汽車白車身電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

摘要：現(xiàn)代汽車制造行業(yè)，無(wú)論是用戶還是廠商，他們共同關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)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(yàn)的技術(shù)方法不夠簡(jiǎn)便快捷。本文以當(dāng)前焊接質(zhì)量檢測(cè)中存在的技術(shù)問(wèn)題為主要研究?jī)?nèi)容，為汽車白車身電阻點(diǎn)焊質(zhì)量提出了評(píng)價(jià)體系，并針對(duì)焊點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用情況展開了分析闡述，詳細(xì)指明了檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，希望在行業(yè)間能有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電阻點(diǎn)焊;檢測(cè);白車身;質(zhì)量

電阻點(diǎn)焊（簡(jiǎn)稱點(diǎn)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(xiàng)工藝技術(shù)，一般情況下整車白車身將近有焊點(diǎn)4000～5000個(gè)。無(wú)論是汽車的扭轉(zhuǎn)剛度和強(qiáng)度、碰撞強(qiáng)度、彎曲等力學(xué)性能，還是裝配尺寸的精度都會(huì)受到點(diǎn)焊質(zhì)量的決定性影響，因此為了保證點(diǎn)焊質(zhì)量，就必須要對(duì)點(diǎn)焊進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。點(diǎn)焊是一個(gè)高度非線性、多變量耦合和多種隨機(jī)不確定因素的過(guò)程，焊點(diǎn)會(huì)在非常短的時(shí)間，且封閉的狀態(tài)下完成熔核，這一過(guò)程是無(wú)法觀測(cè)的，很難提取相關(guān)的信息，焊點(diǎn)的質(zhì)量只能通過(guò)點(diǎn)焊過(guò)程中外部的信息特征得到間接的觀察，或是借助點(diǎn)焊后的破壞性試驗(yàn)得到檢測(cè)結(jié)果。長(zhǎng)期以來(lái)，點(diǎn)焊在技術(shù)方面存在的最大的困難就是缺乏快速實(shí)時(shí)、便捷可靠地檢驗(yàn)技術(shù)方法。 本文以當(dāng)前汽車白車身點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)方面存在的技術(shù)問(wèn)題為主要研究對(duì)象，針對(duì)電阻點(diǎn)焊質(zhì)量提出了合理的評(píng)價(jià)體系，并針對(duì)焊點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用情況展開了分析闡述，詳細(xì)指明了檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，希望在行業(yè)間能有一定的參考價(jià)值。

一、點(diǎn)焊質(zhì)量的檢測(cè)技術(shù)

破壞性檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)是焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)的兩類主要的檢測(cè)方法，破壞性檢測(cè)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(cè)方法耗費(fèi)的時(shí)間和精力較多，并且檢測(cè)結(jié)果比較滯后。渦流、X射線機(jī)紅外檢測(cè)等檢測(cè)方法都屬于無(wú)損檢測(cè)方法一類，但是這類檢測(cè)方法目前仍存在一定的技術(shù)缺陷，例如對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)，檢測(cè)精準(zhǔn)度不高等，受此影響均無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品日益提升的要求。

（一）超聲波檢測(cè)技術(shù)

在點(diǎn)焊過(guò)程中，超聲波信號(hào)能夠?qū)θ酆说奶卣鬟M(jìn)行有效的分析評(píng)估，將超聲波技術(shù)廣范的運(yùn)用到各大汽車主機(jī)廠中，定時(shí)定量的對(duì)離線的白車身進(jìn)行焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)，進(jìn)而促使白車質(zhì)量得以切實(shí)的提升。超聲波檢測(cè)技術(shù)的原理是將系統(tǒng)發(fā)射出的電信號(hào)借助超聲波檢測(cè)探頭內(nèi)的傳感器與機(jī)械信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)回波電信號(hào)進(jìn)行采樣，再借助相關(guān)軟件根據(jù)相應(yīng)的算法對(duì)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(jìn)行讀取，參數(shù)分析的越多，得到的檢測(cè)焊點(diǎn)的分析也會(huì)更加精準(zhǔn)?；夭ㄐ盘?hào)不同表示所檢測(cè)的熔核內(nèi)部的特征、缺陷也是不同的。相比于其他的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，超聲波檢測(cè)技術(shù)在成本、檢測(cè)效率、操作以及對(duì)環(huán)境等各方面的要求方面都具有很大的優(yōu)勢(shì)。

