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熔核直径的确认与焊接质量保证 |
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作者：郑州日产汽车有限公司 马莲琴 来源：AI汽车制造业 |
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对于焊点焊接质量确认，工件破坏性试验具有良好的操作性和简便性，因此已被广泛作为汽车制造厂家进行车身焊点质量确认的常规试验方法，满足绝大多数生产方面的工艺要求。
汽车车身上有成千上万个焊点，在不同的厂家和不同的车型上，这些焊点可能是在不同的位置、由多个厂商焊接完成，因此，车身正式调试及生产前，必须对其焊接质量进行确认，并对发现的问题及时采取措施，保证最终大批量生产的焊接质量。
常用的焊点焊接质量确认方式有外观试验、断面试验、抗拉剪切试验、平滑度试验以及工件破坏性试验（撕开试验-熔核直径确认）等。其中，工件破坏性试验具有良好的操作性和简便性，已被很多汽车制造厂家作为进行车身焊点质量确认的常规试验方法。工件破坏性试验含工艺试片试验和实物（工件）破坏试验两种，可以满足绝大多数生产方面的工艺要求。
熔核直径与焊接质量
由于焊点的拉伸剪切载荷与熔核直径有良好的对应关系（见图），载荷与熔核直径间有相应的比例关系，而且该比例关系对不同的板厚也相应成立，因此，工件破坏性试验中，熔核直径便成了评定点焊焊接质量的主要指标之一。
冷轧钢板的熔核直径与拉伸剪切载荷的关系
三个参数是影响焊接热、影响熔核直径的主要因素。
总电阻R=2Rw+Rc+2Rew，其中Rw为工件本身电阻，Rc为两工件间接触电阻、Rew为电极与工件间接触电阻。因此，当工件和电极确定后，R主要受Rc影响，而影响Rc的主要因素是焊接压力。
工艺试片的材料代用
车身由多个工件焊接而成，这些工件可能一部分为进口件，一部分为国产外制、自制件，国产外制件及进口件均可能出现工艺试片与设计工件的材料差异，因此，有时需要使用代用材料。
车身使用的钢板材料种类主要有三种：冷轧钢板、热轧钢板及冷轧高强度钢板，每种钢板都有表面无处理钢板和表面处理钢板，其中表面处理钢板主要是电镀锌钢板、热镀锌钢板及热镀锌铁合金钢板。
材料代用主要考虑材料对总电阻R的影响以及由其引起的对I和t的影响。车身点焊参数设定的相关标准（国标、行标或企标）中，材料对焊接参数的影响体现为：钢板种类、料厚、抗拉强度、有无镀层及镀层类别等。
材料代用原则：
1.同种钢板材料代用，如：冷轧板与冷轧板之间、热轧板与热轧板之间可考虑代用；
2.工艺试片抗拉强度与工件抗拉强度应尽量接近，高强板（抗拉强度≥440MPa）与非高强板（抗拉强度＜440MPa）之间不代用；
3.有表面处理钢板与无表面处理钢板之间代用时，依据焊接参数设定标准，代用材料不使实际生产焊接参数产生变化，可代用；
4.尽量选用相同的料厚，满足不了要求的情况下，依据设计工件材料允许的料厚变化范围内选择。
如表1所示，我国国产材料SPHC、SPHD、SPHE分别可代用日本材料SP221、 SP222、 SP223。
工艺试片试验
工艺试片试验中，焊接设备及其参数必须与实际生产所用设备相同，工艺试片的材质、板厚、热处理状态及表面状态必须与实际生产所用材料相同或相当。
准备工作到位后，开始工艺试片试验。首先根据记录表取相应试片并使其表面平整清洁，在板组做上工位名称、焊钳型号、焊钳位置等标识；然后确认焊钳设备状态，确认焊接参数设置正确，确认电极的形状、磨损、同心度等均符合要求。之后开始进行工艺试片撕开试验。具体撕开方式有：钢凿试验、旋绞试验、机械装置剥离试验、工具剥离试验和手工剥离试验等。
优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，另一片上有圆凸台，用游标卡尺测量焊点熔核直径d，因焊点形状大多不是标准圆形，所以d一般取焊点长径a与短径b的平均值。
对薄钢板（板材厚度δ＜5mm），焊点熔核直径d的要求是达到3.5～5倍的δ1/2，否则判定产品为不合格。有些厂家还按板材料厚明确规定了焊点平均熔核直径和最小熔核直径的要求，若低于最小熔核直径，也判定产品为不合格。
实物（工件）破坏试验
工艺试片试验合格后，开始实物（工件）点焊及其破坏试验，撕开方式有：钢凿试验、机械装置剥离试验。焊点熔核直径的测量与产品合格判定方法同上。
需要强调的是，进行熔核直径确认时要详细记录每个焊点的熔核直径，并对不合格点进行统计汇总，标明不合格工位、具体不合格点位置、不合格内容，以便分析改善。
不合格原因及对策
无论哪种试验，出现不合格焊点时都要进行原因分析并找出对策，确认实施效果，直至试验合格，才可以进行车身焊接调试或生产。我们在多年实践经验中总结的原因及对策如表2所示。
需要注意的是，工艺试片试验合格而实物（工件）破坏试验不合格时，由于影响作业的因素有多种，以保证实物（工件）质量为原则，因此以实物（工件）破坏试验的结论为最终结论；每工位、每把焊钳在调试阶段，作业内容可能发生变化，如果作业内容发生变化时，焊接参数、工艺试片及工件破坏试验要重新设置和确认。
结语
通过工艺试片试验和实物（工件）破坏试验，我们可以对焊点的熔核直径进行确认，为车身正式调试及生产前的焊接质量做好保证。这种方法具有良好的操作性，简便易用，完全可以满足绝大多数生产方面的工艺要求。
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(10/9/2009) |
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