雷小軍

（西安比亞迪汽車有限公司，西安 710119）

1 引言

電阻焊是將被焊接的工件壓緊于上下電極之間，利用電流流經(jīng)工件接觸面時產(chǎn)生的電阻熱將工件加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使兩種金屬形成互熔而結(jié)合的一種焊接方式。

電阻焊作為一種高效、廉價、安全、焊接強(qiáng)度優(yōu)良及自動化程度較高的一種焊接方式，在輕工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在汽工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。白車身及各種鈑金組件、零部件的焊接幾乎全部由電阻焊進(jìn)行完成。但是在實際生產(chǎn)及整車的售后中，也往往會出現(xiàn)組件虛焊、脫焊等不良現(xiàn)象，對我們產(chǎn)品的品質(zhì)造成一定的影響。

2 影響電阻焊接質(zhì)量的因素及應(yīng)對方案

電阻熱產(chǎn)生的熱量可由理論公式：Q=I2·R·T得出，其中，I為通電電流，kA；R為電阻，Ω；T是焊接時間，cys。從公式可以看出，電阻熱影響因素?zé)o非就是電流的大小、工件的電阻及焊接瞬間的時間。但在實際焊接中，影響因素往往更為復(fù)雜一些。以之前的產(chǎn)品為例，3mm的45鋼板及1.5mm的65Mn鋼板組焊，焊接電流范圍控制在13～13.5kA，焊接時間為 9～12cy（1cy=0.02s），95%以上的工件焊接質(zhì)量還是很好的，但是仍會存在小部分工件的虛焊（圖1）、脫焊（圖2）現(xiàn)象。為此，特作如下分析。

圖1 虛焊

圖2 脆斷

圖3 擊穿

（1）電網(wǎng)電壓的影響。理論上講，電網(wǎng)的電壓一般會比較穩(wěn)定，三相電壓在360～415V浮動均屬于正常，但也不排除電網(wǎng)的瞬間欠壓引起電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象。對于電阻焊來講，瞬間的欠壓導(dǎo)致焊接質(zhì)量的明顯下降是很明顯的（圖1），焊接件表面由于欠壓造成虛焊，焊點處只留有焊接瞬間加熱的痕跡，并未熔解金屬形成熔核。

解決方案：電網(wǎng)電壓的波動直接影響焊機(jī)焊接電流，所以我們配置了一套電流監(jiān)控儀表。當(dāng)電網(wǎng)電壓異常時，會導(dǎo)致焊接瞬間電流的異常，此時該儀表發(fā)出聲光報警，操作人員很方便識別異常焊接件，并隔離放置。

（2）焊接電極頭的影響。鉻鋯銅材質(zhì)的電極頭在焊接瞬間產(chǎn)生電阻熱使工件熱熔，該熱量同時也使得電極頭接觸面積變軟，長時間熱壓后導(dǎo)致電極頭端部面積增大。面積增大后，電流的通路增大，或者當(dāng)電阻變小，電阻熱沒有熔化工件而形成熔核，也會出現(xiàn)圖1虛焊的情況。

解決方案：根據(jù)電極頭結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計了專用工具對電極頭端部進(jìn)行修磨，使其面積控制在要求的范圍內(nèi)。

（3）待焊接工件表面潔凈度影響。目前，多數(shù)待焊接工件都為沖壓件，所以工件表面會殘留沖壓油或夾雜著細(xì)微的顆粒。如果表面的油污沒有及時清除，在焊接時電極頭在壓緊工件，油污的存在導(dǎo)致電流的通路變小，即電阻變大、熱量急劇增大，使工件表面附近空氣迅速膨脹而造成爆炸聲，稱炸電極。而工件表面會出現(xiàn)熔坑或擊穿，嚴(yán)重影響了工件的外觀及質(zhì)量（圖3）。

解決方案：焊接工件前，擦拭工件，確保待焊接工件表面潔凈，無油污、夾渣現(xiàn)象。

（4）材質(zhì)的影響。焊接件的材質(zhì)不同，其電阻大小也不同。工件的電阻取決于它的電阻率。電阻率高的金屬導(dǎo)電性差（如不銹鋼），電阻率低的金屬導(dǎo)電性好（如鋁合金），因此，點焊不銹鋼時產(chǎn)熱易而散熱難，點焊鋁合金時產(chǎn)熱難而散熱易，前者可用較小電流（幾千安培）；后者則必須用很大電流（幾萬安培）。所以，設(shè)定焊機(jī)電流參數(shù)時，必須要考慮到工件的材質(zhì)。

解決方案：影響焊機(jī)質(zhì)量的因素太多，材質(zhì)或厚度的不同對電流設(shè)定影響都很大，沒有一個很匹配的公式可以應(yīng)用，只能通過大量的驗證來確定最合適的參數(shù)匹配了。

（5）焊后鍍鋅對焊接質(zhì)量的影響。一般的焊后組件都需要經(jīng)過表面處理方可進(jìn)入裝配工序。常見的表面處理有鍍鋅、電泳等。鍍前處理一般會進(jìn)行酸洗，對工件表面進(jìn)行除油。在酸洗過程中會出現(xiàn)大量的氫離子，在陰極析出金屬的同時，就會伴隨有氫氣的析出(副反應(yīng))，稱為析氫。

組焊件常會在焊點處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。應(yīng)力集中的部位金屬缺陷多，而電鍍液中的氫擴(kuò)散到這些缺陷處，氫原子變成氫分子，產(chǎn)生巨大的壓力，這個壓力與材料內(nèi)部的殘留應(yīng)力形成一個合力，當(dāng)合力超過材料的屈服強(qiáng)度，會導(dǎo)致金屬表面鼓包或皺折，嚴(yán)重時會導(dǎo)致斷裂，此現(xiàn)象稱氫脆。當(dāng)焊件在工作時受到?jīng)_擊力，斷裂現(xiàn)象會更加明顯。

解決方案：（a）焊后回火去除焊接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；（b）電鍍前控制酸洗的濃度及時間，盡量縮短酸洗時間；（c）電鍍后進(jìn)行去氫處理。行業(yè)規(guī)定：最好在鍍后1～3h進(jìn)行去氫處理，去氫一般采用加熱烘烤，烘烤溫度為150℃～300℃，保溫2～4h。這樣可以有效去除殘留在組件中的氫，從而消除氫脆現(xiàn)象對組焊件造成的影響。

電阻焊對工件焊接質(zhì)量的影響遠(yuǎn)不止這些，需要不斷地在實際操作中摸索，才能確保焊件質(zhì)量。