1．5mm）在正极侧焊接，5182（1．5mm）侧存在针孔问题。分别增加对比验证，基础焊接参数下进行对比，见表2：

变更变压器的正负极，对比焊点表面质量，各实验进行48 组，5182 正极侧17 个针孔，而5182 负极侧仅2 个。5 系铝合金因含Mg 元素，更活泼，若放在正极侧，输入热量高，更易产生过烧、针孔等问题。

表1

表2

帕尔贴效应普遍存在于焊接连接中，本文着重分析了常见电阻焊中正负极的影响，提出焊枪正负极的重要性，在一定程度上解决假焊、焊核偏移、焊点表面针孔等焊接问题。