焊点工艺资料

机动车焊接质量规范说明-----钢材电阻点焊

1. 范围

本规范对质量特性和机动车用钢上的电阻点焊相关的度量体系做出了统一工业说明。以下规定的评估方法和检验标准适用于评估相关的焊接仪器的效力和特定基材组合的焊接流程。本标准化具有高度的实用性，并融合了适用于大批量生产环境的电阻点焊工艺的知识。本标准以及相关度量体系适用于任何工作量的焊接，以及任何的生产环境。不同于上述文件中提及的焊接质量标准的焊接仍具有满足产品和设计要求的力学特性。本文件应不可以用于其他用途，例如碰撞后的焊接质量评估，可能会导致错误的结果。 本标准值是美国国际系统（SI）的唯一应用。

安全和健康问题不在本标准的说明范围之内，因此以下并没有做出全部的说明。安全和健康问题可以从其他资料获得，例如《ANSIZ49.1焊接，切割和统一工艺的安全问题》以及美国联邦适用法规。

2. 参考标准

下列标准中所包含的条文,通过在本标准中引用而构成本标准的强制性规定。凡是没注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。凡是标注日期的引用文件，其后的修改单或修正版均不适用于本标准。 美国焊接协会（AWS）标准。1

（1）《AWS A3.0 标准焊接术语和定义，包括黏合剂，钎焊，焊料，热切割，热喷涂》 （2）《AWS D8.9M 机动车用钢料的电阻点焊的评估测试方法的操作规程建议》 3. 术语和定义

《AWS A3.0 标准焊接术语和定义，包括黏合剂，钎焊，焊料，热切割，热喷涂》适用于本文件（除以下标注的术语之外），以下列出的术语用于本标准不同章节时需要给出正确说明。绝大多数的术语并不包含在《AWS A 3.0》之中，即使是列出的术语，这些术语也因本文件中更清晰定义的需要，做出了适当的修

改。

基于本文件的使用，特此列出以下定义：

纵横比aspect ratio：熔合面积的最大尺寸和最小尺寸的比例。

凸点button：包括所有焊接熔核，热影响区（HAZ）和基底金属的部分在内的部分焊点可能会在破坏性试

验中被撕裂掉。，试验之后留在匹配钢板上的一个孔。

焊点撕裂button pull：点焊的断裂类型，在焊接热影响区会出现分离间隙, 引起的凸点。（见图例10）

凸点尺寸 button size：尺寸最大值和最小值的平均值即是凸点的尺寸。

断裂类型fracture mode：破坏试验之后的焊接外观。如图10（through 17）所示。 -------------------------------------------------------------------------------- ------------------------

1.

AWS标准为美国焊接协会出版发行。550N.W.Lejeune Road, Miami, FL33126.

熔合面积 fused area：接合面的融核面积。（熔合的金属之间的界面）。融合面积会导致焊点撕裂, 部分厚

度断裂，界面断裂，或者是以上状况混合发生。

熔合区域fusion zone：由焊接工艺产生的基底金属的熔合量。当焊点面横断和适度熔合时，熔断区域可见。

钣金厚度控制尺寸governing metal thickness GMT：层叠中的最小合格焊接尺寸的钣金厚度。两层的层叠

中的GMT是两层中较薄的金属的厚度。通常来讲，三层的层叠的GMT是第二厚的金属钣金的厚度。

热影响区域 heat-affected zone HAZ :在焊接过程当中，在融核的附近，由于热量输入而获得力学性质或微观结构被改变的基底金属的部分。

界面断裂Interfacial fracture: 全部融核与焊接平面接合分离的断裂形式。如果被切除的匹配钣金厚度小于约20%，这种裂断即是界面断裂。（请见图像16的实例）

融核 nugget：焊接到加工件的金属。其中包括融合区（固体金属），但不包含热影响区。

部分厚度断裂 partial thickness fracture：断裂形式的一种，由于钣金融合焊接而使一部分融核从母板上分离下来。这种形式可能包含焊点撕裂,也可能不包括。熔合钣金上被切除的部分不得大于20%，否则就是界面裂断。部分厚度裂断会在熔合钣金上留下一块空腔。（见图12）

