车身焊装工艺

第3篇车身焊装工艺

第10章车身焊装工艺概述

冲压将板料加工成外形各异的成形件，是分散、独立的，必须经过装配焊接才能成为车

身，所以焊装是车身整体成形的关键工艺，焊装工艺是车身制造工艺中的重要环节。

10.1车身焊装工艺特点

(1)连接特点

设计车身时，考虑到制造工艺性，将车身分成若干个分总成，各分总成又可由若干个合件或冲压件组成，合件由若干个冲压件组成。车身装焊过程是将若干个零件装焊成合件，再

将若干个合件和零件装焊成分总成，最后将分总成、合件、零件装焊成车身总成。例如图10-1所示的轿车车身主要是按图10-2的制造顺序装焊的。因车身材料是薄钢板，所以车身部件之间为搭焊连接。

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图10-2轿车白车身装焊程序

一辆载货汽车车身有2000多个焊点，轿车车身的焊点达5000多个、累计焊缝长达40m以

上，螺母、螺栓焊100~200个，CO2气体保护焊焊缝累计长2〜3m。

(2)焊接方法

车身零件连接特点决定了对焊接工艺设备的要求，长期实践表明最适合薄钢板连接的就

是电阻焊。采用电阻焊，车身焊接变形小。由于电阻点焊为内部热源，冶金过程简单，且加

热集中，热影响区较小，容易获得优质接头。表10-1为车身制造中常用焊接方法及典型应用实例。

车身:适中，用一――臭型应用实例

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电阻焊是车身制造应用最广泛的焊接工艺，占整个焊接工作量的70%以上。

二氧化碳气体保护焊，主要用于车身骨架和车身总成中点焊不能进行的连接部位的补焊。如有些焊接件的组成结构较为复杂或接头在车身底部等，点焊焊钳无法达到，只能用CO2焊进行焊接。

10.2电阻焊原理与分类

10.2.1电阻焊原理

电阻焊的物理本质是利用焊接区金属的电阻热和在压力作用下的塑性变形，使结合面的

金属原子之间达到晶格距离，形成金属键，产生足够的共同晶粒，在外压力作用下得到焊点、焊缝或对接接头。

如图10-3所示，将置于两电极之间的工件施加压力F,并在焊接处通以电流I,利用电流通过工件本身的电阻产生的热量使温度升高造成局部熔化，断电冷却时，在压力继续作用

下该熔化处立即凝固，形成牢固接头。这种工艺过程称为电阻焊。

电阻焊有如下特征。

①利用电流通过工件焊接处的电阻而产生热量，生成熔核将工件焊接在一起。

②整个焊接过程都是在电极压力作用下完成的。

③在焊接处不需加任何填充材料，也不需任何保护剂。

图103电阻焊原理

10.2.2电阻焊的分类

电阻焊的种类很多，根据接头形式不同可分为搭接焊、对接焊两种。搭接焊可分为点焊、缝焊和凸焊三种，对接电阻焊可分为电阻对焊和闪光对焊两种。

⑴点焊

点焊的形式很多，按供电方向来分，有双面点焊（图10-4）和单面点焊（图10-5）两种

在两种点焊中，按同时完成的焊点数又可分为单点、双点和多点焊。

双面点焊时，电极在工件的两侧向焊接处馈电，如图10-4(a)、(c)、(d)所示，也可以一侧是电极，另一侧是接触面积较大的导电板，如图10-4(b)所示，这样可以消除或减轻下面工件的压痕，常用于汽车车身外表面或装饰性面板的点焊。图10-4(c)为同时焊接两个或多

