白车身高强度钢板点焊性能研究

１ 白车身点焊的原理 及特性
汽 车车 身 总成基 本 以点焊 工 艺为主 ，如 表 １
所示，一台白车身的焊接点数 多达 ３ ５ ０ ０ ￣４ ５ ０ ０ 点，并且随着时间的推移以及市场和技术发展需 要 ，在 一 台车 身 中使 用 的高 强钢 板 占用 比率越 来
越高。
流 过 大 则容 易 产 生过熔 、针 孔现象 ，而 且焊 渣 和 毛 刺 也会 较 多 。 焊接 时 间 以 电源 的 周波 数来 表示 ，１ Ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ 表
示一个周波。５ ０ Ｈ ｚ的电源一秒钟有 ５ ０ 个周波 。
薄 钢 板焊 接 的焊接 时间一 般在 ６ ～２ ７ Ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ 。熔接 时间 的影 响 效果 与熔 接 电流类似 ，太 短和 太 长均 会 造成 焊 点质 量 下 降 。但是 加 长焊 接 时 间 比加 大 焊 接 电流 的焊 点外 观质 量 好 ， 产 生的 火花 也较 小 。 ３ ． ２ 焊接 不 同规格 母材 时 的条件 设计基 准
表 １某整车厂部分乘用车焊点数
加压力作为焊接参数设计的三大基本条件。在合
理 的焊接 条件 下 ，典型 的焊核 成长 过程 如 图 ２所
不 。
焊 核
１ ． １ 车身焊 点 的工艺 原Hale Waihona Puke Baidu
被焊接材料
成 长过 程 ： ＠ 一 ９ — ０
点焊技术简单讲就是利用导体电阻产生足够 的热 量达 到 了溶 点而进 行焊接 的方法 。 具体 来 说 ， 就是通过从 电极流 向焊接母材 的电流使连接部位 本身产生热量，经热传导使接合部位温度急剧上 升到融合状态（ 此 时基本不使用焊接辅助材料） 。
在 这 期 间 ，两 电极 会持 续对 母材 加 压 ，从而 使母
图 ２ 焊核成长示意图
１ － ３ 阻抗特 性 的影响 从 图 １可知 ，通 电 电级 对被焊 接 材料 的加 压 过程 为 串联状态 ，总 的电阻 可用 下 式得 出 ：
Ｒ＝２ｘ Ｒｅ ＋２ｘ Ｒｅ ｗ＋２ｘ Ｒ ｃ
机 电技术
２ ０ １ ３ 年２ 月
白车身高强度钢板点焊性能研 究
邓长 斌
（ 东南（ 福建） 汽车工业有 限公司 生产技术部 ，福建 福 州 ３ ５ ０ １ １ ９ ） 摘 要 ：白车 身均 由各种形状不 同材料不 同的冲压件焊 接而 成，点焊技术在整车制造环节是非常重要的工艺 。为提 高焊接的生产 效率和 品质 ， 文 中主要 阐述车身点焊工艺的原理 ， 以及在当前新兴的高强度钢板使用率越 来越 高的情况 下，
随着汽 车需 求量 的不 断增 加 ，汽车 工业 迅速
发 展 ，而 日益严 格 的安全 要求 以及 对燃 油 的经 济
循焦 耳 定律 Ｑ＝ Ｉ ２ Ｒ ｔ 。
性追求 ，驱使着汽车制造商不断对汽车的车身综
合 设计 进行 改进 。
母 ｊ
‘ 母材
Ｉ ｌ Ｉ Ｉ 塑
一 — … 一
焊核
电 极 ， ｌ Ｒ ｅ
Ｉ
，
图Ｉ 点焊示意及 接合 部位 的温度 分布
１ ． ２ 点焊 熔接 的三大 条件 从 上述 分析 知道 影 响焊 点质量 的因素有 焊 接 电流 、焊接 时 间和搭 接部 位 电阻 。搭 接部位 电阻 主 要受 加压 力 、 电极端 部材质 、钣 金 材质 和钣 金 间接触 情况 等影 响 。所 以与 焊接 设 备相关 的因素 有 焊接 电流 、焊 接 时间 、 加 压 力和 电极端 部直 径 。 而 普 通 的 电极 头基 本可 以满 足焊 接 薄钢 板 的 电极端 部直 径需 求 。因此 把焊 接 电流 、 焊 接 时 间、
材产生塑性变形，使得表面相互紧密连接，生成 牢固的接合部（ 如图 １ 所示） 。 点焊达到可使母材溶化产生的热量及原理遵
式中， Ｒ 代表加压电极的电阻； Ｒ ｅ ｗ代表 电极与 工件 间的 电阻 ；Ｒ ｗ 代表 材料 自身 电阻；Ｒ ｃ代 表 两工件间的搭接 电阻。
作者 简 介 ：邓 长斌 （ １ ９ ７ ９ 一） ，男 ，工程 师 ，研究 方 向：汽 车焊装 工 艺规划 、车 体 同步设 计生 产性 优化研 究 、数字 化 工厂 。
第 １ 期
邓长斌 ：白车 身高强度 钢板点焊性能研究
６ １
由于加压 电极 自身 的 电阻 Ｒ ｅ可忽 略 ， 当工件
３ 点焊熔接参数 的设计和优化
３ ． １ 常用材料的点焊参数 普通软钢板点焊熔接条件的设计通常参考美 国 电阻焊 机 制 造 者 协 会 （ Ｒ ． Ｗ Ｍ． Ａ） 制订 的焊 接 条 件 推 荐 表 。为达 到 良好 的焊接 品质 一般 使 用 Ｃ Ｌ ＡＳ Ｓ Ａ 级 ，选 择 见表 ２ 。
素基本固定的情况下，根据焦耳定律，母材本身
的阻抗 特性 将 直接 影 响焊接 的三 大 条件 设计 。
２ 点焊熔接 三条件参数 的意义和作用
白车身点焊设备使用 的焊接 电流基本在 ６ ～ １ ３ ｋ Ａ 之 间 。 电流 太 小则产 生 的热 量不 足 ，无 法 产 生 足够 的焊 核 区 ，会 造 成虚 焊 和脱 焊 现象 。 电
，一 。 —
一 …
电阻焊在 车身 制造 中广 泛运 用 ，而对 板厚 比
大于 １ ： ２ ． ５的钢板问进行焊接则具有一定的难度 ，
目前 还不 具大 批量 产性 。因此 薄 的高强 度钢 板近 几年 在车 身 使用材 料 上越 来越 普遍 ，其 焊接特 性 已成 为 当前车 身焊接 研 究的重 点方 向。
表２ Ｒ ． ｗ Ｍ． Ａ焊接条件推荐表（ Ｃ Ｌ Ａ Ｓ Ｓ Ａ 】
的搭接 电阻 Ｒ ｃ 和 电极与工件接触 电阻 Ｒ ｅ ｗ一定 时， 材 料 电阻 Ｒ ｗ取 决于它 的 电阻率 Ｐ。电阻率是
被 焊接 材 料 的重 要性 能 ，电 阻率 高 的金属 其 导 电 性 差 ，也 就容 易 产 生热量 。在焊 接 设 备等 外部 因
如何设计和优 化点焊熔接 的焊接参数 。所提 出的参数优化方案 已在工厂新车型制造 中得 到应用推广 。 关键词： 白车身；高强度钢板 ；点焊 ；参数 中图分类号：Ｕ４ ６ １ ． ９ ９ 文献标识码 ：Ａ 文 章编号 ：１ ６ ７ ２ ． ４ ８ ０ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ６ ０ － ０ ３