郝龍宇，徐鍇，呂曉春，安洪亮，王博，馬一鳴，靳彤

哈爾濱焊接研究院有限公司 黑龍江哈爾濱 150028

1 序言

電阻焊具有生產(chǎn)效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)[1]，廣泛地應(yīng)用于裝備制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域。隨著對焊接質(zhì)量穩(wěn)定性要求的提高，提供可靠的質(zhì)量檢測方法的依據(jù)尤為重要。然而，我國標(biāo)準(zhǔn)體系中目前尚無相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)可依，電阻焊接頭質(zhì)量評價(jià)缺少統(tǒng)一和有效的方法，因此嚴(yán)重制約著我國航空航天、軌道交通、汽車、電子等高端裝備制造業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展。自2018年始，中國電阻焊標(biāo)準(zhǔn)體系按照ISO標(biāo)準(zhǔn)體系對焊接接頭基礎(chǔ)檢驗(yàn)方法系列標(biāo)準(zhǔn)逐步進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，由全國焊接標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口，哈爾濱焊接研究院有限公司負(fù)責(zé)制修訂的GB/T 39081—2020《電阻點(diǎn)焊及凸焊接頭的十字拉伸試驗(yàn)方法》[2]、GB/T 39082—2020《電阻點(diǎn)焊、凸焊及縫焊接頭的維氏硬度試驗(yàn)方法》[3]、GB/T 39165—2020《電阻點(diǎn)焊及凸焊接頭的剝離和鑿離試驗(yàn)方法》[4]、GB/T 39166—2020《電阻點(diǎn)焊、凸焊及縫焊接頭的機(jī)械剝離試驗(yàn)方法》[5]、GB/T 39167—2020《電阻點(diǎn)焊及凸焊接頭的拉伸剪切試驗(yàn)方法》[6]五項(xiàng)電阻焊國家標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)，分別于2020年7月21日和2020年10月11日發(fā)布，并分別于2021年2月1日和2021年5月1日起正式實(shí)施，進(jìn)而為完善我國焊接接頭試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)體系、規(guī)范行業(yè)行為提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。

本次標(biāo)準(zhǔn)制修訂按ISO標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，填補(bǔ)了該類試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)空白，五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對引導(dǎo)和促進(jìn)中國電阻焊產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級具有重要意義。為了便于相關(guān)企業(yè)和使用單位更好地應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)制修訂情況進(jìn)行簡要介紹。

2 各標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)情況及適用范圍

本次制修訂的五項(xiàng)電阻焊系列國家標(biāo)準(zhǔn)均修改采用相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)情況及適用范圍見表1。

表1 五項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)情況和適用范圍

3 本次標(biāo)準(zhǔn)的制訂與ISO標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)性差異

3.1 規(guī)范性引用文件

關(guān)于規(guī)范性引用文件，本次標(biāo)準(zhǔn)制訂的五項(xiàng)電阻焊標(biāo)準(zhǔn)，均有技術(shù)性差異的調(diào)整，以適用我國生產(chǎn)技術(shù)要求，具體調(diào)整如下：五項(xiàng)電阻焊標(biāo)準(zhǔn)均增加了GB/T 3375—1994《焊接術(shù)語》，刪除了ISO 17677-1：2021《電阻焊詞匯 第1部分：點(diǎn)焊、凸焊和縫焊》；十字拉伸、機(jī)械剝離和拉伸剪切三項(xiàng)試驗(yàn)方法用修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T 16825.1—2008代替ISO 7500-1：2018；維氏硬度試驗(yàn)方法用修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T 4340.1—2009～GB/T 4340.4—2009對應(yīng)代替ISO 6507-1：2018～I(xiàn)SO 6507-4：2018。

3.2 術(shù)語和定義

為了便于使用者對標(biāo)準(zhǔn)的理解，五項(xiàng)電阻焊標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充了電阻焊接頭試驗(yàn)方法相關(guān)術(shù)語和定義，增加了“焊點(diǎn)直徑”“凸臺”“凸臺直徑”“凸臺斷裂”“結(jié)合面斷裂”“部分凸臺斷裂”“拉伸剪切試驗(yàn)”“十字拉伸試驗(yàn)”“機(jī)械剝離試驗(yàn)”“多點(diǎn)焊”“邊距”共11項(xiàng)術(shù)語定義；刪除了“最大拉伸剪切力”“最大十字拉伸力”共2項(xiàng)術(shù)語定義，相比ISO原標(biāo)準(zhǔn)，本次制修訂的五項(xiàng)電阻焊標(biāo)準(zhǔn)定義的內(nèi)容更加全面。

3.3 試驗(yàn)報(bào)告

五項(xiàng)電阻焊標(biāo)準(zhǔn)均增加了試驗(yàn)報(bào)告中“報(bào)告日期”的要求，以適應(yīng)我國的相關(guān)技術(shù)條件。

