汽車制造電阻點(diǎn)焊缺陷探析

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隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們生活中必不可少的交通工具，焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用在汽車制造中，在被應(yīng)用的焊接技術(shù)中電阻點(diǎn)焊占據(jù)絕大部分。汽車的整體質(zhì)量很大程度上取決于點(diǎn)焊質(zhì)量。焊點(diǎn)質(zhì)量精度較高的汽車，使汽車的安全系數(shù)和整體性能大大提升，給用戶留下良好的印象。點(diǎn)焊缺陷會(huì)降低汽車整體強(qiáng)度，使得組件無法正確裝配，影響汽車的安全性。在汽車生產(chǎn)制造過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊缺陷，并對焊點(diǎn)采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施，對降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率具有重要意義。因此，降低焊接缺陷，提高焊點(diǎn)質(zhì)量，是提高車身質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本文主要結(jié)合某汽車廠實(shí)際焊裝生產(chǎn)線，分析汽車制造中常見的點(diǎn)焊缺陷，分析焊接缺陷產(chǎn)生的原因，并提出焊點(diǎn)的質(zhì)量控制措施，以達(dá)到減少或消除焊接缺陷，提高汽車質(zhì)量的目的。如果汽車點(diǎn)焊焊接缺陷未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并加以控制，輕則影響作業(yè)進(jìn)度，重則降低汽車安全系數(shù)，因此找到點(diǎn)焊質(zhì)量的影響因素及質(zhì)量控制措施尤為重要。

1常見的點(diǎn)焊缺陷

1.1焊點(diǎn)穿孔

焊點(diǎn)穿孔是焊點(diǎn)出現(xiàn)整體燒穿或溢出的現(xiàn)象，特別是車身的關(guān)鍵位置焊點(diǎn)，焊點(diǎn)穿孔會(huì)嚴(yán)重降低焊點(diǎn)強(qiáng)度。焊點(diǎn)燒穿現(xiàn)象如圖1所示。焊點(diǎn)穿孔的原因及解決措施如下。（1）點(diǎn)焊參數(shù)不合適，如焊接電流偏大，點(diǎn)焊時(shí)間太長，電極壓力偏小等?？赏ㄟ^適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)焊工藝參數(shù)，使得點(diǎn)焊電流、點(diǎn)焊時(shí)間及電極壓力相匹配，來解決穿孔問題。（2）點(diǎn)焊電極或母材焊前未嚴(yán)格清理，表面不清潔，點(diǎn)焊電極頭端面尺寸小或修整得太尖銳，使點(diǎn)焊時(shí)能量集中在某一點(diǎn)，從而導(dǎo)致工件燒穿?？稍诤盖皣?yán)格清理電極和工件表面，按規(guī)范修整電極頭端面并選用合適的電極。

1.2焊點(diǎn)裂紋

焊后裂紋是在焊點(diǎn)周圍出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因及解決措施如下。（1）點(diǎn)焊工藝參數(shù)不匹配，如電極壓力過大、電極頭斷面尺寸偏小、保持時(shí)間不足等。可通過調(diào)整焊接工藝參數(shù)，嚴(yán)格控制焊接工藝，解決焊接裂紋問題。（2）電極使用時(shí)間過長，冷卻效果變差，使焊點(diǎn)結(jié)晶時(shí)間變長導(dǎo)致焊接裂紋的出現(xiàn)。應(yīng)焊前檢查，確保冷卻水路暢通，采用鉻鋯銅高散熱的電極，加強(qiáng)電極的冷卻效果。

1.3焊點(diǎn)毛刺

點(diǎn)焊結(jié)束后，在焊點(diǎn)周圍出現(xiàn)的毛刺會(huì)降低工件的表面質(zhì)量，影響后續(xù)零部件的裝配工作，用手觸摸會(huì)出現(xiàn)刮傷的情況。焊點(diǎn)毛刺的原因及解決辦法如下。（1）點(diǎn)焊電流過大、焊接時(shí)間短?？赏ㄟ^適當(dāng)降低焊接電流，加大點(diǎn)焊時(shí)間解決此問題。（2）焊點(diǎn)處在工件邊緣、工件表面未嚴(yán)格清理、電極頭端面不符合規(guī)范要求。應(yīng)在焊前工件表面嚴(yán)格清理，修整電極頭端面或采用合適尺寸的電極頭。

