白车身焊点缺陷分析及质量改进

白车身焊点缺陷分析及质量改进

白车身开发过程中，焊点质量是车身质量的一项重要因素，白车身关键部位，如车身前后悬架连接处，焊点质量要求较高，比普通焊点控制的更严，焊接熔核直径控制的更严谨，称之为安保焊点。焊接过程产生的焊接缺陷导致了白车身焊点强度的下降，产生焊接缺陷的原因是多种综合因素的结果，如焊接参数的设定不合理，钣金件搭接不良及焊接姿势不垂直等，如何提升白车身焊点质量，需要我们更深一步的去研究焊接缺陷产生的原因及提升焊点质量的方法。

关键词：焊点质量焊接缺陷质量改进

一焊接设备分析

点焊属于电阻焊设备的一种，常见的点焊的焊接设备分为工频焊机、中频逆变焊机两种，均属于日韩系列的焊机，两种焊接设备各有不同的特点。

1、工频焊机

工频焊机为最常见的焊机，使用工业频率50/60HZ的单相交流电，经过变压器转变输出高电流及低电压，最终输出的焊接电流为交流电，从工频焊机焊接原理图可以看出焊接波形过零点，焊接电流是交变的。

图1 工频焊机焊接原理图

2、中频逆变焊机

中频逆变焊机使用工业频率为50/60HZ的三相交流电，经过逆变器转化为1000HZ或更高的频率，最终输出稳定的直流电，从中频逆变焊机焊接原理图可以看出经过逆变器整形后为平滑的波形，没有峰值冲击，不过零点且直流电无电感。

图2 中频逆变焊机焊接原理图

工频焊机和中频焊机特点对比

特点对比

项目AC工频焊机中频逆变焊机

电源输入单相1～380V，电网不平衡三相3～380V，三相平衡

功率因数≈0.65，功率因数低0.95以上，利用率高

二次焊接

AC交流输出DC直流输出输出

焊接结果焊接电流波动较大，飞溅较大电流平稳，飞溅少

焊机规格150KVA70KVA即可，节约电力配置

焊接规范电流、压力大，时间长电流、压力小，时间短

焊枪应用焊枪大小对电流输出影响大焊枪大小对电流输出影响小

综合成本先期投入低，后期运行高先期投入高，后期运行低

综合中频焊机和工频焊机的性能对比，中频焊机可输出稳定的直流电，能够提高焊点熔核形成的稳定性，从而减少焊接飞溅，能够提高焊点质量水平。

二焊接原理

点焊属于电阻焊的一种，它是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板（≤5mm）焊接。焊接产热公式为Q=I2 R t ，由此可见，焊接电流是决定析热量大小的主要因素，将直接影响到熔核直径与焊透率，从而影响到焊点强度。影响产热的因素包括电极形状及材料性能、工件表面状况、焊接电阻、电极压力、通电时间及焊接电流。

1、焊接电阻

电极之间的电阻R包括工件本身的电阻R w、两工件之间的接触电阻R c、电极与工件之间的接触电阻R ew。

R总=2Rw+Rc+2R ew。

图3 不同材料的电阻率与温度的关系

低碳钢的含碳量低于0.25%。其电阻率适中,需要的焊机功率不大；塑性温度区宽，易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力；碳与微量元素含量低，无高熔点氧化物，一般不产生淬火组织或夹杂物；结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小，因而开裂倾向小。这类钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。

2、焊接电流的影响

焊接电流的影响比电阻和通电时间两者都大。在点焊过程中必须严格控制，此外电流还受电网波动，变压器阻抗变化，接触面积的分流等的影响，其它参数一定时，焊接电流应有一个合理的范围，电流过小、能量过低，不能形成熔核；而电流过大，会产生飞溅。

3、焊接时间的影响

焊接电流决定析出热量，而通电时间则同时对析热及散热产生影响。通常在规定的通电时间内，焊接区析出的热量除部分散失外，将逐渐积累，用来加热焊接区，使熔核逐渐扩大到所要求的尺寸。通电时间对焊点的熔核尺寸的影响规律，基本上与焊接电流对熔核大小的影响相同。时间太短，产生热量不足，不能形成熔核或熔核尺寸过小，导致焊点强度不能满足要求。时间过长，使加热过于强烈，引起金属过热、压痕过深等缺陷，导致焊点强度下降。焊接电流和焊接时间在一定范围内可以互相补充。

两种可供选择的焊接规范：

硬规范：采用大电流和短时间（又称强规范），其效果是加热速度快、焊接区温度分布陡、加热区域窄、接头表面质量好，过热组织少，接头的性能好，生产效率高，因此只要焊机功率允许，均应采用，由于加热速度快，要求加大电极力和散热条件与之配合，否则容易出现飞溅等缺陷。

软规范：采用小电流和长时间（又称弱规范）。其效果是加热速度慢、焊接区温度分布平缓、塑性区宽，在压力作用下易变形。因此对于焊机功率不足，工件厚度大，变形困难或易淬火的材料，采用弱条件焊接是有利的。

4、电极压力的影响

电极压力对两电极间总电阻R有显著的影响，随着电极压力的增大，R显著减小，此时焊接电流虽略

有增加，但不能影响因R减小而引起的产热的减小，因此，焊接强度总是随着电极压力的增大而降低。

5、工件表面状况的影响

工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻，会产生飞溅和表面烧损，氧化物层的不均匀性还会影响各个焊点加热的不一致，引起焊接质量的波动。从而影响焊接强度

6、电极形状及材料性能的影响

随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度降低。电极材料基于电极的上述功能，就要求制造电极的材料应具有足够高的电导率、热导率和高温硬度，电极的结构必须有足够的强度和刚度，以及充分冷却的条件。此外，电极与工件间的接触电阻应足够低，以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。

电极磨损后与工件接触表面的导电、导热属性降低，电极端面面积增加，相应电极与工件接触面的电流密度减小，导致熔核形成困难。对于焊接涂层类钢板，如镀锌板，适当增加电极帽修磨频次，在焊接镀锌板过程中电极帽与锌层反应，形成黄铜，电极帽导电率降低，可考虑使用氧化铝强化铜电极。

三焊接缺陷