个焊点的双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联。要求各通路的阻抗必须基本相等，且

各焊接部位的表面状态、材料厚度和电极压力等都相同，这样才能保证通过各个焊点的电流

基本一致。图10-4(d)为采用多个变压器的双面多点焊，可以避免图10-4(c)的不足。

图10-8整体铜垫板改成分块式

为了保证焊点质量，避免虚焊和拉陷现象，一般将整体铜垫板改成分块式，一个铜垫板

承担一个焊点，如图10-6所示为整体铜垫板改成分块式。

(2)凸焊

凸焊是点焊的一种变形，原理如图10-7所示，它是利用零件原有的能使电流集中的预

制的凸点来作为焊接部位的。凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。

在汽车车身制造中，凸焊主要用于螺母、螺钉等焊到薄钢板的焊件上。

螺母焊电极如图10-8所示，下电极由电极体、定位销、绝缘套组成。下电极安装在固定点焊机下电极座上，采用1:10锥度的圆锥面配合连接，定位销的作用是保证螺母与工件

之间有准确的位置关系。绝缘套是将定位销与电极绝缘隔离，以免电流从定位销分流造成质量问题。上电极安装在固定点焊机上电极座上，在汽缸作用下可上下移动来完成焊接动作。

固定式电极一种型号只能焊一种规格的螺母，操作不方便。为了适应多规格螺母焊接，可采

用锥销式螺母焊极（图10-9）

图107凸焊原理

图10-8螺母姆原理

图】缶9锥伯式螺母炸棍

F

I?)1010转爆

(3)缝焊

如图10-10所示，缝焊属连续点焊，是以旋转的滚盘状电极代替点焊的柱状电极。缝焊

按滚盘转动与馈电方式可分为连续缝焊、断续缝焊和布进式缝焊等。缝焊主要用于要求气密

性的制件，例如汽车油箱等。

(4)对焊

对焊是电阻焊的另一大类。它是把焊件整个接触面接在一起，接头均为对接接头。对焊

分为电阻对焊和闪光对焊两种。

如图10-11所示，电阻对焊是用夹具产生夹紧力，并使端面相互挤紧，然后通电加热，当焊件端面加热至塑性状态时，断电并加大压力进行顶锻，直至两焊件冷却结晶而形成牢固

的对接接头。

固定电极

图10-1】对媒

闪光对焊也是用夹具将两焊件夹紧并通电，然后使两焊件缓慢靠拢并轻微接触，因端面个别的接触而形成喷射状火花，加热至一定温度时，断电，进行迅速顶锻，最后在压力作用

下冷却结晶而形成牢固接头。

10．2．3点焊的优缺点

优点

①焊接质量好。因为是内部热源，热量集中，加热时间短促，在焊点形成过程中始终被

塑性环包围，故电阻焊冶金过程简单，热影响区小，变形小，易于获得质量较好的焊接接头。

特别是焊接的表面质量也较好，这对轿车、客车等外观要求较高的车身来说具有重要意义。

②生产率高。一个焊点可以在几分之一秒内完成。目前通用点焊机的生产率为每分钟60

个焊点；焊机每小时大约可焊150个接头，快速点焊机每分钟可焊500多个焊点。

③省材料，成本低。因为它不需要在焊缝区加任何填充材料和不使熔焊区的金属氧化的保

护材料，即无需焊剂。

④劳动条件好，不放出有害气体和强光。

⑤操作简单，容易实现机械化和自动化。通过夹具和自动传送装置，可以和其他设备连成

生产线。

⑥供电采用低电压(12V左右)、大电流(10000A左右)，在焊机漏电的情况下，可避免人

身安全事故。

缺点

①焊接设备费用较高，投资较大。

②需要电力网供电功率大，一般电阻焊机的功率为几十甚至上百千伏安。

③焊件的尺寸、形状和厚度受到设备的限制。

在现代汽车车身制造中，电阻焊的应用不断发展。近年来，国内外电阻焊技术正在向保证

焊接质量，扩大使用范围和提高自动化程度及生产率三个方面迅速发展。

10．3点焊热源

点焊热源是电流通过焊接产生的电阻热。根据焦耳定律，总发热量为：

tw

w0i2(t)R(i)dt(J)(10-1)

式中i(t)——通过焊接区的瞬时电流，A；

R(i)——焊接区的电阻，Q

tw——通过焊接电流的时间，s。

在点焊过程中，电流和电阻都是时间的函数，为了简化计算，通常取其平均值，这时式

(10-1)简化为：

2

wIwRtw(J)(10-2)

式中Iw——通过焊接区的平均电流值，A；

R——两电极间总电阻的平均值，Qo

图1^12点焊时的电阻

通常焊接电流Iw和通电时间tw都是选定的，而总电阻R与许多因素有关，它是焊件

内部热源的基础。所以研究点焊，首先要分析总电阻R的大小、变化规律及影响因素。

（1）点焊总电阻

点焊时，焊接区电阻如图10-12所示，总电阻为：

TOC\o"1-5"\h\z

R2Rjb2RbRc（M3）

式中Rjb——电极与焊件之间的接触电阻，；

R一—焊件内部电阻，；

R——焊件与焊件之间的接触电阻，。

实际上，无论采用哪种电阻焊方法，焊接区电阻都由接触电阻和焊件内部电阻组成，这

两部分电阻在焊接过程中起着不同的作用。

①接触电阻任何零件的表面都不是绝对光滑的，从微观来看都是凹凸不平的。即使两

焊件在压力作用下互相压紧，也不可能沿整个平面相接触，而只在个别凸点上接触。据研究，

真实接触面积Ao＜公称面积Ar（图10-13）。由于导电面积突然减小，造成电流线弯曲与收缩，使带电粒子运动时的碰撞和阻尼增强，从而形成了接触电阻。当材料确定后，影响接触电阻

的主要因素为电极压力、表面状态及加热温度。

4=岫4*=£右

i

|图10T3焊件的接触状态.

