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1、焊接质量管理与检验现代电阻焊技术可以得到高质量焊接接头。但由于电阻焊过程中受众多偶然因素的干扰（表面状况不良、电极磨损、装配间隙的变化、分流等工艺因素的随机波动、焊接参数的波动） ，要想杜绝生产中个别接头质量的降低、废品的出现还是有困难的。因此，必须对电阻焊产品的生产全过程进行监督和检验，保证其在规定的使用期限内可靠地工作，不致因焊接质量不良导致产品丧失全部或部分工作能力。一、电阻焊的全面质量管理电阻焊全面质量管理的主要任务是预防和及时发现焊接缺陷，确定焊接接头质量等级，保持所有生产因素的稳定性，并保证获得高而稳定的产品质量。质量管理内容如图1所示。图样工艺性审查的目的是为了保证焊接结构（件）
2、的良好工艺性。如审查金属的厚度及材料牌号、焊缝位置的布置、焊接接头的形式、接头的开敞性、点距及搭边尺寸等。审查合格后，进行工艺会签。焊前有关工序检验主要是对焊前准备的检查，是贯彻预防为主的方针，最大限度避免或减少焊接缺陷的产生，是保证焊接质量的积极有效措施。电阻焊焊工应有较高的操作技术水平，因为焊接夹具、工艺装备和电阻焊机较为精密、复杂，机械化、自动化程度高，操作中稍许失误（如工件放置偏离，电极冷却不良或修磨不规范，夹具使用不当）都会造成批量性不合格品出现。生产实践表明，电阻焊焊接质量与焊机性能和焊接参数关系极为密切。因此，必须保证焊接参数的正确选用，同时对各参数实行监控；电阻焊设备在安装和大
3、修之后或控制系统改变之后，必须进行焊机的稳定性鉴定，确保鉴定合格后方可焊接产品。鉴定项目及要求见表1、表2和表3。J表1 点焊机和缝焊机稳定性鉴定项目及要求宏观金相检验 X 射线检验 剪切试验焊机类别接头等级试件总数/个 数量/ 个 要求 数量/ 个 要求 数量/ 个 要求一、二级 100除允许有 1035MPa 的不锈钢强度 50000 16C 330 1.6 410 12 70000 16MT36-80D 410 2.0 510 12 70000 16B 260 1.4 320 12 50000 14C 330 1.6 410 12 70000 14ISO/R610D 410 1.9 51
4、0 12 70000 14综上述，电阻焊接头力学性能试验可参考8选择项目。表8 电阻焊接头力学性能试验项目选用表焊接方法试验项目点焊 凸焊 缝焊 对焊 对 接 缝 焊剪切试验 正拉试验 拉伸试验 冲击试验 压扁试验 弯曲试验 疲劳试验 扭转试验 注：表示选用； 表示不选。32 接头缺陷方面的规定有关点、缝焊接头缺陷的指标规定，见表9。其中焊点、焊缝的压痕深度：一级接头不超过板厚10；二级接头不超过板厚15；三级接头不超过20。有关熔核尺寸、焊缝宽度、焊透率、重叠量等规定可参阅前面章节中的有关内容。表9 点、缝焊接头允许存在和修补的缺陷数量（）及推荐修补方法（HB/T52761984）允许存在(
5、不大于)允许修补(不大于) 缺陷修补方法 备注缺陷名称 一级 二级 三级 一级 二级 三级外部飞溅 0 0 0 5 10 15 机械清理过深压痕 5 10 10 0 0 0脱焊 0 0 0 1 2 5 重焊、铆接J熔核过小 0 0 0 3 5 10 重焊、铆接外部裂纹 0 0 0 3 5 10重焊、氩弧焊、铆接点焊 3 5 10 5 10 15表面发黑缝焊 10 15 25 15 20 30机械清理 2A21、5A02允许不修补板边胀裂 0 0 0 1 2 5 氩弧焊、锉修烧穿 0 0 0 0每班1个 20mm每班1个 20mm氩弧焊 每个焊件上只允许1个烧伤 0 0 0 3 5 10 氩弧焊