1.4焊點(diǎn)扭曲

點(diǎn)焊后出現(xiàn)焊點(diǎn)造成板材表面嚴(yán)重扭曲或焊接變形的現(xiàn)象，由于板間翹離（變形），限制了熔核尺寸的長大，點(diǎn)焊變形對零部件的外觀質(zhì)量及強(qiáng)度影響較大。焊點(diǎn)扭曲變形如圖3所示。焊點(diǎn)扭曲的原因及解決辦法如下（1）點(diǎn)焊電流及電極壓力過大，電極頭斷面尺寸偏小?？赏ㄟ^規(guī)范點(diǎn)焊工藝參數(shù)，減小焊點(diǎn)扭曲變形。（2）工件接觸不良，點(diǎn)焊鉗上下兩電極與被焊工件表面偏斜。在點(diǎn)焊操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范操作，將點(diǎn)焊鉗放到與被焊工件表面垂直位置后再進(jìn)行點(diǎn)焊。

1.5位置偏差

焊后焊點(diǎn)偏離指定位置10mm以上的現(xiàn)象，當(dāng)焊接工藝規(guī)程上未明確給出尺寸公差范圍時(shí)，一般認(rèn)為焊點(diǎn)位置偏差應(yīng)控制在20mm以內(nèi)。焊點(diǎn)位置偏差會(huì)使得焊點(diǎn)局部強(qiáng)度降低，如果在汽車關(guān)鍵承重位置有焊點(diǎn)位置偏差的情況，會(huì)降低汽車的整車強(qiáng)度。焊點(diǎn)位置偏差如圖4所示。焊點(diǎn)位置偏差的主要原因是未在指定位置點(diǎn)焊，應(yīng)提高工作人員操作規(guī)范，點(diǎn)焊前在焊點(diǎn)指定位置做標(biāo)識(shí)來消除焊點(diǎn)位置偏差。

1.6邊緣焊點(diǎn)

邊緣焊點(diǎn)即焊點(diǎn)沒有被金屬板材邊緣所包含，這是非常嚴(yán)重的點(diǎn)焊缺陷，會(huì)大大降低焊點(diǎn)強(qiáng)度。邊緣焊點(diǎn)如圖5所示。邊緣焊點(diǎn)產(chǎn)生的原因是設(shè)計(jì)焊點(diǎn)時(shí)，未考慮到焊點(diǎn)邊距的問題，操作工人粗心大意，偏離指定位置進(jìn)行點(diǎn)焊。在進(jìn)行焊點(diǎn)位置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理布局，避免邊緣焊點(diǎn)的出現(xiàn)，提高焊接工規(guī)范操作意識(shí)。

1.7壓痕過深

汽車鈑金件厚度一般為0.7mm左右（不同部位厚度有所差異），焊點(diǎn)壓痕過深會(huì)嚴(yán)重降低焊點(diǎn)強(qiáng)度，一般要求焊點(diǎn)壓痕不能超過板厚的一半。壓痕過深如圖6所示。壓痕過深原因及解決辦法如下。（1）點(diǎn)焊工藝參數(shù)不匹配，使得焊接熱量集中，熱出入過大?？赏ㄟ^嚴(yán)格控制焊接規(guī)范，使點(diǎn)焊電流、電極壓力、點(diǎn)焊時(shí)間相匹配，減小焊點(diǎn)冷卻結(jié)晶時(shí)間。（2）電極長時(shí)間使用，電極冷卻效果不良?？杉訌?qiáng)電極水冷卻作用，提高電極的冷卻效果。

1.8虛焊

未形成熔核或熔核尺寸小于白車身強(qiáng)度要求的規(guī)定值，肉眼觀察焊點(diǎn)發(fā)白即為虛焊。虛焊產(chǎn)生的原因及解決辦法如下。（1）焊接電流過小，焊接時(shí)間短。應(yīng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)焊接工藝參數(shù)，并規(guī)范執(zhí)行。（2）點(diǎn)焊電極偏斜、不對中，電極表面有雜質(zhì)，電極水冷效果不良。焊前應(yīng)按規(guī)范對電極進(jìn)行打磨修整，點(diǎn)焊時(shí)保證電極對中，并加強(qiáng)電極水冷效果。

1.9漏焊或多余焊點(diǎn)

焊點(diǎn)數(shù)量少于或多于規(guī)定數(shù)量，都會(huì)使得工件強(qiáng)度下降。產(chǎn)生漏焊或多余焊點(diǎn)的主要原因是由于不按照規(guī)范進(jìn)行操作，或操作人員粗心大意，造成漏焊或多余焊點(diǎn)?？赏ㄟ^三級(jí)檢查制度，即操作工自檢自查、班組長檢查、專業(yè)檢驗(yàn)人員檢查，避免此類現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.10噴濺