随着电极压力增大，电极金属的弹性及塑性变形也大，焊件表面的凸出点被压溃，氧化膜也被破坏，接触点的数量和面积都随之增加，因此接触电阻就减小。图10-14所示为20c时低碳钢的接触电阻与压力的关系。

当焊件表面存在氧化物和污物时，尤其是导电性很低的氧化物时，会严重阻碍电流的通过，因而接触电阻显著增加。所以焊接前要对焊件表面进行清理。经过钢刷清理的零件比酸洗后生成均匀薄氧化膜或磷化后生成磷化膜的零件的接触电阻小些。

接触电阻还与温度有关，在焊接加热过程中，随着焊件温度的逐渐升高，接触点金属的

压溃强度逐渐下降，接触点的面积和数目必'然增加，接触电阻随之下降。图10-15为焊接低碳钢时焊件间的接触电阻与温度的关系。可以看出，钢焊件在温度接近600c时，其接触电

阻几乎完全消失。点焊时，达到此温度的时间是很短的。所以接触电阻仅在焊接开始瞬间对

热量的产生有一定的影响，而在形成焊点的总热量中，所占比例不超过10%。

焊件间接触电阻对焊点的形成仍然起着极重要的作用。由于金属的电阻随温度的升高而

增大，在点焊时，两焊件接触面间接触电阻的作用使焊件间接触表面的金属首先被加热到较高的温度，此处的电阻剧烈增加，因此产生的热量迅速增多。此时接触电阻虽然随之消失，

从而形成均匀分布在

但该处金属却由于焊件金属内部电阻热继续作用而首先达到焊接温度，接触面两边的焊点。

焊件与电极间的接触电阻R对焊接是不利的。R大，窖易使焊件和电极间过热而降低电极寿命，甚至使电极和焊件接触表面烧坏。因此焊件必须仔细清理、电极表面及时修整，尽可能减少它们之间的接触电阻。此外，电极必须具有良好的冷却条件，使此处热量能迅速

散失。

②焊件的内部电阻焊件的内部电阻是形成焊点的主要热源。假定在焊接时电流在电极

直径d所限定的焊件金属柱中通过，那么焊件电阻可按下式计算：

Rt-()(10-4)

S

式中一一焊件厚度，mm;

S一—电极与焊件白^接触面积，mm2;

t一—温度为TC时，焊件金属电阻系数，gmm。

图10-16点理时的电流线

这种计算方法没有考虑电流分布情况。假设用细小的电流来表示电流的状况，并以线分布的密度来表示电流密度的大小，则在点焊时，考虑焊件的接触情况时的电流如图10-16所示。可以看出，电流不是直线形通过焊件，加之趋表效应，电流密度的分布是不均匀的，它直接影响

着焊件内部电阻值。因此按上述公式计算出的R值仅是近似值。

焊件内部的电阻除了与电极直径和

焊件厚度有关外，还与电极压力F有关。

当F增大时，因焊件间接触面加大，R会

减小。

温度对R也有影响，当温度升高时，材料压溃强度下降，使同一压力下接触点数目与面积增加，电流线分布均匀，故Rb降低。但在温度升高的同时，焊接区金属

的电阻率也增加，因此焊接区内电流线必然向较低的区域扩展，并在接触面边缘密集，

又增加了电流线分布的不均匀性，使Rb略有增加。当温度达到板料熔化温度时，核心中液

态金属的电阻率急速增加，而电流线又迅速向外围温度较低处扩展，使接触面边缘电流密

度急剧增大，有利于核心尺寸的增长。

(2)点焊时的加热

点焊焊接区的温度场是由加热与散热这两个过程同时作用的结果。电流产生的电阻热一

方面用来加热焊接区金属，形成足够的熔化核心，但同时也必须不断补偿向周围物质(空气、

板料和电极金属等)传导、辐射的热损失，以形成焊接过程的动态平衡，从而使焊接区维持应有的温度。其热平衡方程式如下：

QQiQ(10-5)

式中Q一一电流产生的总热量；

Q1一一形成熔核的热量；

Q2一一损失的热量。

有效热量Qi取决于金属的物理性质及熔化金属量，而与所用的焊接条件无关，

Qi(10%:30%)Q。

损失的热量Q2主要包括通过电极传导的热量[(10%：30%)Q]和通过工件传导的热量(20%Q),辐射到大气中的热量只占5%,可以忽略不计。

由于有效热量Qi与焊接时间无关，而损失热量Q2随着加热时间的增长而增加，因此焊接时间tw越长，完成焊接所需的总热量Q越多，焊接热影响区越大。

焊接所需的平均热功率q为

Q，、

q—(10-6)

tw

由图10-17可知，平均热功率q越大，加热越快，焊接时间t就越短，当平均热功率从qi降到q2时，要达到同样的焊接温度Tw,则焊接时间必须从t1延长到t2,而当平均热功率小于临界热功率(如图中的q3)时，则由于热功率不足，无法达到焊接温度Two

