汽車白車身電阻點焊質(zhì)量檢測關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢

摘要：現(xiàn)代汽車制造行業(yè)，無論是用戶還是廠商，他們共同關(guān)注的一個焦點就是焊接質(zhì)量，就目前情況而言，要保證焊接質(zhì)量唯有依靠焊接設(shè)備，現(xiàn)在面臨的最大的困難就是檢驗的技術(shù)方法不夠簡便快捷。本文以當(dāng)前焊接質(zhì)量檢測中存在的技術(shù)問題為主要研究內(nèi)容，為汽車白車身電阻點焊質(zhì)量提出了評價體系，并針對焊點檢測技術(shù)的應(yīng)用情況展開了分析闡述，詳細指明了檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢，希望在行業(yè)間能有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：電阻點焊;檢測;白車身;質(zhì)量

電阻點焊（簡稱點焊）是一種高質(zhì)量、高效率、低成本的汽車指導(dǎo)工藝技術(shù)，目前是汽車白車身制造非常重要的一項工藝技術(shù)，一般情況下整車白車身將近有焊點4000～5000個。無論是汽車的扭轉(zhuǎn)剛度和強度、碰撞強度、彎曲等力學(xué)性能，還是裝配尺寸的精度都會受到點焊質(zhì)量的決定性影響，因此為了保證點焊質(zhì)量，就必須要對點焊進行嚴(yán)格的檢測。點焊是一個高度非線性、多變量耦合和多種隨機不確定因素的過程，焊點會在非常短的時間，且封閉的狀態(tài)下完成熔核，這一過程是無法觀測的，很難提取相關(guān)的信息，焊點的質(zhì)量只能通過點焊過程中外部的信息特征得到間接的觀察，或是借助點焊后的破壞性試驗得到檢測結(jié)果。長期以來，點焊在技術(shù)方面存在的最大的困難就是缺乏快速實時、便捷可靠地檢驗技術(shù)方法。 本文以當(dāng)前汽車白車身點焊質(zhì)量檢測方面存在的技術(shù)問題為主要研究對象，針對電阻點焊質(zhì)量提出了合理的評價體系，并針對焊點檢測技術(shù)的應(yīng)用情況展開了分析闡述，詳細指明了檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢，希望在行業(yè)間能有一定的參考價值。

一、點焊質(zhì)量的檢測技術(shù)

破壞性檢測和無損檢測是焊點質(zhì)量檢測的兩類主要的檢測方法，破壞性檢測法主要包含了金相分析法、破壞性拉剪法以及鑿檢法，這類檢測方法耗費的時間和精力較多，并且檢測結(jié)果比較滯后。渦流、X射線機紅外檢測等檢測方法都屬于無損檢測方法一類，但是這類檢測方法目前仍存在一定的技術(shù)缺陷，例如對環(huán)境要求嚴(yán)，檢測精準(zhǔn)度不高等，受此影響均無法滿足消費者對產(chǎn)品日益提升的要求。

（一）超聲波檢測技術(shù)

在點焊過程中，超聲波信號能夠?qū)θ酆说奶卣鬟M行有效的分析評估，將超聲波技術(shù)廣范的運用到各大汽車主機廠中，定時定量的對離線的白車身進行焊點質(zhì)量檢測，進而促使白車質(zhì)量得以切實的提升。超聲波檢測技術(shù)的原理是將系統(tǒng)發(fā)射出的電信號借助超聲波檢測探頭內(nèi)的傳感器與機械信號進行轉(zhuǎn)換，對回波電信號進行采樣，再借助相關(guān)軟件根據(jù)相應(yīng)的算法對地面回波間隔、有效回波數(shù)量、衰減率、最小增益最大中間回波峰值等參數(shù)進行讀取，參數(shù)分析的越多，得到的檢測焊點的分析也會更加精準(zhǔn)?；夭ㄐ盘柌煌硎舅鶛z測的熔核內(nèi)部的特征、缺陷也是不同的。相比于其他的無損檢測技術(shù)，超聲波檢測技術(shù)在成本、檢測效率、操作以及對環(huán)境等各方面的要求方面都具有很大的優(yōu)勢。

單探頭的超聲波檢測設(shè)備是目前屬于淘汰產(chǎn)品，很少有客戶選擇此類產(chǎn)品，因為這個產(chǎn)品需要看專業(yè)的波形數(shù)據(jù)，不易識別，相比于第三代實時成像的點焊分析儀NEXTSPOT600實在不能滿足當(dāng)今客戶的需求，同時效率低，每次只能采集一個焊點的數(shù)據(jù)。超聲波實質(zhì)上也是一種機械波，為了避免因不同介質(zhì)傳輸時出現(xiàn)衍射、折射及反射等現(xiàn)象，在使用時就需要運用耦合劑使探頭和被檢測工件實現(xiàn)充分的接觸。