6、、铆接、机械清理内部飞溅 3 5 10 5 10 15 清除可见溅出物内部裂纹及气孔0 5 5 10 重焊、铆接、氩弧焊校正引起的脱开0 0 0 2 5 5 重焊、铆接缺陷总数 5 10 15 10 15 20不包括表面发黑注：表中数值为有缺陷的焊点数占焊点总数的百分数及有缺陷的焊缝长度占焊缝总长的百分数。从焊件上切取试样进行低倍检验时，熔核内部允许存在缺陷的尺寸及分布范围：在熔核长轴方向，一级接头单个缺陷不大于0.3d，二级接头不大于0.5d，且所有缺陷不超出熔核中心长轴方向0.7d 范围；在短轴方向，由结合面伸向板厚方向的深度（h 1） ，一级接头不大于0.3，二级接头不大于0.5，且不超
7、出熔核范围（图5） 。低倍检验中所用腐蚀液见表10。表10 低倍腐蚀液的成分受 检 材 料 铝 合 金 铜 合 金 钛 合 金 低碳钢低合金钢 不锈钢高温合金腐蚀液成分（体积分数）HCl 15HNO3 15过硫酸氨10水90HF 1HCl 1.5HNO3 2酒精98CuSO4 4gHCl 20mLJHF 20水50HNO3 2.5水95 酒精20mL四、电阻焊接头检验方法电阻焊接头的质量检验，分为破坏性检验和无损检验两类。41 破坏性检验破坏性检验主要用于焊接参数调试、生产过程中的自检（操作人员自行检验）和抽验（检验人员按工艺文件规定的比例进行抽查检验） 。破坏性检验实际上只能给以参考性的信息
8、、由模拟而来的信息，因为实际工作的接头往往是未经检验的。但是由于该类检验方法简单和检验结果的直观性，在实际生产中仍然获得了广泛使用。1. 撕破检验用简单工具在现场对点、缝焊工艺试片进行剥离、旋铰、扭转和压缩（图6）等，可获得焊点直径、焊缝宽度、强度等大致定量概念，但不能得到较准确的性能数值。有时在断口上能观察到气孔、内喷溅等缺陷。2. 低倍检验对点、缝焊工艺试片作低倍磨片腐蚀后，在1020倍读数放大镜下观察、计算可获得有关熔核直径、焊缝宽度、焊透率和重叠量等准确数值。同时，也能观察到气孔、缩孔、喷溅和内部裂纹等缺陷。低倍检验在铝合金等重要结构的点、缝焊接头的现场试验中具有重要地位。3. 金相检
9、验对点、缝焊接头均可采用，目的是了解接头各部分金属组织变化情况，以及观察裂纹、未焊透、气孔和夹杂等几乎所有内部缺陷情况，以便为改进工艺和制定焊后热处理规范提供依据。4. 断口分析基本同金相检验，多采用扫描电子显微镜。5. 力学性能试验用以鉴定电阻焊接头的强度、塑性和韧性等是否满足相应的力学性能指标要求，常采用的试验方法见表8。各试验方法所用试件及原理参见（缝焊基本原理）中提到过的相关标准，力学性能指标可查阅有关专业标准的规定。应该指出，力学性能试验有时并不采用标准试样和标准试验方法，而是根据产品的使用条件和要求，采用与接头部位结构相仿的模拟试件或直接用结构本身作试验。这种试验往往同时反映出接头
10、强度、塑性等多种性能指标的综合。当然，这种试验所能反映客观要求的准确性，应当在产品大量使用过程中受到考验。例如，矿用圆环链 18mm64mm 的弯曲试验（图7） ，以其弯曲变形达到规定的找度值 16mm，链环不应有开裂和链环受弯后的破断载荷不能小于规定链环最小破断载荷的50（参见表7-7） ，以此来反映高强圆环链闪光对焊接头的强韧性好坏。42 无损检验对电阻焊接头进行无损检验可有两类方法：其一是目视检验、密封性检验以及施加规定载荷下的接头强度检验等；其二是一些物理检验方法，即 X 射线检验、超声波检验、涡流检验、热图像法检验和磁粉检验等。1. 目视检验用观察（允许用不大于20倍的放大镜）和实测