因此，采用功率大的焊机，焊接时间就可以缩短(称硬规范)，这样一方面可以缩短焊接

时间，提高生产率；另外可以减少电能消耗，缩小热影响区，损失热量Q2少。因此工程上

宜采用大功率焊机。采用小功率的焊机时，因电流小必须延长焊接时间(软规范)；如果采用

小于临界热功率的焊机，即使延长通电时间，也只能增加损失热量Q2,无法建立必需的温

度场，不能进行焊接。因此焊接一定厚度的焊件，焊机的功率必须足够大。

(3)点焊过程

通常把一个焊点形成过程叫做一个点焊循环。反映点焊循环中电极压力和焊接电流关系

的图叫点焊循环图。图10-18所示为正常点焊循环图。

点焊循环由四个基本阶段组成。

10-17热力率与〃的关系

印丽超骷+-W求

①预压阶段从电极开始加压到焊接电流开始接通之前的阶段。其作用就是使焊件的焊接

处有良好的接触，为焊接电流顺利通过做好必要的准备。

合理设计、修整电极表面，并使接合面边缘的应力比较大，而中心部分小而均匀，这对

接合面周边的压紧、加热时形成塑性环及防止飞溅均有好处。若接合面边缘压力不足，由于接触电阻过大，瞬时析出大量热量，有可能导致烧穿焊件或将电极的工件表面烧坏。

预压力的大小及预压时间应根据板料性质、厚度、表面状态等条件进行选择。一般预压

力值可与焊接时的压力相等。当工件刚度大、表面氧化膜厚时，可适当提高预压力或在预压阶段道以预热电流。

②焊接阶段当工件经过预压阶段，形成了导电通路，即可开始点焊循环的第二阶段。

焊接阶段是整个循环中最关键的阶段，即是通电加热、熔核形成的阶段，此阶段也称为通电

加热阶段或加热熔化阶段。

图1019心煌也成

I知性环；2爆核

通电加热时，两个电极接触表面之间的金属柱内的电流密度最大，加热最为剧烈，周围的金属依靠密度较小的电流通过及热传导而较缓慢地加热。由于水冷电极散热快，与电极接触的焊件表面温度上升很慢。只有两焊件接触表面处。由于接触电阻热而使电阻率增大、析热强烈，而散热又最困难，于是首先开始熔化，形成椭圆形熔化核心，如图10-19所示。与此同时，其周围金属达到塑性温度区，在电极压力作用下形成将液态金属核心紧紧包围的塑性环，防止液态金属在加热及压力作用下向板缝中心飞溅，并避免了外界空

气对高温液态金属的侵袭。在加热与散热这一对矛盾不断作用的过程中，焊接区温度场不断

向外扩展，直至核心形状和尺寸达到要求为止。断电前的温度分布如图10-20所示。

飞溅是焊接阶段较易产生的不利现象。如果加热过急，而周围塑性环还未形成，被急

剧加热的接触点由于温度上升极快，使内部金属气化，便以飞溅形式向板间缝隙喷射，因此

时熔化核心尚未形成，故称为前期飞溅。如图10-21(a)所示为熔化金属从焊件间溅出。形成

最小尺寸熔核后，继续加热，熔核和塑性环不断向外扩展，当熔核沿径向的扩展速度大于塑

性环扩展速度时，则产生后期飞溅。如果熔化核心轴向增长过高，在电极压力作用下也有可

能冲破塑性环向表面喷射而形成外部飞溅。图10-21(b)是熔化金属从焊件表面溅出。另外，

进一步研究表明，焊机变压器通电线圈的斥力、低电流频率也会助长飞溅现象。

前期飞横(叫后湖年岫

图10“21点坪的期E溅和后期飞激

飞溅有碍环境保护与安全，而且使核心液态金属量减少，表面形成深度压坑，影响美观，更降低了焊件的力学性能。所以应合理控制电极压力和加热速度或采用高频电流等，尽量避

免产生飞溅现象。

③锻压阶段又称冷却结晶阶段。当建立起所需的温度场，得到符合要求的熔化核心与塑性环后，便切断焊接电流，熔核开始冷却结晶，电极继续加压，故称锻压阶段。

锻压力的大小应能足以克服焊件的刚度，使焊件的变形能抵消熔核液体金属的冷凝收缩，这样，从熔核周围成长起来的树枝状结晶，就能在熔核中心彼此接触，并长在一起，形成牢固的焊点。如果锻压力太小或焊接件刚度很大，则在熔核的中心可能产生缩孔和裂纹。为了防止焊点产生这些收缩缺陷，有时采用比焊接压力还要大的锻压力。但必须加力及时，过早可能把熔核内的液体金属压出，产生喷射飞溅，使焊接表面出现过深的凹陷，影响车身