（1）內(nèi)部噴濺，即兩焊件間有金屬溢出。產(chǎn)生的原因及解決辦法如下。1）點(diǎn)焊電流過大、電極壓力小?？赏ㄟ^調(diào)整焊接參數(shù)解決。2）板間未緊密貼合或有臟物，應(yīng)嚴(yán)格清理板材表面，加大電極壓力。3）邊距過小、焊點(diǎn)靠近板材邊緣，應(yīng)合理設(shè)計(jì)點(diǎn)焊接頭位置。（2）表面噴濺，即板材表面局部有噴濺。原因是有電極壓力偏小，預(yù)壓不充分，電極或工件表面有雜質(zhì)，使得電極與工件未良好接觸?？赏ㄟ^提高電極壓力，充分預(yù)壓，焊前清理電極及工件表面，使點(diǎn)焊電極與工件充分接觸。

2點(diǎn)焊質(zhì)量檢驗(yàn)

為了保證汽車的點(diǎn)焊質(zhì)量，防止質(zhì)量不合格的工件流入到下道工序，對點(diǎn)焊的質(zhì)量控制應(yīng)建立一套完整的體系。通常汽車點(diǎn)焊質(zhì)量控制可分為：焊前預(yù)防、焊接過程中質(zhì)量控制和焊后成品檢驗(yàn)等3部分。

2.1焊前預(yù)防

通過以上汽車點(diǎn)焊常見的缺陷產(chǎn)生的原因分析，我們發(fā)現(xiàn)大部分點(diǎn)焊缺陷的產(chǎn)生都與點(diǎn)焊參數(shù)的不規(guī)范及工件表面有雜質(zhì)等有關(guān)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中電阻點(diǎn)焊前，應(yīng)做好焊前準(zhǔn)備工作，從根源上避免或減少焊接缺陷的產(chǎn)生。對點(diǎn)焊設(shè)備進(jìn)行日檢查、周檢查、月檢查，復(fù)核焊接工藝參數(shù)，確保焊接工藝符合規(guī)范要求。定期測量焊接工藝參數(shù)實(shí)際輸出值與給定值是否一致。做好點(diǎn)焊設(shè)備的維修、維護(hù)保養(yǎng)工作，保證設(shè)備的良好運(yùn)行。對質(zhì)量不穩(wěn)定的焊點(diǎn)處建立質(zhì)量控制點(diǎn)，能很好地預(yù)防不合格焊點(diǎn)的產(chǎn)生。

2.2焊接過程中質(zhì)量控制

焊接過程中再次核對焊接參數(shù)與焊接工藝規(guī)程是否一致，嚴(yán)格執(zhí)行焊接規(guī)范操作，做好焊點(diǎn)自檢自查工作，發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)處理。建立焊點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測工作，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格焊點(diǎn)，減少不必要的損失。

2.3焊后成品檢驗(yàn)

2.3.1破壞性檢驗(yàn)。（1）撕破檢驗(yàn)。借助簡單工具在點(diǎn)焊生產(chǎn)線對焊點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、剝離和拉開，可獲得焊點(diǎn)的熔核尺寸、未熔合及是否有內(nèi)噴濺等缺陷。（2）金相檢驗(yàn)。將點(diǎn)焊試件按要求制成金相件，對于車用鍍鋅鋼板，通常使用4%的硝酸酒精作為腐蝕液，通過顯微鏡觀察試件內(nèi)部組織，可分析焊點(diǎn)的熔核直徑、焊透率及內(nèi)部缺陷等。（3）剪切檢驗(yàn)。剪切法是用拉伸機(jī)將試板的兩圖6壓痕過深示意端夾緊后剪切拉斷，通過剪切實(shí)驗(yàn)，可以獲得點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能值。對焊點(diǎn)進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)，破壞了工件或產(chǎn)品的原有形狀，并且只能對部分焊點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，如果對整車所有焊點(diǎn)進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)后破壞了車身的整體結(jié)構(gòu)，無法修補(bǔ)只能報(bào)廢，相對來說檢驗(yàn)成本較高，而且抽樣頻率較低，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。2.3.2非破壞性檢驗(yàn)。（1）外觀檢查。用肉眼或借助低倍放大鏡檢查焊點(diǎn)表面是否存在缺陷，可用于檢查焊點(diǎn)表面裂紋、燒穿、噴濺等缺陷。（2）楔張檢驗(yàn)。利用扁鏟、手錘等工具對焊件進(jìn)行楔張檢查，在生產(chǎn)現(xiàn)場常用來檢查焊點(diǎn)是否牢固。對焊點(diǎn)進(jìn)行非破壞性檢驗(yàn)，工件沒有受到破壞，是汽車廠普遍采用的日常檢驗(yàn)方法，該方法具有成本低、效率高的特點(diǎn)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)的表面缺陷，但不能檢測到焊點(diǎn)的內(nèi)部缺陷，具有一定的局限性。而超聲波無損檢測技術(shù)的普及應(yīng)用，能夠發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)的內(nèi)部缺陷，對發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)缺陷，提高焊點(diǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本具有重要意義。