焊接尺寸weld size：破坏试验中的熔合面积最大和最小尺寸的平均值，或是金相检测中的焊接熔核的宽度。

4.焊接工艺控制

通过电阻点焊工艺焊接生产的零件具有固有的焊接质量特性的差异性。因此，为使制造工艺性能与所需质量保持一致，质量控制就需要就要建立一些公差数值。焊接工艺必须保证满足超过最小的焊接质量等级要求，从而满足产品质量的需要。供应商的工艺和产品控制要求的指导和信息在第三版的《质量系统技术要求QS-9000》，或美国汽车工业行动集团(AIAG)2发布的最新版的《ISO/TS 16949质量系统-机动车供应商-特殊技术》要求当中。

5. 点焊验收标准

本说明可以满足工厂作业和实验应用当中机动车焊接质量定义的需要。本说明中的所有的检验方法不需要同时运用去决定焊接质量。当然，同时满足顾客和供应商双双需要的才是最合适的焊接质量的定义方法。 根据检验方法的不同，本说明分为四个主要的部分： （1） 表面检验 (见5.1) （2） 破坏性检验

（a） 金相检验方法 （b） 剥落和凿子检验方法 （c） 剪切和十字检验方法

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2AIAG

文件是由美国汽车行动协会出版发行的。Dept.77839, P.O.Box77000,Detroit, MI 48277.

满足以上列出的一个或几个检验标准的机动车焊接就被定义为是合格的焊接。 在本说明中，钢材根据最小极限强度所分类，如表1所示。

5.1 表面检验标准

5.1.1 边缘焊接

如电极压痕所示，点焊区域没有完全被包含在原钣金边缘内部的属于不良焊接。（见表1） 5.1.2 表面裂痕

，不在放大器的帮助下，目测发现的裂痕，表面裂痕合格与否取决于被焊接钢材及如图2所示的裂痕位置。

表1 根据电阻点焊用途的钢材分类

分类

1.低强度

2.中强度

3.高强度

4.超高强度

抗拉强度

典型的材料类型

＜350

软钢 140YS/270TS BH 180YS/300TS BH 210YS/300TS BH 240YS/340TS

350-500

BH 260YS/370TS HSLA 280YS/350TS HSLA 350YS/450TS DP 300YS/500TS

＞500-800

DP 350YS/600TS TRIP 350YS/600TS DP 500YS/800TS TRIP 500YS/800TS CP700YS/800TS

＞800

DP700YS/1000TS MS950YS/1200TS MS1150YS/1400TS MS1250YS/1520TS HX950YS/1300TS

*BH:烘烤硬化钢， HSLA:高强度低合金钢， DP: Dual Phase 双相钢， TRIP:变相诱导塑性刚 MS:马氏体， CP:复相钢， YS:屈服强度， TS:抗拉强度 注：最小抗压强度在500MPa以上的钢材通常被定义为高级高强度钢（AHSS）。 信息来源：2006年9月号《高级强度钢（AHSS）应用指南》,国际钢铁协会（IISI）。

图1-------焊接边缘图例

5.1.3 孔

不良焊点是指，当在没有放大仪器的帮助下，目测出来的穿过叠层的电极压痕内的开口。 5．1.4 凹痕值

凹痕值是焊接压痕量与焊接前钢板厚度量的比例，用百分比来表示。凹痕值应该小于每个外层钣金厚度的30%（见图3所示）。如果出现变形，测量的时候一定要认真仔细。变形的部分不可以算入凹痕值当中。 5.2 破坏性检测—-金相标准 5.2．1 熔核宽度

除非控制工程文件中进行过特别规定，合格的焊接都带有的熔核尺寸应大于如表2所示的最小平均值。表2中的数值基于4x√t的最小值，受限于金属的厚度。熔核宽度的表述如图4所示，关于熔核宽度测量的焊接样本准备信息，包含在AWS D8.9M汽车钢板材料电阻焊接行为的评估推荐测试方法中。在对进行过破坏试验的焊接熔核的宽度进行判定的时候，横截面必须通过熔合面积的尺寸最小的部分。