表面的美观；过迟，熔核已经结晶，则锻压力无效。

另外，锻压时间也必须适当，若太短，则锻压作用效果不大；若太长，因与焊件接触的电极有强烈的水冷装置，使得焊点的冷却加快，增加了焊点的硬度和脆性，影响焊接质量。锻压时间长短一般与金属种类和焊件厚度有关，焊件越厚，锻压时间越长。点焊钢件时，厚

度为1〜8mm,锻压时间可在0.1〜2.5s。

④体止阶段在休止时间内，升起电极，移动焊件，准备下一个点的焊接，

10.4点焊规范参数与质量

10.4.1点焊规范参数

焊点质量必须用合理的工艺条件来保证。

(1)焊点外观质量

点焊结构靠单个或若干个合格的焊点实现接头的连接，接头质量的好坏完全取决于焊点

质量及点距。

焊点质量除了取决于焊点尺寸外，还与焊点表面、内部质量有关。焊点外观上要求表面

压坑浅，平滑呈均匀过渡，无明显凸肩或局部挤压的表面鼓起；外表没有环状或径向裂纹，也无熔化、烧伤或黏附的铜合金。从内部看，焊点形状应规则、均匀，无超标的裂纹和缩孔等内部缺陷，热影响区金属的组织与力学性能无明显的变化等。

影响接头强度的焊点尺寸主要宥焊点直径、焊透率和表面压坑深度等。

图10-22焊点尺寸

J爆核百径上»工件厚度『h尴深;l-压痕深度

焊点直径(也称焊点熔核直径)d是影响焊点强度的主要因素，试验证明，d与焊点强

度近似成正比关系。d的大小可根据焊件厚度和对接头强度的要求选取。低碳钢的焊点直径d一般为

d(5:6).(mm)(10-7)式中——被焊件的厚度，mm。

例如，在车身制造中，点焊0.8〜1mm的覆盖件时，焊点直径可取4〜6mm。在板件搭边量允许的条件下，焊点直径可选大一些。焊点高度用焊透率A表示，单板焊透率A按下式计算(图10-22)

h

A——100%(10-8)

c

式中h单板上熔核高度，mm;

单板厚度，mm;

c——压痕深度，mm。

A可在20%〜80%范围内，但试验结果证明，当焊点熔核直径符合要求时，取A>20%

便可保证焊点强度。A过大，熔核接近焊件表面，使表层金属过热，晶粒粗大，易出现飞溅，使压痕增大或在熔核内部产生缩孔、裂纹等缺陷，接头承载能力下降。A可按焊件的材料、

板厚和结构特点来选取，一般以40%为宜。焊透率过小，强度也低。薄板点焊时，因散热

强烈，焊透率应选用较小值。

压痕深度c不仅影响接头强度，而且影响表面外观质量，这对车身覆盖件的点焊来说，显得特别重要。c一般不应超过板厚的15%〜20%。

(2)点焊规范参数及对焊接质量的影响

点焊的规范参数主要有焊接电流Iw、焊接压力Fw、通电时间tw和电极工作端面几何形

状与尺寸等。这些工艺参数对焊点质量的影响见图10-23。

①焊透率A、焊点直径d与配的关系图10-23(a)是焊透率A、焊点直径d随Iw变化的情况。当电流从标准所允许的dmin和Amin开始增加时，A和d都随之均匀增大；直至比

较大时，由于电极与板件间接触面增大，散热加强，电流密度降低，使加热速度变缓，d和

A的增长速度也逐渐变缓。当Iw过大时，就出现飞溅。一般以开始产生飞溅时的焊接电流

作为限制使用的最大电流I、_。

nun

i产•.

②通电时间tw对焊点直径d和焊透率A的影响通电时间tw对焊点直径d和焊透率A的影响，如罔10-23(b)所示。

③电极压力Fw对焊点直径d和焊透率A的影响电极压力Fw对焊点形成有着双重作用。随着Fw的增大，接触电阻和电流密度减小，发热减小，板件与电极间接触改善，散热加强，因而总热量减小，焊点熔化核心尺寸减小，特别是A降低很快，有时会形成未焊透，如图10-23(c)所示。只要维持电流密度增大，就可克服由焊件装配间隙、焊件刚性等所引起

ddj时，将使接触表面

的压力波动对焊接加热的影响，使焊点强度稳定。增大电极端面尺寸扩大、电流密度降低及散热能力加强，其结果是使A很快降低。

④焊点直径d与电极工作表面直径ddj的关系若电流密度和电极压力还能维持在一定范围内，d则变化不大，如图10-23(d)所示。通常焊点直径d与电极工作表面直径ddj有如下

关系：

d(0.9:1.4)ddj

(10-9)

