提高电阻焊产品质量的措施

房志彬

摘 要：工艺认证是用试样模拟产品，认证焊接过程的有效性，为达到此目的，需要试样的焊接过程和产品的焊接过程一致，并着重介绍了影响焊接过程的几个重要参数：焊接设备、焊接材料和状态、装配、焊接参数等几个主要方面。对特殊过程的质量保证有一定的借鉴意义。

关键词：电阻焊；工艺认证；一致性

电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊因其辅助工序少、无须添加焊接材料等优点并易于实现机械化、自动化，具有很高的生产效率，在汽车、航空、电子行业得到广泛的应用。电阻焊在焊接过程中，母材局部快速加热和冷却，使金属达到原子间结合，期间会发生强烈的化学反应和物理反应，过程的不易控制易造成结果的不确定，必须进行有效的控制，避免隐性问题影响产品质量。而与此同时，电阻焊产品焊接过程不可见，且其难以靠无损检测手段直接分析焊接结果，为保证产品的质量，需要反复采用破坏性的检测方法检测，无形中增加了企业的成本。国内标准通过焊接参数认证，初步形成了用试片代替产品进行破坏性试验的思路，但因其没有系统地考虑焊接过程的一致性，其质量稳定性受到质疑，我厂参照国外的先进经验，提出了工艺认证的控制方法，系统地提出用试样代替产品后，模拟产品的整个焊接过程来认证焊接过程的有效性，对生产质量的保证有很强的现实意义，受到质量部门的认可。

1 工艺认证的定义

电阻焊工艺认证是通过试样代替产品进行焊接，判定焊接设备在结合具体的焊接工艺和其他特定条件的情况下，是否能够在规定的金属材料上焊接符合规范要求的电阻焊结果，并固化焊接工艺和焊接条件后应用到产品焊接中。

2 工艺认证的原因

1）目前市场上还没有一款无损检测器能检测电阻焊缝的质量，要有效检测焊缝的性能，只有进行破坏性检测。

2）对于一些大型的、形状复杂的产品，通过试样代替产品进行工艺认证，可有效节约成本。

3）对于成批生产的产品，产品报废或失效造成的损失，远比工艺认证的成本费得多。

3 工艺认证的控制重点

电阻焊工艺认证的实质，是要达到“试样的检测项目能证明产品的焊接质量，产品的焊接过程能复制试样的过程控制”。即“正式生产的零件能够复制试样焊接时的整个焊接过程”，两者在关键参数上高度地一致。这就要求对焊接过程中易产生不一致的风险点进行控制，对关键点和易忽略细节把握准确，避免因过程不一致导致结果的不同。

要保证试样的焊接过程和产品的焊接过程一致，需要两者在焊接设备、焊接人员、焊接工装、焊接材料、焊接环境等焊接工艺和其他特定条件的每个方面保持相同，而其中的主要参数有：焊接设备、焊接材料和状态、装配、焊接参数等。

3.1 焊接设备

我国的电阻焊设备种类很多，按供能类型分，可分为单相工频焊机、二次整流焊机、三相低频焊机、逆变式焊机等，各类焊机的供热类型不同，会产生不同的焊接参数，比如，三相低频焊机的通电时间精确到1/50秒，而中频逆变焊机能精确20倍，能达到1/1000秒，这两类设备的通时时间就不能借鉴。相同类型的设备可能也因为设备间精度、线路、输入电源等原因而影响试样和产品的一致。所以，在工艺认证和产品焊接的设备应为同一台。

3.2 焊接材料和状态

试样的材料、表面状态等应与产品一致。

材料的牌号不同，其物理性能会有所差别，比如不同的材料、其导电性、导热性也不同，导电性、导热性越好，在焊接区产生的热量就越小，散失的热量也越多，焊接区的加热就越困难。

当焊件表面有油污、水分、氧化膜及其他脏物时，使表面接触电阻急剧增大，且在很大范围内波动，直接影响到焊接质量的稳定，所以必须进行表面清理，现在常用的方法是将产品和试样一同清理，可基本达到一致的要求。

3.3 装配

试样的装配组装时，应尽量使各试片之间正确啮合，保证每次焊接之前待焊接表面是相互接触的。这是因为电阻焊是带压力的焊接方法，如果装配不良，靠压力消除间隙将耗去一部分电极力，使焊接压力降低，造成焊接压力的波动，电极力的变化会影响表面电阻即影响热源的强度与分布，使熔核尺寸不一致。

3.4 焊接参数

焊接参数主要包括焊接电流、通电时间和焊接压力等。

焊接电流是影响焊接热量的主要因素，由热量公式可知，热量与焊接电流的平方成正比，随着焊接电流的增大，熔核尺寸或焊透率会增加，正常情况下，焊接电流密度应有一个合理的上下限，低于下限时，热量过小，不能形成熔核，高于上限时，加热速度过快，会发生飞溅，使焊点质量下降。

通电时间是指电流脉冲持续时间，它既影响热量又影响散热。在规定的时间内，焊接区析出的热量除部分散失外，将逐渐积累，用于加热焊接区使熔核逐渐扩大到所需的尺寸。所以焊接时间对熔核尺寸的影响也与焊接电流的影响基本相似，焊接时间的增加，熔核尺寸也随之扩大，但过长的焊接时间会引起焊接区过热、飞溅和搭边压溃等。

焊接压力对熔核形成有双重作用，它既影响熔核的接触电阻，即影响热源的强度和分布，又影响电极的散热和焊接区塑性变形及核心的致密程度。当其他参数不变时，增大电极力，则接触电阻减小，散热加强，因而总热量减小，熔核尺寸减小，特别是焊透率降低很快，甚至没有焊透；若电极力过小，则板间接触不良，其接触电阻虽大却不稳定，甚至出现飞溅和烧穿等缺陷。

以上分析可以看出，焊接电流、焊接时间和焊接压力等参数均对焊接过程有重要影响，进而影响到产品的最终质量，在实际生产中它们之间又相互影响，在工艺认证时，必须对各参数进行精确设定，将其固化后方可用于产品焊接。

在产品焊接时，也应对焊接参数进行监控，各参数的波动值不允许超过一定的范围，这样，就保证了焊接参数在试样和产品生产的一致。

电阻焊工艺认证不仅局限在焊接领域，认证是一种系统化的方法，用来改善工艺和产品质量，减少产品报废和失效的情况发生，增强了产品的竞争力，在其他特殊过程应用中也有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] 陈祝年.焊接工程师手册.机械工业出版社.