11、法检查几何形状上的缺陷，以及可观察到外部裂纹、表面烧伤、烧穿、喷溅和边缘胀裂等缺陷。2. 密封性检验主要用于气密、油密和水密的缝焊接头。通常可用气压法（0.10.2MPa）枕形试件（图8）或结构本身在水中进行，也可用液压法、氨气指示法、氦质谱法及卤素检漏法等。其中氦质谱法精度最高，可查出2.410 4 mm3/h 最小泄漏容积。3. 施加规定载荷下的接头强度检验这种检验方法是根据产品要求、生产特点和条件而确定的。例如，闪光对焊汽车轮辋后，需要用扩胀机作扩口试验，这既检验了接头质量，又代替了整形工序，一举两得。4. X 射线检验接头内部缩孔、气孔、裂纹和板间缝隙内的喷溅（点、缝焊）可在 X 射线
12、透视时发现（图9） 。同时，对有区域偏析的焊点，可以检测出熔核尺寸和未焊透缺陷。例如，2A12铝合金焊点，由于枝晶偏析使熔核边缘部位形成富铝贫铜区，对 X 射线吸收减弱，因而在透视底片上呈现暗色圆环（黑环） ；又由于塑性环所造成的金属增厚及合金成分的聚集（强化相） ，使这里吸收 X 射线较强，因而透视底片上呈现亮晕（白环） ，2A12在有包铝层时以上现象更为显著（图10） 。因此，可用黑环直径确定出熔核尺寸。点焊镁合金时，因核心周围形成富锰区吸收 X 射线较多，故以白显现于 X 射线底片上，由此也可判断焊点尺寸和未焊透。应该注意，以上情况仅局限在几种铝合金、镁合金中（2A12、2A16、7A0
13、4、7A09、MB8等） 。但是，对于其他金属材料，可以通过焊前在焊件内表面特意加入 X 射线对比层（PKC）后进行 X 射线透视（PKC一般由与母材金属对 X 射线吸收系数相差很大的金属粉、箔制成） ，根据 PKC 分布状态，可以准确判断出熔化区尺寸和未焊透缺陷。5. 超声波擦伤超声波擦伤能够确定完全未焊透（当零件之间有间隙时） 、气孔、缩孔和裂纹。但对“粘着” （未焊透一种）却有困难，这主要因为形成“粘着”的氧化膜厚度较超声波擦伤仪所能检测的尺寸小得多。6. 涡流擦伤涡流擦伤可以检验熔核尺寸及未焊透缺陷，其原理是利用熔核直径的大小与焊接区导电性之间已确定的关系来进行比较。例如，铝合金点焊熔
14、核为正常尺寸时，焊接区的导电性比母材金属降低1015，而发生未焊透时只降低57。工作时，探头放在焊点表面上，产生的交变磁场在零件中感应出涡流，涡流的大小取决于熔核尺寸。如果熔核减小，金属导电性便提高，也就引起探头一零件系统的电参数变化，造成输出电压相位的改变，因而使测量仪表指针作相应偏摆。7. 无损检验新技术电阻焊是一种机械化、自动化程度颇高的高效先进焊接方法，焊接接头质量的在线自动检测技术始终是其发展方向和研究热点。（1）点焊接头的射线实时成像法自动检测在航空航天产品上，很多结构采用铝合金点焊，对焊点的质量要求很高。由于点焊焊点内部组织的特点，通过射线照相可以在底片上发现焊点内部的缺陷；但是
15、其检测效率很低且周期长。若采用实时成像的方法可以较好地解决这一问题。图11a 为 2A12-T4 铝合金的焊点原始数字图像，图中灰度较高的环形影像是所谓的亮环，亮环内部灰度较低的圆形部分是焊后形成的熔核，中心部位灰度更低且呈不规则的条纹等裂纹、夹渣和气孔等缺陷。图 11b 为计算机处理后的输出图像，其圆形边界为计算机处理的区域，从图中可以清晰地看到二值化缺陷图像。经识别诊断程序的进一步处理，可实现质量的自动评价。（2）点焊接头的自动超声检测电阻焊焊点质量的 C 扫描检测系统的结构如图 12 所示。系统采用直径12mm、水中焦距 26.4mm、焦柱直径 0.34mm、频率为 10MHz 的超声波聚集探头，进行二维扫查。其原理是基于超声波的会聚效应和由于多次反射造成的反射波衰减，使紧密结合面的底波与交界面波分开。将超声波的发射、接收、分析、记录装置与计算机相结合，获得焊点的声扫描图像，可将焊点中的飞溅、气孔、缩松、裂纹等以图像的形式区分开来。图 13 为点焊焊点的超声波扫查模式，中心圆形区域为焊点部分。图 14 为板厚为 1mm 的低碳钢板点焊，焊点的 C 扫描检测输出图像和实际试件表面的对比。