实际上，焊接过程各参数间并非孤立地而几个参数按一定的要求各自向不同的

以上仅是各工艺参数对焊点质量稳定性的影响。变化，通常变动一个参数会引起另一个参数的改变,方向变化，从而获得不同加热效果的规范。

(3)点焊规范

不同的Iw和tw可配成以加热速度快慢为主要特点的两种不同的规范：硬规范与软规范。

硬规范是电流大、时间短，加热速度很快，焊接区温度分布陡，加热区窄，表面质量好，接头过热组织少，接头综合性能好，生产率高。只要规范控制较精确，而且焊机功率足够，便可采用。但因加热速度快，如果控制不当，易出现飞溅等缺陷，所以必须相应提高电极压力Fw,以免出现缺陷，并获得较稳定的接头质量。

图ic24硬,软现柩时点期焊接区的温度分布

当焊机功率不足，板件材料厚度大，变形困难或塑性温度区过窄，并有易淬火组织时，

可采用加热时间较长、电流较小的软规范。软规范温度分布平缓，塑性区宽，在压力作用下

易变形，可消除缩孔，降低内应力。图10-24是硬、软两种规范点焊时，焊接区的温度分布,图中实线表示硬规范，虚线表示软规范。

(4)焊接规范的选择原则

①材料的物理性能导电、导热性好的材料，选择焊接电流大、通电时间短的硬规范；

易淬火材料，则选用较软的规范。

汽车车身覆盖件大都是低碳钢的薄板。由于低碳钢的点焊性很好，不需要采用特别的设

备和工艺，只需要简单的焊接循环，用硬规范或软规范都可以获得良好的焊接质量。在大批

量生产的条件下，采用硬规范不仅能提高劳动生产率，且能节约电能和减少焊接结构的变形。

因此，在设备功率足够大时，最好采用硬规范焊接。

②电极压力由于低碳钢焊件点焊后，产生裂纹和缩孔的倾向很小，所以电极压力可以在较大范围内调节，如果采用较大电极压力的硬规范进行点焊，则更能提高点焊的质量。另一方面采用硬规范时，焊接区的塑性变形抗力大，也须采用较大的电极压力。

国电俄与电极力的关系

耀显范』-'t用现把；♦依规战

③焊接过程中不应产生飞溅外观要求高的产品，

如轿车车身外板，不允许有飞溅，因此，焊接电流与电极压力应在保证所要求的熔核尺寸的条件下，在图10-25中的无飞溅区进行选取。

④产品结构与质量大型薄壁结构焊接时，为了减

少结构焊后翘曲变形，应采用硬规范焊接。对于刚性较

大、装配不良的结构，则应采用软规范，以保证接合面熔化以前有良好的接触面，避免产生飞溅。

在上述原则下具体选取焊接规范时，一般可分两步进行。第一步初选各规范参数，第二步通过现场工艺试验，修整规范参数，确定最佳规范。

表10-2为RWMA(美国电阻焊机制造协会)推荐的低碳钢的点焊规范。表10-3为我国长春第一汽车制造

厂汽车驾驶室的点焊规范。

⑤电极工作表面形状和尺寸

点焊低碳钢时，一般采用平面电极，电极的工作表面直

径可根据焊件厚度按ddj23选定。如果采用球面电极，则球面半径为40〜100mm。焊

接过程中，当电极的工作表面直径因磨损而超过规定值15%〜20%时，应修理或更换。

10.4.2不同厚度板和多层板的焊接

在车身点焊中，有时会出现不同厚度板件的焊接。例如车身蒙皮焊在骨架上，一般骨架

零件的厚度比蒙皮零件的厚度大些，在焊接两个厚度不同的焊件时，焊接规范应由薄的焊件

决定，然后将电流稍微增大。如果厚度差别太大(超过1:3),这时焊点仍在两焊件厚度和

之半的位置上形成，如图10-26(a)所示，焊点未能把焊件连接起来。为了解决这个问题，可将厚板接触的电极直径加大，使向后板方向散热大于薄板方向，因此焊核向薄板方向偏移，如图10-26(b)所示，使两个焊件可靠地连接起来。

在汽车车身制造中，有时还会出现如图10-27所示的焊接三层板的情况，图10-27(a)中

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焊件较厚，这时焊接规范由薄件决定，同时将焊接电流值适当增大一些；图10-27(b)中间焊件较薄，薄板夹于厚板之间，这时焊接规范由厚件决定，同时可将焊接电流和焊接时间适当减小一些。

