汽車制造電阻點焊缺陷探析
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隨著經(jīng)濟社會的發(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焊質(zhì)量。焊點質(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。點焊缺陷會降低汽車整體強度，使得組件無法正確裝配，影響汽車的安全性。在汽車生產(chǎn)制造過程中及時發(fā)現(xiàn)點焊缺陷，并對焊點采取相應(yīng)的修補措施，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)合某汽車廠實際焊裝生產(chǎn)線，分析汽車制造中常見的點焊缺陷，分析焊接缺陷產(chǎn)生的原因，并提出焊點的質(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。如果汽車點焊焊接缺陷未被及時發(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常見的點焊缺陷
1.1焊點穿孔
焊點穿孔是焊點出現(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，焊點穿孔會嚴(yán)重降低焊點強度。焊點燒穿現(xiàn)象如圖1所示。焊點穿孔的原因及解決措施如下。（1）點焊參數(shù)不合適，如焊接電流偏大，點焊時間太長，電極壓力偏小等。可通過適當(dāng)調(diào)整點焊工藝參數(shù)，使得點焊電流、點焊時間及電極壓力相匹配，來解決穿孔問題。（2）點焊電極或母材焊前未嚴(yán)格清理，表面不清潔，點焊電極頭端面尺寸小或修整得太尖銳，使點焊時能量集中在某一點，從而導(dǎo)致工件燒穿。可在焊前嚴(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焊點裂紋
焊后裂紋是在焊點周圍出現(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、保持時間不足等?？赏ㄟ^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）電極使用時間過長，冷卻效果變差，使焊點結(jié)晶時間變長導(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，加強電極的冷卻效果。
1.3焊點毛刺
點焊結(jié)束后，在焊點周圍出現(xiàn)的毛刺會降低工件的表面質(zhì)量，影響后續(xù)零部件的裝配工作，用手觸摸會出現(xiàn)刮傷的情況。焊點毛刺的原因及解決辦法如下。（1）點焊電流過大、焊接時間短?？赏ㄟ^適當(dāng)降低焊接電流，加大點焊時間解決此問題。（2）焊點處在工件邊緣、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焊點扭曲
點焊后出現(xiàn)焊點造成板材表面嚴(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，點焊變形對零部件的外觀質(zhì)量及強度影響較大。焊點扭曲變形如圖3所示。焊點扭曲的原因及解決辦法如下（1）點焊電流及電極壓力過大，電極頭斷面尺寸偏小。可通過規(guī)范點焊工藝參數(shù)，減小焊點扭曲變形。（2）工件接觸不良，點焊鉗上下兩電極與被焊工件表面偏斜。在點焊操作時應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范操作，將點焊鉗放到與被焊工件表面垂直位置后再進(jìn)行點焊。
1.5位置偏差
焊后焊點偏離指定位置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，一般認(rèn)為焊點位置偏差應(yīng)控制在20mm以內(nèi)。焊點位置偏差會使得焊點局部強度降低，如果在汽車關(guān)鍵承重位置有焊點位置偏差的情況，會降低汽車的整車強度。焊點位置偏差如圖4所示。焊點位置偏差的主要原因是未在指定位置點焊，應(yīng)提高工作人員操作規(guī)范，點焊前在焊點指定位置做標(biāo)識來消除焊點位置偏差。
1.6邊緣焊點
邊緣焊點即焊點沒有被金屬板材邊緣所包含，這是非常嚴(yán)重的點焊缺陷，會大大降低焊點強度。邊緣焊點如圖5所示。邊緣焊點產(chǎn)生的原因是設(shè)計焊點時，未考慮到焊點邊距的問題，操作工人粗心大意，偏離指定位置進(jìn)行點焊。在進(jìn)行焊點位置設(shè)計時，應(yīng)合理布局，避免邊緣焊點的出現(xiàn)，提高焊接工規(guī)范操作意識。
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），焊點壓痕過深會嚴(yán)重降低焊點強度，一般要求焊點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，使點焊電流、電極壓力、點焊時間相匹配，減小焊點冷卻結(jié)晶時間。（2）電極長時間使用，電極冷卻效果不良?？杉訌婋姌O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度要求的規(guī)定值，肉眼觀察焊點發(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，焊接時間短。應(yīng)嚴(yán)格設(shè)計焊接工藝參數(shù)，并規(guī)范執(zhí)行。（2）點焊電極偏斜、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，點焊時保證電極對中，并加強電極水冷效果。
1.9漏焊或多余焊點
焊點數(shù)量少于或多于規(guī)定數(shù)量，都會使得工件強度下降。產(chǎn)生漏焊或多余焊點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?？赏ㄟ^三級檢查制度，即操作工自檢自查、班組長檢查、專業(yè)檢驗人員檢查，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）點焊電流過大、電極壓力小。可通過調(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、焊點靠近板材邊緣，應(yīng)合理設(shè)計點焊接頭位置。（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，使點焊電極與工件充分接觸。
