四層板應(yīng)用

在目前的汽車車身（主要是乘用汽車、小轎車）設(shè)計(jì)中，為了保證車身焊接質(zhì)量，通常不允許出現(xiàn)四層板焊接。由于此限制，需要增加過渡搭接頭，從而增加了車身重量，影響車的性能，減少了車身設(shè)計(jì)的自由度。為了有效地對(duì)車身進(jìn)行減重，改善車的性能并提高設(shè)計(jì)的靈活性，某公司對(duì)四層板電阻點(diǎn)焊進(jìn)行了嘗試，使其在汽車焊接中得到應(yīng)用。

電阻焊是以電阻熱為能源的一種焊接方法，焊接所需電阻熱的產(chǎn)生遵守公式：Q＝I2Rt，而電阻R由電極與工件的接觸電阻Rcw、工件電阻Rw和工件與工件的接觸電阻Rc組成：R＝2Rcw＋Rw＋Rc，如圖所示，其中主要為電極與工件的接觸電阻Rcw和工件與工件的接觸電阻Rc，而這兩部分主要取決于焊接壓力。

1.試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)電阻點(diǎn)焊焊接原理，將四層板點(diǎn)焊與兩層板、三層板的焊接進(jìn)行比較分析，其差別主要在于四層板的板間間隙難于控制，它的接觸電阻相對(duì)不穩(wěn)定，克服這些間隙需要較大的壓力。板間的間隙和較大的壓力的共同作用會(huì)使焊點(diǎn)的表面留下較深的壓痕，甚至影響連接強(qiáng)度。

通過上述分析，我們進(jìn)行試驗(yàn)，并進(jìn)行比較，尋找合適的焊接參數(shù)和合理的檢驗(yàn)判定標(biāo)準(zhǔn)。

（1）采用焊相同等效板厚的二層板的焊接參數(shù)范圍焊接四層板，進(jìn)行金相分析檢查焊點(diǎn)的質(zhì)量。在電阻點(diǎn)焊中通常以等效板厚作為參考來設(shè)定參數(shù)，這里以次厚板乘以0.8加上厚板乘以0.2作為等效板厚。

（2）逐步加大焊接壓力，再用焊相同等效板厚的二層板的焊接參數(shù)（除壓力）進(jìn)行試焊，然后進(jìn)行金相分析確定焊點(diǎn)的質(zhì)量。

（3）加大壓力，擴(kuò)大焊接電流和時(shí)間范圍，進(jìn)行金相分析，尋找合理的參數(shù)范圍。

2.試驗(yàn)結(jié)果

（1）采用焊相同等效板厚的二層板的焊接參數(shù)范圍焊接四層板，經(jīng)過金相分析發(fā)現(xiàn)在這種條件下的焊點(diǎn)質(zhì)量極不穩(wěn)定，不易形成穩(wěn)定的熔核直徑，且容易出現(xiàn)氣孔缺陷。使用與焊相同等效板厚的二層板的焊接壓力，其可用參數(shù)范圍很窄，且不穩(wěn)定。在逐步加大焊接壓力，多次試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電極壓力是相同等效板厚的二層板焊接時(shí)的120%～130%時(shí)，可以在一定范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的熔核直徑，獲得較穩(wěn)定的焊接質(zhì)量，但其壓痕較深，飛濺不易控制。

（2）當(dāng)電極壓力增加到相同等效板厚二層板的焊接壓力的130%后，電流的調(diào)整范圍不再明顯擴(kuò)大，電極壓力的增大加大了電極損耗，造成了更大的焊點(diǎn)壓痕。

選取的是0.8＋1.2＋1.4＋0.8mm的板厚搭配，在焊接參數(shù)為 14CYC、3.7kN（相同等效板厚的二層板焊接壓力通常取2.5～2.8kN）和電極端面直徑5.5mm左右時(shí)，采用不同的焊接電流所得到焊接金相結(jié)果如圖所示。

3.試驗(yàn)結(jié)果分析

在14CYC、3.7kN以及電極端面直徑5.5mm條件下采用不同的焊接電流所得到焊接金相結(jié)果數(shù)值如下表所示，從試驗(yàn)（1）可以看出試驗(yàn)結(jié)果與理論分析是基本吻合，由于四層板配合的間隙難以控制，與相同等效板厚的兩層板焊接相比，需要較大的焊接壓力（比通常情況大20%～30%），才能得到穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。焊接金相結(jié)果數(shù)值：

結(jié)合試驗(yàn)（2）、（3），可以得知四層板仍是可以焊接的，但分析表中的可用參數(shù)范圍與相同等效板厚的兩層板焊接的參數(shù)范圍比較，四層板焊接的可用參數(shù)范圍相對(duì)較小。以0.8＋1.2＋1.4＋0.8mm的板厚搭配為例，可用電流范圍為8.5～9.8kA，差值為1.3kA，與相同等效板厚的兩層板焊接相比，可用電流范圍略?。ㄏ嗤刃Ш穸鹊膬蓪影搴附訒r(shí)的電流差值可達(dá)1.5kA）。同時(shí)，從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，四層板焊接時(shí)，焊點(diǎn)的壓痕較深，剩余板厚相對(duì)較小。

檢查標(biāo)準(zhǔn)探討：

因?yàn)楹更c(diǎn)壓痕深度會(huì)影響到焊點(diǎn)的動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度，因此在點(diǎn)焊焊點(diǎn)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，通常會(huì)對(duì)焊點(diǎn)的壓痕深度作出規(guī)定，較常見的規(guī)定為板厚的30%，但是由于是多層板，加上間隙的影響，使得與電極接觸的各板的焊點(diǎn)壓痕深度大于板厚的30%。如果將檢查標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)壓痕深度的要求更改為對(duì)剩余板厚的要求，如規(guī)定為剩余板厚不小于總板厚的70%，則是具有可行性的。

但是由于外層板上的壓痕較深會(huì)降低外側(cè)板焊點(diǎn)的動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度，因此，在產(chǎn)品車身設(shè)計(jì)階段需要考慮此因素，如增加焊點(diǎn)數(shù)量、焊點(diǎn)周圍加涂膠液等。通過產(chǎn)品的模擬分析并經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證后，證實(shí)此方法是可以在后續(xù)的產(chǎn)品中應(yīng)用的。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到焊點(diǎn)壓痕深度對(duì)動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度的影響，并改進(jìn)相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，四層板焊接是可行的。這為車身零件間搭接頭的設(shè)計(jì)又提供了一種選擇，增加了設(shè)計(jì)的靈活性，有利于減輕車身的重量。但需要注意以下幾點(diǎn)：焊接壓力比通常情況下大20%～30%；焊接的熱量范圍略小于通常情況；焊接的波動(dòng)相對(duì)較大，需要特別注意；焊接飛濺相對(duì)較大。