10.5车身质量问题与措施

10.5.1提高装焊质量措施

车身覆盖件装配时经常产生间隙过大和位置错移的缺陷，均造成制件焊后变形或应力过大。若两焊件间的间隙过大，部分电极压力将消耗于消除间隙，故实际的焊接压力减小了。

因此，飞溅的倾向增强，焊核尺寸和接头强度的波动加大，焊接区的变形也有所增加，故一

般装配间隙不应大于0.5〜0.8mm,当焊接尺寸较小而刚度较大的冲压件时，装配间隙应减

小到0.1〜0.2mm。

影响间隙过大的原因一般是折边不垂直或弧度上的半径不符合，造成两制件贴合不好而有

间隙。如图10—28所示。

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图IMS装配间隙

(1)设计方面

从设计角度来说，为了提高精度，尽量采用整体冲压件。在冲压工艺允许的情况下，应尽

可能减少车身零件的分块，特别是对不容易保证结构尺寸或尺寸要求较高的结构零件，要尽

量采用整体冲压件，如整体门框、侧围及前风窗框等零件，以减少车身匹配时的装配误差和

焊接变形。冲压件的结构和型面设计、装配孔和工艺孔的安排布置及焊接的接头设计应合理，这样才能很好地进行车身匹配时的定位焊接，从而减少车身匹配焊接误差。

装备方面

采用机器人焊接不仅能使车身焊接时焊点均匀，点焊顺序稳定，而且能提高焊接速度，实现最大限度减少车身焊接变形量。

焊接夹具的定位基准与产品设计基准、装配基准应重合，这样可以消除由于基准不同而

产生的尺寸误差，简化装配协调关系，提高焊接夹具的装配精度。

实现“夹具检具”化，目的是通过高精度的夹具来替代部分检具的功能，从而实现在生

产过程中对零部件的品质进行监控，及时对重要定位销、面进行热处理和生产维护。

焊接夹具定位件结构应考虑方便调整车身焊接变形和焊接后收缩量的变化。

要减小装配间隙，须提高焊件的冲压精度，采用适当的夹具和样板，焊前可靠地牢固地夹紧焊件。必要时还可用塞尺检验间隙的大小。

操作方面

定位焊点的位置和数量影响到本工序的车身刚度能否保证后续工序的车身品质。特别是在生产线改造时，要注意焊点迁移对车身精度的影响。

覆盖件焊接顺序，可以从部件最难焊的部位（例如圆角处）开始点焊，即先进行定位焊，

然后从中间向两侧点焊。点焊时宜采用硬规范。与车身匹配相关的零件尺寸应保证，特别是

装配孔、装配面和工艺孔的尺寸必须严格控制，因为车身焊接时的变形往往造成这碧部位的

尺寸偏差。

定位焊点的位置和数量影响到本工序的车身刚度能否保证后续工序的车身品质。特别是

在生产线改造时，要注意焊点迁移对车身精度的影响。

（4）其他措施

焊件表面的氧化膜及污物等会增加焊接时的接触电阻。由于点焊时的电压很低，所以焊

件的表断质量对焊接电流的影响很大，使焊点强度不稳定。此外，锈皮内的水分，焊接时离

解出氧熔入熔核。在熔核结晶时逐渐析出的氢原子进入缩孔变成氢分子，产生很大的压力使

缩孔扩大，有时形成热裂缝，还会使飞溅加大。为此，必须对焊件两个表面的点焊区域进行焊前清理。

表面清理的方法分为机械清理和化学清理两类。机械清理包括喷砂、砂轮或砂纸打磨等，

完工后必须清除残留在焊件上的砂粒和灰尘；化学清理的方法包括酸洗除锈和碱洗脱脂等，清理后的表面接触电阻稳定性好。冷轧钢板表面若没有生锈，仅仅只有防锈油，表面上的油

膜可以通过电极加压时挤出，并不妨碍点焊。但覆盖件表面经冲压后存在拉延油，焊前必须

清理干净。

对于表面有镀涂层的钢板，一般只需要增加焊接电流10%〜50%,同时也可适当增加

电极压力和焊接时间，表面进行过磷化处理的钢板，点焊时也应增加焊接电流30%〜50%。

夹具的维护保养应及时清理在焊接过程中落在定位销和定位面上的金属残余。

10.5.2螺母焊爆炸机理与措施（1）螺母焊爆炸机理

有两种情况：一种是工件与下电极间隙较大，一种是工件与下电极间隙较小。电极工件

定位凸台过高使螺母与工件出现间隙（图10-29）。设计螺母电极时，螺母电极上件定位凸台

高度尺寸H通常按工件钢板的厚度b选取，由于电极加工误差使高度尺寸H>b,引起螺母

与工件出现间隙。另外毛刺的垫起作用引起工件与下电极间隙增大。正常工作时，在上电极

压力作用下，工件与下电极面确保充分接触，不会发生放炮故障。但工件圆孔周边因冲孔而

存在毛刺，由于毛刺的垫起作用，使工件与下电极由充分接触变成轻微接触。