2點焊質(zhì)量檢驗
為了保證汽車的點焊質(zhì)量，防止質(zhì)量不合格的工件流入到下道工序，對點焊的質(zhì)量控制應(yīng)建立一套完整的體系。通常汽車點焊質(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等3部分。
2.1焊前預(yù)防
通過以上汽車點焊常見的缺陷產(chǎn)生的原因分析，我們發(fā)現(xiàn)大部分點焊缺陷的產(chǎn)生都與點焊參數(shù)的不規(guī)范及工件表面有雜質(zhì)等有關(guān)。因此，在實際生產(chǎn)中電阻點焊前，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)實際輸出值與給定值是否一致。做好點焊設(shè)備的維修、維護保養(yǎng)工作，保證設(shè)備的良好運行。對質(zhì)量不穩(wěn)定的焊點處建立質(zhì)量控制點，能很好地預(yù)防不合格焊點的產(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，做好焊點自檢自查工作，發(fā)現(xiàn)缺陷，及時處理。建立焊點的實時監(jiān)測工作，確保及時發(fā)現(xiàn)不合格焊點，減少不必要的損失。
2.3焊后成品檢驗
2.3.1破壞性檢驗。（1）撕破檢驗。借助簡單工具在點焊生產(chǎn)線對焊點進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、剝離和拉開，可獲得焊點的熔核尺寸、未熔合及是否有內(nèi)噴濺等缺陷。（2）金相檢驗。將點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，可分析焊點的熔核直徑、焊透率及內(nèi)部缺陷等。（3）剪切檢驗。剪切法是用拉伸機將試板的兩圖6壓痕過深示意端夾緊后剪切拉斷，通過剪切實驗，可以獲得點焊接頭的力學(xué)性能值。對焊點進(jìn)行破壞性檢驗，破壞了工件或產(chǎn)品的原有形狀，并且只能對部分焊點進(jìn)行檢驗，如果對整車所有焊點進(jìn)行破壞性檢驗，檢驗后破壞了車身的整體結(jié)構(gòu)，無法修補只能報廢，相對來說檢驗成本較高，而且抽樣頻率較低，不利于及時發(fā)現(xiàn)問題。2.3.2非破壞性檢驗。（1）外觀檢查。用肉眼或借助低倍放大鏡檢查焊點表面是否存在缺陷，可用于檢查焊點表面裂紋、燒穿、噴濺等缺陷。（2）楔張檢驗。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)場常用來檢查焊點是否牢固。對焊點進(jìn)行非破壞性檢驗，工件沒有受到破壞，是汽車廠普遍采用的日常檢驗方法，該方法具有成本低、效率高的特點，能夠及時發(fā)現(xiàn)焊點的表面缺陷，但不能檢測到焊點的內(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)焊點的內(nèi)部缺陷，對發(fā)現(xiàn)焊點缺陷，提高焊點質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本具有重要意義。
3點焊質(zhì)量管理
點焊質(zhì)量檢驗的目的不是檢驗出焊點的缺陷，更多的是為了能夠及時發(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)行補焊、補漏、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)量檢驗的基礎(chǔ)上，為保證點焊過程的穩(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，部分點焊缺陷的產(chǎn)生，如漏焊、多余焊點等，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)行點焊工藝，沒有嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范，員工質(zhì)量意識淡薄。因此，員工應(yīng)持證上崗，崗前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的理論教育與實操培訓(xùn)，提高工作人員的操作技能水平和質(zhì)量意識。（2）生產(chǎn)中所使用的點焊設(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)備的運行狀態(tài)跟蹤，對設(shè)備使用前后運行狀態(tài)確認(rèn)，能夠及時發(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)備精度與可靠運行，提高生產(chǎn)率，保證焊點質(zhì)量。（3）嚴(yán)格進(jìn)行物料管理，做好入庫檢驗，建立使用管理臺賬，從根源上把好質(zhì)量關(guān)。對于點焊鈑金件，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，減少零部件的運輸路線，在點焊生產(chǎn)線應(yīng)建立質(zhì)量控制點，制作點焊工藝文件，點焊設(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設(shè)備的準(zhǔn)確性，對于點焊生產(chǎn)線，定期對點焊設(shè)備進(jìn)行檢查檢測，保證其可靠運行，對于焊點要進(jìn)行自檢自查、班組長檢測、質(zhì)檢人員檢測三級檢測制度，避免不合格焊點流出焊裝生產(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。電阻點焊具有熱量集中、焊接成本低、生產(chǎn)率高的特點，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焊缺陷產(chǎn)生的原因，做好點焊質(zhì)量管理及質(zhì)量檢驗，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