3點(diǎn)焊質(zhì)量管理

點(diǎn)焊質(zhì)量檢驗(yàn)的目的不是檢驗(yàn)出焊點(diǎn)的缺陷，更多的是為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷或不產(chǎn)生缺陷。汽車車身都是在焊裝流水線批量生產(chǎn)，如果焊接缺陷未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，流入到總裝配生產(chǎn)線，需要將該構(gòu)件重新返回到焊裝線進(jìn)行補(bǔ)焊、補(bǔ)漏、校正等，影響生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)度，提高了生產(chǎn)成本，因此，為了較少或消除焊接缺陷，在做好質(zhì)量檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為保證點(diǎn)焊過程的穩(wěn)定，更要做好焊接全面質(zhì)量管理，具體如下。（1）提高工作人員質(zhì)量意識(shí)，部分點(diǎn)焊缺陷的產(chǎn)生，如漏焊、多余焊點(diǎn)等，與操作人員的工作態(tài)度和技能水平有關(guān)，即未嚴(yán)格執(zhí)行點(diǎn)焊工藝，沒有嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范，員工質(zhì)量意識(shí)淡薄。因此，員工應(yīng)持證上崗，崗前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的理論教育與實(shí)操培訓(xùn)，提高工作人員的操作技能水平和質(zhì)量意識(shí)。（2）生產(chǎn)中所使用的點(diǎn)焊設(shè)備及工裝量具等，操作者應(yīng)能夠正確操作進(jìn)行生產(chǎn)，做好設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)跟蹤，對設(shè)備使用前后運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況，定期對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)與檢修，保證設(shè)備精度與可靠運(yùn)行，提高生產(chǎn)率，保證焊點(diǎn)質(zhì)量。（3）嚴(yán)格進(jìn)行物料管理，做好入庫檢驗(yàn)，建立使用管理臺(tái)賬，從根源上把好質(zhì)量關(guān)。對于點(diǎn)焊鈑金件，焊前嚴(yán)格清理待焊工件表面的污物，按工藝文件要求進(jìn)行焊前裝配，保證裝配間隙。對于焊裝生產(chǎn)線所加工出的焊件要符合質(zhì)量要求，以確保總裝的順利進(jìn)行。（4）制定焊接工藝文件，合理設(shè)計(jì)質(zhì)量控制措施和生產(chǎn)管理辦法。各工序流程應(yīng)合理布局，減少零部件的運(yùn)輸路線，在點(diǎn)焊生產(chǎn)線應(yīng)建立質(zhì)量控制點(diǎn)，制作點(diǎn)焊工藝文件，點(diǎn)焊設(shè)備操作工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工藝標(biāo)準(zhǔn)。（5）保證測量工具和試驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)確性，對于點(diǎn)焊生產(chǎn)線，定期對點(diǎn)焊設(shè)備進(jìn)行檢查檢測，保證其可靠運(yùn)行，對于焊點(diǎn)要進(jìn)行自檢自查、班組長檢測、質(zhì)檢人員檢測三級(jí)檢測制度，避免不合格焊點(diǎn)流出焊裝生產(chǎn)線。（6）建立生產(chǎn)車間環(huán)境管理制度，生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境應(yīng)保持清潔，原材料及設(shè)備等應(yīng)規(guī)范擺放，生產(chǎn)車間溫度、濕度、光線等符合生產(chǎn)技術(shù)文件要求。生產(chǎn)車間有相關(guān)安全環(huán)保設(shè)備和措施，職工健康安全符合法律法規(guī)要求。電阻點(diǎn)焊具有熱量集中、焊接成本低、生產(chǎn)率高的特點(diǎn)，是一種安全、高效的焊接方法，在汽車制造中廣泛應(yīng)用。而點(diǎn)焊缺陷的產(chǎn)生，直接影響了整車的剛度和完整性，因此了解汽車制造中點(diǎn)焊缺陷產(chǎn)生的原因，做好點(diǎn)焊質(zhì)量管理及質(zhì)量檢驗(yàn)，對消除焊接缺陷，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率，保證整車的質(zhì)量具有重要意義。

作者:廉杰 吳犇 單位:哈爾濱華德學(xué)院