图2 表面裂痕

不良焊接情况：

第一组和第二组：

1. 从电极痕迹边缘外部到由

以从边缘内围线到电极痕迹中心的直线距离的15%为距，由电极痕迹边缘外部向内延伸的区域中的带有表面裂痕的点焊。（如以上图片所示）

2. 毗邻电极痕迹边缘的带有表面裂痕的点焊。（如以上图片所示） 第三组和第四组：

钣金叠层中如果有多于一种钢材属于第三组和第四组，则除非买方做出过特殊的要求或许可，否则不允许出现任何表面裂痕。

5.2.2 渗透

渗透是熔合的融核最大深度与焊接前钢板厚度的比例，用百分比表示。熔入钢板焊接件的部分，必须超过焊接前钢板厚度的20%（如图5所示）。请注意100%的渗透是无法达成，而且一旦达成的话可能会导致另一种有不良焊接。

5.2.3 孔隙率

在焊接横面出现的气孔、空腔和焊接空隙，满足图6列表中任意标准的焊接都被视为不良焊接，且检测时需要用10倍的放大率的检测仪器。

5.2.4 内部裂缝

在焊接横断面检测到的裂缝均被视为内部裂缝。在熔核或HAZ部分出现的有裂缝的焊接，一旦满足如下表7所示的任意标准都被视为不良焊接。且检测时需要用10倍的放大率进行检测。

5.3 破坏性检测----剥落和凿子标准

根据不同的材料厚度，材质构成，钢材强度，零件的几何结构、类型、加负荷速度，破坏试验会导致不同的断裂类型。基本的断裂类型有界面断裂，部分厚度断裂，焊点撕裂或以上几种断裂类型的混合断裂形式。

高级高强度钢（AHSS）上的电阻点焊的剥落试验和凿子试验可能会产生焊接断裂，导致界面断裂或部分厚度断裂。随着钢板厚度的增加和基材强度的增加，这些断裂变得越发常见。对于焊接质量的判定应该结合焊点附近的金属变形量和产生断裂所需的量，需要注意的是延展性低的钢材和厚度的钢材可能无法显示出变形。

非破坏性的凿子试验和撬杆试验在生产的环境中被普遍应用，用以在不对零件产生永久性破坏的条件下对焊接过的钢材进行检测。但是，因为高级高强度钢（AHSS）本质的刚劲度，在高级高强度钢上进行的撬杆试验会使永久性的破坏钣金，并且可能对增加金属的断裂。因此，除非相关授权人员进行批准，否则对于高级高强度钢，不允许使用撬杆试验进行检测。

5.3．1 焊点尺寸

在破坏性试验中，对熔合区域进行测量，是焊点尺寸是否合格的方法。一般情况下，对熔合区域的测量就是指对焊点和部分厚度断裂的测量（例如，突出于原钣金的材质部分）。界面断裂是指通过诸如金相检测的其他检测方法测量出来，融核部分的尺寸。

焊点尺寸是最大尺寸和最小尺寸的平均值，而取得这两个值的角度往往不总是垂直的。这是典型的用卡尺来进行测量的方法。不规则焊点的测量方法如图8,9所示。所有的焊点的纵横比都不得超过2比1.破坏性试验中经常会在焊点上拉拽出来的“尾巴”部分，不得计算在焊点尺寸之内。

合格的焊点尺寸在表2中明确定义。除非控制工程文件中对最小合格焊接尺寸做出过规定，否则必须遵循钣金厚度控制尺寸（GMT）的规定。

5.3.2 断裂模式

8种不同的断裂模式及其相应的焊接质量合格标准均显示在图10到图17当中。当焊接尺寸的判定出现歧义时，融核宽度可以用金相检测法来进行测量。当对已经进行过被破坏性试验的融核进行测量的时候，其横截面必须熔透熔合面积的最小尺寸部分。

5.4 破坏性检测—剪切和十字拉伸标准

当对焊接强度和焊接能量进行评估时应该参考钣金的力学性质。高级高强度钢的（AHSS）焊接力学性质可能载负类型，承载率和拘束度的影响。焊接强度是剪切拉力试验和十字形拉力试验中得到的最大负载而量化而来的。焊接强度应该使用5.4.3中描述的测量方法进行记录。尽管本技术参数中只用最小强度值量化的描述焊点质量，但焊接能量的质量也应该考虑在内。

图3 凹痕测量

表2 最小合格焊接尺寸a,b

受限金属厚度 0.60-0.79 0.80-0.99 1.00-1.29 1.30-1.59 1.60-1.