（二）壓痕檢測技術(shù)

當(dāng)電極力作用在工件焊點位置時，焊點的表面就會出現(xiàn)一定的壓痕，如果壓痕太淺，說明熔核就很小;如果壓痕很深，就說明應(yīng)力集中太大，造成了拉剪強度的降低，會嚴(yán)重影響焊件的美觀程度。由此不難看出，焊點熔核的形成過程能夠通過點焊電極壓痕的深淺反映出來，點焊的質(zhì)量也會受到壓痕深淺的影響。當(dāng)前汽車都在向著輕量化發(fā)展，因此車身的鈑金厚度逐漸降低，這也在很大程度上影響了壓痕深度的檢測精準(zhǔn)度。

（三）點焊過程中的動態(tài)電阻檢測技術(shù)

點焊時兩電極之間的電阻即為動態(tài)電阻，通過電阻點焊原理可知，動態(tài)電阻在熔核形成過程中發(fā)揮著重要的作用。點焊工件大多是導(dǎo)熱、導(dǎo)電的，表面有氧化膜并且不太平整，點焊過程中受這些因素的影響，電阻的數(shù)值會發(fā)生較大的波動。當(dāng)接通電源開始點焊時，受兩電極間高溫的影響，工件接觸點附件的金屬內(nèi)部電阻會急劇增大，這時接觸點就成了吸熱集中區(qū)，熱量隨之增大對工件進行熔化，熔核產(chǎn)生。

通過研究發(fā)現(xiàn)，熔核的形成過程能夠通過動態(tài)電阻曲線得以反映，電阻曲線與熔核尺寸有著特定的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)?shù)玫揭恍╇娮枨€的特征參數(shù)時，熔核的直徑也就能夠評估出來了。

二、點焊質(zhì)量檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

制造業(yè)正在向著工業(yè)4.0的方向發(fā)展，當(dāng)前正處于現(xiàn)代化互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能大發(fā)展的時代，在點焊過程中引入這些高新技術(shù)，將會為點焊質(zhì)量檢測技術(shù)的提升提供新的突破口，對點焊質(zhì)量的直接控制在不久的將來也會逐步實現(xiàn)，推動電阻點焊技術(shù)有一個新的提升。

（一）關(guān)鍵性能焊點區(qū)域的選取

整車白車身有6000多個焊點，對所有焊點進行檢查，不僅要面對龐大數(shù)據(jù)的采樣，同時還將耗費大量的時間和精力，這樣效率低下的檢測是不能在在線實時檢測的狀況下完成的。在工程期間，要優(yōu)化模型，對車身的碰撞安全、剛度及硬度進行檢測后，將其結(jié)果與有限元仿真結(jié)合從力學(xué)角度對白車身進行檢測分析，選取白車身的幾個關(guān)鍵性能區(qū)域，例如大梁、前車體等進行焊點質(zhì)量檢測，減少檢測樣本，提升效率，保證點焊質(zhì)量，提升白車身整體質(zhì)量。

（二）多參數(shù)智能測量與調(diào)整

未來點焊質(zhì)量檢測技術(shù)發(fā)展的趨勢將是將多種傳感器技術(shù)精確測量和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能控制技術(shù)應(yīng)用集成于機器人點焊系統(tǒng)中，進而研究開發(fā)出先進的測量和控制檢測質(zhì)量的設(shè)備，為白車身點焊質(zhì)量提供保證。

三、結(jié)論

綜上所述，雖然目前國內(nèi)外對于電阻點焊接頭質(zhì)量檢測技術(shù)的關(guān)注度都很高，有很多測量的方法，但是能真正應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)并不多，目前汽車生產(chǎn)線上還是依靠技術(shù)工人憑經(jīng)驗判斷焊點的質(zhì)量，還沒有一種能夠完成對所有焊點進行質(zhì)量檢測的高水平的檢測手段。因此，焊接領(lǐng)域現(xiàn)在面臨的一個亟待解決的技術(shù)難題就是如何將現(xiàn)代傳感技術(shù)、職能控制技術(shù)以及計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)等應(yīng)用到點焊技術(shù)的在線實時監(jiān)測中，進而實現(xiàn)對點焊質(zhì)量的實時控制。提升檢測裝置的效率、推動智能化，進而實現(xiàn)自動化、智能化、圖像化的點焊接頭表面形貌和熔核直徑檢測，這在我國制造業(yè)發(fā)展過程中無論是理論還是實用方面都是具有重大意義的。