铝合金电阻点焊所存在的主要问题

1.2铝合金电阻点焊所存在的主要问题

1.2.1铝合金点焊焊点质量不稳定主要体现在以下几个方面。(1)喷溅与飞溅严重。

铝元素非常活泼，在铝合金材料表面非常容易形成氧化膜，这层氧化膜组织致密、熔点极高、导电性能极差。这就使得接触面上的接触电阻比较大。在硬规范焊接条件下，接触面上产生较多的热量。另一方面，铝合金材料熔点低，加热熔化时的塑性温度区间窄，所以很容易在工件间接触面上造成喷溅，在电极与工件间造成飞溅，喷溅和飞溅的产生会带走部分热量和熔化金属，严重影响了熔核直径的大小，对焊点质量极为不利。

(2)焊点表面质量差。

铝与铜合金容易形成低熔点(547℃)共晶物，并且这种低熔

点共晶物的电阻率比较大，接触面上较大的产热量使电极与工件接触面上产生局部熔化，并发生较为剧烈的共晶反应，以致出现电极与工件的粘连，恶化了焊点的表面质量。电极与工件的粘连及飞溅严重破坏了电极表面的连续性，进而恶化了后续焊点焊接时电极与工件间的接触状态，使电极与工件间的接触由起始宏观上的连续接触变为不连续。在硬规范条件下，这种宏观上的不连续接触加剧了飞溅、局部熔化及粘连的产生，对焊点的表面质量更为不利。

(3)熔核尺寸波动大。

电极与工件接触面上的局部熔化、飞溅及电极与工件的粘连，破坏了电极表面的连续性。在连续点焊过程中电极表面的不连续性具有较强的随机性，这使得电极与工件间及工件间的接触状态很不稳定。另外，受工件表面状态、电极压力、焊接电流等因素的影响，连续点焊中熔核直径波动较大。

(4)熔核内部易产生缺陷。

与弧焊相比，铝合金在点焊时金属的熔化量较少，其2A16

铝合金电阻点焊焊点表面缺陷分析与工艺优化导热系数又比较大，所以熔核的冷却速度非常快。另外，铝合金是非导磁材料，液态熔核区的流动速度非常小，熔核在凝固时极易形成缩孔、缩松和气孔。虽然这些缺陷对接头强度影响不大，但对接头的疲劳性能却有显著影响。

(5)结合线伸入。

结合线伸入是点焊和缝焊某些高温合金和铝合金时特有的

缺陷，是指结合面伸入到熔核中的部分。对于铝合金，主要是工件表面有强氧化物，焊接过程中通电时间短暂，导致结合面熔合不完整。结合线伸入减小了熔核的有效直径，会降低强度，当伸入前端有裂纹时还会影响接头的动载强度和高温持久强度。(6)熔核偏移。

熔核偏移在铝合金电阻点焊中也经常出现。不同厚度和不同材料点焊时，熔核不以贴合面为对称，而向厚板或导电、导热性差的焊件中偏移，其结果使其在贴合面上的尺寸小于该熔核直径。同时，也使其在薄件或导电、导热性好的焊件中焊透率小于规定数值，这均使焊点承载能力降低。

(7)电极寿命低。

由于电极与工件间的接触电阻较大，铝合金的热导率高，而铝合金点焊又是采用硬规范进行焊接，电极与工件间接触面上的温度较高，铝与铜之间存在着强烈的合金化倾向，因此铝合金点焊时铜合金电极的烧损非常严重。铜铝合金化反应生成合金层的主要成分为CuA金属间化合物，其电阻率为铜的5倍左右。在后续焊点的焊接过程中，合金层的存在，增大了电极与工件间的接触电阻，也增加了电极与工件间的产热量，电极表面不连续程度的增加也加剧了电极与工件间局部熔化和飞溅的产生，同时也加剧了铜铝合金化反应的程度。上述因素使得铝合金点焊时电极的烧损速度增加，使用寿命缩短。

1.2.2电极烧损严重

由于电极与工件间的接触电阻较大，铝合金工件的热导率也较大，而铝合金点焊又是采用硬规范进行焊接，所以电极与工件间接触面上的温度较高。由于铝与铜之间存在着强烈的合金化倾向，因此铝合金点焊时铜合金电极的烧损非常严重。铜铝合金化反应生成合金层的主要成分为CuA1金属间化合物，其电阻率为铜的5倍左右。由于合金层粘附在电极表面，在后续焊点的焊接过程中，合金层的存在增大了电极与工件间的接触电阻，也增加了电极与工件间的产热量。在连续点焊过程中，电极表面小连续程度的增加也加剧了电极与工件间局部熔化和飞溅的产生，同时也加剧了铜铝合金化反应的程度。上述因素使得铝合金点焊时电极的烧损速度大为增加，使用寿命缩短。2A16铝合金电阻点焊焊点表面缺陷分析与工艺优化

1.2.3缺乏有效的焊接质量控制方法

铝合金的电阻率低，其阻温系数也比较小。因为从室温到熔化温度电阻率的变化幅度仅为3倍左右，所以铝合金电阻点焊过程很难用焊接电参量的变化来描述，这给铝合金电阻点焊过程的闭环控制带来很大困难。铝合金点焊的焊点质量不仅包括了熔核尺寸的波动，而且也包括飞溅和喷溅严重、焊点表面成形质量差及下件与电极易出现粘连等。因此，铝合金点焊所面临的质量问题远比低碳钢复杂。针对低碳钢点焊问题所提出的以保证熔核大小稳定为目标的各种控制方法并不适合于铝合金点焊,尤其是对工件电极的粘连问题和焊点表面成形质量差的问题更是无能为力。能量是点焊过程的本质问题。从理论上说，能量控制是点焊质量控制中的最为本质的方法。能量控制的理论基础是点焊过程中的产热分析和能量分布分析，而点焊过程中的产热分析和能量分布分析是无法通过实验来进行的。应该说，在目前能量控制的理论依据及如何实现能量控制还没得到很好的解决。