4 技術(shù)要求

4.1 十字拉伸試驗(yàn)方法

電阻點(diǎn)焊及凸焊接頭的十字拉伸試驗(yàn)是通過施加垂直于焊點(diǎn)貼合面的試驗(yàn)力，以測定電阻焊接頭試樣力學(xué)性能和斷裂形式的拉伸試驗(yàn)，為焊接接頭可承受最大十字拉伸力與結(jié)合能力的評價(jià)提供數(shù)據(jù)。

十字拉伸試驗(yàn)應(yīng)在室溫下進(jìn)行，帶孔試樣使用緊固螺栓裝夾（見圖1），無孔試樣使用液壓夾具裝夾，夾具應(yīng)夾持在拉伸試驗(yàn)機(jī)上。根據(jù)試驗(yàn)力-位移曲線測定最大十字拉伸力，并記錄試樣的破壞形式和熔核直徑。

圖1 帶孔試樣的裝夾

4.2 維氏硬度試驗(yàn)方法

電阻點(diǎn)焊、凸焊及縫焊接頭的維氏硬度是通過硬度試驗(yàn)，獲得電阻焊接頭上各區(qū)域的硬度值及硬度分布趨勢，充分反映材料經(jīng)過熱、力作用而發(fā)生的硬度變化。

在選擇試驗(yàn)力時(shí)，硬度分布推薦采用小力值硬度試驗(yàn)；當(dāng)指定測試位置時(shí)，也可采用顯微硬度試驗(yàn)。在選擇硬度壓痕的位置時(shí)，為了進(jìn)行硬度數(shù)據(jù)對比，推薦采用垂直分布線和水平分布線作為檢測位置，也可采用斜向分布線作為替代，如圖2所示。

圖2 母材、熱影響區(qū)和熔核中的硬度壓痕位置參考

4.3 剝離和鑿離試驗(yàn)方法

電阻點(diǎn)焊及凸焊接頭的剝離和鑿離試驗(yàn)方法為焊接接頭確定焊點(diǎn)尺寸和評估斷裂形式提供可靠依據(jù)，如圖3所示。

圖3 電阻焊接頭鑿離試驗(yàn)和剝離試驗(yàn)

對試樣的選取，當(dāng)用于生產(chǎn)質(zhì)量控制時(shí)，應(yīng)從實(shí)際焊接構(gòu)件中取樣或采用簡化工作試件進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)用于設(shè)置焊接參數(shù)時(shí)，在難以從實(shí)際焊接構(gòu)件上取樣的情況下，可以使用單獨(dú)的焊接試件進(jìn)行試驗(yàn)。破壞性鑿離試驗(yàn)或剝離試驗(yàn)后，可測定焊點(diǎn)尺寸及評估斷裂形式進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

4.4 機(jī)械剝離試驗(yàn)方法

電阻點(diǎn)焊、凸焊及縫焊接頭的機(jī)械剝離試驗(yàn)方法為焊接接頭可承受最大剝離力與結(jié)合能力提供數(shù)據(jù)評價(jià)。

對于時(shí)效強(qiáng)化敏感材料，應(yīng)在焊后放置10h后進(jìn)行試驗(yàn)。試樣應(yīng)夾持在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，如圖4所示。根據(jù)試驗(yàn)力-位移曲線測定的最大試驗(yàn)力，記錄機(jī)械剝離試驗(yàn)中的機(jī)械剝離力、破壞形式和熔核直徑。若試驗(yàn)結(jié)果僅從試樣彎角處發(fā)生斷裂，則需重新制備更大彎曲半徑的試樣，直至不再出現(xiàn)從彎角處發(fā)生的斷裂，并記錄試樣的彎曲半徑。

圖4 機(jī)械剝離試樣的夾持

4.5 拉伸剪切試驗(yàn)方法

電阻點(diǎn)焊及凸焊接頭的拉伸剪切試驗(yàn)方法是通過施加平行于焊點(diǎn)貼合面的試驗(yàn)力，為焊接接頭可承受最大的拉伸剪切力的評價(jià)提供數(shù)據(jù)。

為了獲得在飽和強(qiáng)度條件下焊點(diǎn)的最大拉伸剪切力，應(yīng)根據(jù)焊點(diǎn)直徑的大小，選擇試樣寬度和搭接長度，以確定試樣的尺寸。對于厚度＞3mm，或者兩板厚度比＞1.4的試樣，應(yīng)用墊片將試樣夾緊在拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具上（見圖5）。根據(jù)試驗(yàn)力-位移曲線測定最大拉伸剪切力，并記錄試樣的破壞形式和熔核直徑。

圖5 無墊片和有墊片的拉伸剪切試驗(yàn)裝置

5 結(jié)束語

五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均為電阻焊接頭破壞性試驗(yàn)的基礎(chǔ)檢驗(yàn)方法，各標(biāo)準(zhǔn)的合理選擇與應(yīng)用對于檢驗(yàn)和評價(jià)電阻焊接頭質(zhì)量的有效性具有重要意義。

此系列標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將顯著促進(jìn)相關(guān)電阻焊產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，補(bǔ)充和完善中國標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求，為我國制造業(yè)推進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，以及完成中國制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。