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出】凸台过高1b）毛刺引起向魁

H10-29用料焊极不良匚况

工件与下电极间隙较小时，接触面间形成许多具有根大电阻的小触点，在很大电流密度

的加热下，瞬间熔化而形成连接两端面的液体电流过桥，也称短路桥。值得注意的是，工件

下表面加热时产生熔化层，而下电极有水冷作用，其表面保持在一定温度下工作，没有熔化

层。

工件与下电极间隙较大时，在强电场作用下发生电弧放电。电弧放电产生的高温使工件

表面金属熔化，在熔滴与工件表面开始接触前会形成很细的短路桥。当强大的电流通过很细

的短路桥时引起爆炸，瞬间产生过大的电阻热，使短路桥过热气化，体积迅速膨胀，造成短路桥爆断。

(2)螺母焊飞溅机理

外力引起飞溅，形成的液体电流过桥受到若干力的作用，主要受力情况为：液体表面张

力在工件贴近下电极时，力图扩大液体电流过桥直径。如图10-30所示，磁场对液体过桥电流作用力为Fi,由于电流流过液体过桥产生磁场，反过来该磁感应强度B对过桥电流产

生作用力，已知电流方向和磁场方向，根据右手定则可得过桥上每一点受力方向均为径向。

Fi的水平分力Fix,会缩小液体过桥截面面积，Fi的纵向分力Fiy则拉断过桥。在Fiy作用下,过桥被拉细，进一步加大过桥中的电流密度，由于瞬间产生过大的电阻热，使短路桥过热气

图曲加彼惨电流过所示卷图

化，体积迅速膨胀，造成短路桥爆断。所以强大的电流通过很细的短路桥时会引起爆炸。如图i0-3i所示为熔液过桥所受电磁引力F2和斥力F3O

S10^31端糠过桥所量泡能引

力玛和斥力邑

螺母焊极不良工况类似闪光对焊，有资料介绍：闪光对焊时，过桥中的电流密度在爆破瞬间可高达3000A/mm2,爆破瞬间金属蒸气压力可高达数百个大气压，而它的温度可高达6000~8000C,液态金属微滴以超过60m/s的速度从对口间隙抛射出来，形成火花急流。另一方面，螺母周边都会产生熔滴，形成环形“熔滴瀑布”，把间隙内的空气封闭在内(图

i0-32)o放电产生的高温时空气膨胀并产生压力，逸出引起飞溅。

螺母焊通常是在固定电焊机上完成的，固定电焊机变压器、电极及操作者三者位置关系

如图i0-33所示，在诸力作用下焊板各点熔液大部分要向操作者方向飞出。

图10罐号械内部用用气循棒110-33存堵力件用卜

婢极各点蝌液地加

(4)措施

针对以上问题，可采用提高焊件冲孔质量、对焊机变压器进行磁屏蔽、提高焊极加工质量、在焊极上端表面开排气槽等方法进行解决(详见第13章相关内容)。

10.5.3焊接分流与焊点间距

点焊时，不经过焊接区，未参加形成焊点的那一部分电流叫做分流电流，简称分流。点焊电流可以经过已经焊好的焊点或经过焊接区外焊件间的偶然接触点分流。

分流使焊接区电流密度降低，可能造成未焊透、焊核形状畸变等缺陷。由于分流电流不

稳定，焊点质量也不稳定。故应尽量采取措施，减少分流的影响。

影响分流的主要因素有焊点间距、零件材料、表面状态和装配等。

点焊时，相邻两焊点的中心距称为焊点间距或简称为点距。焊点间距越小，焊点数目自

然增多，在提高被焊件连接强度的条件下，焊点间距应以较大为好，这不仅可以减少焊点、提高生产率，而且焊点间距越大，电流流经已焊好的焊点的分流电阻也越大，分流减少有利

于提高焊接质量。据测定，点距为30〜50mm时，焊接低碳钢板，分流达焊接电流的25%〜40%,因此为了减少分流，必须加大焊点间距。所以，一般的焊点间距都推荐有一个极小值。例如点焊1mm厚的低碳钢车身零件时，焊点间距不得小于12mm,一般取30〜50mm。导电性好的材料，分流电阻小，分流增大，焊点间距应适当增大。

焊件表面有氧化皮等脏物时，焊件间接触电阻增大，而分路电阻基本不变，因此分流增

大，所以焊前表面清理很重要。

电极压力减小时，接触电阻增大，有利于电流从旁边已焊好的焊点流过，分流增大。此外，板厚增加时，分流也增大，点距应适当增大。

10.6车身焊装精度及质检

所谓汽车产品2mm工程，就是从系统的观点出发，对汽车产品采用车身制造综合误差指数，即6倍均方差“6”来控制车身制造质量，从而实现用最经济的制造成本提高汽车产品的整体质量。“2mm工程”是全球汽车制造业公认的车身质量控制模式，涉及薄板件冲压成形、自动装配线、焊接、检测等技术，包括对车身尺寸“全方位检测”、“数据分析”、

“实时改进”等分系统，“2mm工程”被认为是汽车企业在车身尺寸控制方面达到国际先进