热成型钢板电阻点焊针孔缺陷案例解析

董秋花，崔艳宾

吉利汽车集团有限公司 浙江省 315336

【摘要】随着越来越广泛使用高强度钢板、热成型钢板等焊接工艺，加上焊接板件间广泛使用各种密封或搭接胶等，实际焊接过程中，点焊针孔等缺陷问题越来越多。本文根据热成型钢板特点，结合实际应用案例进行分析，归纳出热成型钢板电阻点焊针孔缺陷的解决方案。

【关键词】热成型钢板，针孔，熔核偏移

Case Analysis of Resistance Spot Welding Pinhole Defect in Hot Forming Steel Plate

Dong Qiuhua, Cui Yanbin

Geely auto group co.LTD

Abstract:With the more and more extensive use of high strength steel plate , hot forming steel plate and other welding technology,coupled with the extensive use of various seals or lap adhesive between welding plate ,the actual welding process ,such as spot welding pinhole defects more and more .Based on the characteristics of hot forming steel plate and the analysis of practical cases,the solution of resistance spot welding pinhole defect in hot forming steel plate is summarized.

Key words: hot forming steel plate，pinhole，molten nuclear migration

引言

现阶段汽车车身主要是应用低碳钢（LSS）、先进高强度钢（AHSS）、超高强度钢（UHSS）、普通高强度钢（HSS）以及热成型钢（PHS）五种^[1]。随着车身越来越多地使用热成型钢板，实际焊接过程中，点焊针孔等缺陷问题越来越多。针孔是焊点表面肉眼可见的收缩性孔洞，是被定义为焊接缺陷的，会削弱焊点强度，有密封要求位置焊点的针孔缺陷会影响产品密封性。因此，须对点焊针孔进行严格控制。

1. 车身电阻点焊针孔现状介绍

基地侧围门框区域，属于三层板搭接，存在点焊针孔问题，如图1所示。缺陷主要集中于A柱和B柱位置，该位置为三层板搭接关系。板材搭接关系和现场使用参数信息，如表1所示。

图1 焊点针孔

表1 三层板板材搭接关系

通过生产现场观察，总结缺陷发生频次和规律如下：

1. 平均每台车6～10个焊点出现针孔缺陷；

2. 针孔出现焊点位置不固定；

3. 热成型钢板侧焊点存在严重的毛刺，如图2所示；

4. A柱和B柱点焊处存在溢胶燃烧现象；

5. 零件间隙分布在0.5～1.5mm之间；

6. 手动涂胶，涂胶宽度为3mm左右，涂胶量、位置无法保证。

图2 焊点毛刺

焊点存在针孔缺陷位置使用焊接参数如表2所示。

表2 焊接参数信息

2. 车身电阻点焊针孔原因分析

点焊针孔主要是焊接热量集中，熔融金属冲破塑性环喷出，焊点冷却后液态金属无法及时补充形成的内缩状焊点，严重时可见明显的孔洞。该车型A柱和B柱位置焊接热量集中主要和热成型钢板特性、结构胶和熔核偏移相关。

2.1 热成型钢板特性

热成形钢合金元素含量高，其本身的电导率下降，电阻率升高。同等焊接时间下所需的焊接电流偏小，同时焊接参数窗口较小。热成形钢板B1500HS屈服强度可达1200MPa，抗拉强度可达1500MPa，其化学成分如表3所示。

表3 热成型钢板B1500HS化学成分（单位%）

2.2 结构胶特性

结构胶指强度高，能承受较大载荷，耐老化、耐疲劳、腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。车身用结构胶的特点是不导电，如焊接前未完全清除结构胶，通电瞬间电阻接近无穷大，热量增加，易造成炸电极、焊点针孔等缺陷。

2.3 熔核偏移

该车型A柱和B柱位置板材组合属于不等厚度、不同材料点焊，点焊时熔核向厚板、导电、导热性差的一边偏移，使薄件工件焊透率减小，焊点强度降低。这种现象也被称为熔核偏移。偏移的原因是焊接区在加热过程中焊件析热和散热均不相等所致。

3. 车身电阻点焊针孔应对方案

结合电阻点焊针孔产生的原因，针对性制定解决对策。

3.1 热成型钢板应对措施

1. 由于热成形钢板电阻率高，考虑采用偏小焊接电流或多脉冲工艺。

2. 由于热成型钢板强度高，考虑电极压力增加20%以上。

3. 由于板材中同时存在薄板，考虑增加回火处理。

3.2 结构胶应对措施

1. 由于结构胶不导电，考虑增加预压时间，优化预热参数进行排胶。

2. 由于手动涂胶，涂胶量、位置无法保证，考虑增加涂胶导向。

3.3 熔核偏移应对措施

1. 采用硬规范。由于焊接时间短使热量损失下降，散热的影响相对减少，对纠正熔核偏移现象有利。

2. 采用不同的电极。a）采用不同直径的电极。b）采用不同材料的电极。c）使用特殊电极。

3. 在薄件上附加工艺垫片。工艺垫片由导热性差的材料制作，厚度为0.2～0.3mm，降低薄件散热、增加电流密度。

4. 焊前在薄件或厚件上预先加工出凸点或凸缘。^[2]

1. 4. 点焊针孔应对方案

结合热成型钢板/结构胶和熔核偏移应对措施制定出两种点焊针孔应对方案，两方案对应焊接参数信息如表4所示。

表4 焊接参数信息

上述方案1在左侧围A柱和B柱进行测试，测试一个修磨周期。上述方案2在左侧围A柱和B柱进行测试，测试一个修磨周期。同时，每台车都使用半破坏和超声波同时进行强度检查。

4. 车身电阻点焊针孔改善效果

方案1和方案2修磨周期内焊点质量均满足强度要求，熔核直径≥4.5mm。焊后无针孔（如图3所示），毛刺明显减小（如图4所示）。

图3 焊点针孔改善效果图

图4 焊点毛刺改善效果图

5 结 论

本文根据热成型钢板特征，结合实际应用案例制定电阻点焊针孔解决方案，经过验证总结出热成型钢板电阻点焊针孔缺陷的解决方案，对汽车行业热成型钢板应用时参数设定具有借鉴意义。

参考文献

1. 王杰．2019年第20期科学工程技术．北京：中原大地传媒股份有限公司，2003：329．

2. 钱强．国际焊接工程师培训教材第一分册：焊接工艺及设备．2014年版．哈尔滨：机械工业哈尔滨焊接技术培训中心，2014：178．

作者简介：

董秋花，女，1990年4月生，汉族，河南周口人，助理工程师；

就职于吉利汽车集团有限公司制造工程（ME）中心

焊装工程部

崔艳宾，男，1986年2月生，汉族，重庆人，助理工程师；

就职于吉利汽车集团有限公司制造工程（ME）中心

焊装工程部