單探頭的超聲波檢測(cè)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?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)品需要看專業(yè)的波形數(shù)據(jù)，不易識(shí)別，相比于第三代實(shí)時(shí)成像的點(diǎn)焊分析儀NEXTSPOT600實(shí)在不能滿足當(dāng)今客戶的需求，同時(shí)效率低，每次只能采集一個(gè)焊點(diǎn)的數(shù)據(jù)。超聲波實(shí)質(zhì)上也是一種機(jī)械波，為了避免因不同介質(zhì)傳輸時(shí)出現(xiàn)衍射、折射及反射等現(xiàn)象，在使用時(shí)就需要運(yùn)用耦合劑使探頭和被檢測(cè)工件實(shí)現(xiàn)充分的接觸。

（二）壓痕檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)電極力作用在工件焊點(diǎn)位置時(shí)，焊點(diǎn)的表面就會(huì)出現(xiàn)一定的壓痕，如果壓痕太淺，說(shuō)明熔核就很小;如果壓痕很深，就說(shuō)明應(yīng)力集中太大，造成了拉剪強(qiáng)度的降低，會(huì)嚴(yán)重影響焊件的美觀程度。由此不難看出，焊點(diǎn)熔核的形成過(guò)程能夠通過(guò)點(diǎn)焊電極壓痕的深淺反映出來(lái)，點(diǎn)焊的質(zhì)量也會(huì)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(cè)精準(zhǔn)度。

（三）點(diǎn)焊過(guò)程中的動(dòng)態(tài)電阻檢測(cè)技術(shù)

點(diǎn)焊時(shí)兩電極之間的電阻即為動(dòng)態(tài)電阻，通過(guò)電阻點(diǎn)焊原理可知，動(dòng)態(tài)電阻在熔核形成過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。點(diǎn)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(diǎn)焊過(guò)程中受這些因素的影響，電阻的數(shù)值會(huì)發(fā)生較大的波動(dòng)。當(dāng)接通電源開始點(diǎn)焊時(shí)，受兩電極間高溫的影響，工件接觸點(diǎn)附件的金屬內(nèi)部電阻會(huì)急劇增大，這時(shí)接觸點(diǎn)就成了吸熱集中區(qū)，熱量隨之增大對(duì)工件進(jìn)行熔化，熔核產(chǎn)生。

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，熔核的形成過(guò)程能夠通過(guò)動(dòng)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(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)?shù)玫揭恍╇娮枨€的特征參數(shù)時(shí)，熔核的直徑也就能夠評(píng)估出來(lái)了。

二、點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

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(shí)代，在點(diǎn)焊過(guò)程中引入這些高新技術(shù)，將會(huì)為點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的提升提供新的突破口，對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的直接控制在不久的將來(lái)也會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)電阻點(diǎn)焊技術(shù)有一個(gè)新的提升。

（一）關(guān)鍵性能焊點(diǎn)區(qū)域的選取

整車白車身有6000多個(gè)焊點(diǎn)，對(duì)所有焊點(diǎn)進(jìn)行檢查，不僅要面對(duì)龐大數(shù)據(jù)的采樣，同時(shí)還將耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，這樣效率低下的檢測(cè)是不能在在線實(shí)時(shí)檢測(cè)的狀況下完成的。在工程期間，要優(yōu)化模型，對(duì)車身的碰撞安全、剛度及硬度進(jìn)行檢測(cè)后，將其結(jié)果與有限元仿真結(jié)合從力學(xué)角度對(duì)白車身進(jìn)行檢測(cè)分析，選取白車身的幾個(gè)關(guān)鍵性能區(qū)域，例如大梁、前車體等進(jìn)行焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)，減少檢測(cè)樣本，提升效率，保證點(diǎn)焊質(zhì)量，提升白車身整體質(zhì)量。

（二）多參數(shù)智能測(cè)量與調(diào)整

未來(lái)點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)將是將多種傳感器技術(shù)精確測(cè)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(jī)器人點(diǎn)焊系統(tǒng)中，進(jìn)而研究開發(fā)出先進(jìn)的測(cè)量和控制檢測(cè)質(zhì)量的設(shè)備，為白車身點(diǎn)焊質(zhì)量提供保證。

三、結(jié)論

綜上所述，雖然目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于電阻點(diǎn)焊接頭質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的關(guān)注度都很高，有很多測(cè)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(yàn)判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量，還沒有一種能夠完成對(duì)所有焊點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的高水平的檢測(cè)手段。因此，焊接領(lǐng)域現(xiàn)在面臨的一個(gè)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)等應(yīng)用到點(diǎn)焊技術(shù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制。提升檢測(cè)裝置的效率、推動(dòng)智能化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、圖像化的點(diǎn)焊接頭表面形貌和熔核直徑檢測(cè)，這在我國(guó)制造業(yè)發(fā)展過(guò)程中無(wú)論是理論還是實(shí)用方面都是具有重大意義的。