焊接尺寸（毫米） 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

1.90-2.29 2.30-2.69 2.70-3.09 3.10-3.59

a 本表不涵盖

6.0 6.5 7.0 7.5

3层钣金的焊接。

b 本表不仅适用于破坏性试验的判定方法也适用于金相测量。

图4 横断面焊点测量属性

图5 熔透测量

图6 偏差孔和空腔的图例

不良焊接情况：

1. 所有面积总和 （e.g. Area P1+ Area P2 + Area P3）≥ 融核区域的15%. 2. 所有长度总和 （e.g. L1+L2+L3）≥ 融核宽度的25%.

3. 以从熔合区域外围到熔合区域中心的直线距离的15%为距，由边缘外部向内延伸的区域中的孔或空隙。 注：可以用更高倍率的放大器辅助进行面积和长度的测量。

不良焊接条件：

1. 把熔合区域的所有长度相加（例如，L1+L2+L3）≥融核宽度的25%.

2. 以从熔合区域外围到熔合区域中心的直线距离的15%为距，由边缘外部向内延伸的区域中的熔合区域

或HAZ区域的裂痕。（例如L1和L4）表面检测合格，且没有延伸到熔合区域的被视为特例。

图7---有偏差的内部裂痕的图例

图8 测量方法

剪切拉力强度和十字形拉力强度是测量焊接机械强度的方法，这些试验的等式用来描述国际钢铁机构（IISI）中表1重的第2,3，4钢材组的钢材的最小预期值。低于等式计算出的焊接强度的焊接都被视为不良焊接。被这些等式判定的数值必须出自5.4.3描述焊接样本设计。每个试验中的等式是通过对来自其他工业技术参数、企业调研、公开的文献资料的数据和公式进行对比而判定的。这个等式适用于同样等级和检具的两个钣金之间的焊点，也适用于厚度在0.6毫米和3.0毫米之间，焊点尺寸预计是至少满足表2要求的钣金。

5.4.1 最小剪切拉力强度。最小剪切拉力强度运动等式（1）计算 ST= （-6.36E-7 x S2 + 6.58 E-4 x S + 1.674）x S x 4x t 1.5

1000

以上公式中：

ST=剪切拉力强度（kN）

(公式1)

S= 基本金属抗拉强度 （MPa） t = 材质厚度（mm）

图表2到图表4中代表性钢材的公式（1）的图表显示在图18到图20中。公式（1）的应算方法也适用于各种特殊的焊接。公式（1）可以用来计算每个特定的焊点。 5.4.2 最小十字形拉力强度

最小十字形拉力强度是用公式（2）计算得出的。十字形拉力强度还没被最终证实是基本金属强度的功能之一。这个公式适用于所有材质的材料厚度功能的计算，得出的数值为其下限值。 CT= 1.25 X t2.2 公式（2）

在以上公式中：

CT= 十字形拉力强度（kN） T = 材料厚度（mm）

第二组到第四组的钢材等式图表显示在图21中。公式（2）可以用来计算每个特定的焊点。

5.4.3 测试方法

5.4.3.1 剪切拉力测试。剪切拉力测试是在拉力试验机上通过拉拽搭接的样本进行的准静态试验。试验应该遵循AWS D8.9M中记录的步骤。样本的几何结构显示在图22中，试片尺寸在表3的列表中。可以被监控的质量标准,包括最大负载量，高达最大负载量的排放量，负载排放量上升至最大负载量区域的能量，以及断裂模式。以上这些质量标准会在图23中进行进一步的明确。断裂模式的特性会在图10到图17中显示。决定最小抗拉强度的等式会在5.4.1中给出。

图9 新月形焊点的测量图例

5.4.3.2 十字拉伸测试。十字拉伸测试是一个准静态测试。试验时将两个已经呈垂直方向焊在一起的试片放置在拉伸测试机器上，将其拉伸。具体的操作方法需遵循AWS D 8,.9M的文件内容。样本的几何结构见图24，试片尺寸见表4. 可以被监控的质量标准,包括最大负载量，撕裂时的最大负载量，计算撕裂的负载量至最大负载量时的曲线内区域的能量，以及断裂模式。以上这些质量标准会在图5.4.2中给出。