不锈钢的电阻点焊
不锈钢的电阻点焊
一、不锈钢
不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。不锈钢外观如图
随着不锈钢需要的增加，有关不锈钢的焊接问题也就更为重要。在各种用途中，不锈钢的耐腐蚀性能得到特别重视，同时在高温、高压及低温中的使用面也很广，所以在生产中采用合适的焊接工艺的必要性就很大。
二、电阻点焊
电阻点焊简称点焊，如图2所示，是焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。
图 1 不锈图 2 电阻点焊
电阻点焊以其热量集中，焊接变形小、操作简单、易于实现机械化、自动化生产率高、无填充金属、成本低、劳动环境洁净环保等优点得到了日益广泛的应用，尤其在轨道车辆不锈钢车体上的应用。所以不锈钢的电阻点焊主要运用在轨道车辆制造中。
三、不锈钢点焊在车辆制造中的应用
车辆车体的材质都采用焊接结构。但由于材料特性及构件形状不同，接合方法也各异。不锈钢由于导热系数极小，因而焊接时的热影响会使其发生较大的变形，所以不锈钢车体的焊接多使用电阻点焊。电阻点焊由于将叠层板材用电极加压并通以大电流，利用电阻的
发热局部熔化焊缝进行接合，这对固有电阻值大、导热系数小的不锈钢是相当适用的方式。
目前,用于制造轨道车辆的不锈钢多为以SUS301L和SUS304等为代表的奥氏体不锈钢。其各自机械性能如表1所示。
轨道车辆不锈钢车体材料为 0.8~4.0mm的冷作硬化奥氏体不锈钢薄板，这种材料较普通的碳钢材料有强度高、硬度大、电阻率高、导热性差以及线膨胀系数大的焊接冶金特点。
四、不锈钢电阻焊的缺陷、原因分析及解决措施
因此点焊时产热易而散热难，焊点容易产生未熔合、缩孔、飞溅等焊接缺陷，因此为保证冷作硬化不锈钢板的点焊质量，需结合该种材料的点焊工艺特点，采用较小的焊接电流，较多的脉冲通电次数、较长的焊接时间和较大的电极压力进行点焊。
不锈钢电阻点焊缺陷的产生原因有焊核直径不符合要求、缩孔、飞溅、未熔合、电极压痕过深、过烧、熔透率不符合要求、外观不良等。
（1）焊核直径不符合要求
焊核直径偏小会导致焊点强度不足，主要产生原因是焊接电流偏小或者通电时间不足；焊核直径超出标准值过多，焊点
变形较大，而且会影响焊点的疲劳强度。不锈钢点焊焊核直径
要求如表2。建议焊点直径为标准值+0.5mm。
表2 不锈钢点焊焊核直径要求
（2
）缩孔
缩孔是冷作硬化不锈钢板点焊最常见的焊接缺陷之一。车体用不锈钢材料为冷作硬化不锈钢板，材料表面的硬度很高，收缩率很大，若电极压力不足，焊核液态金属由外向内凝固时，缩孔处得不到有效的挤压从而形成缩孔，可以通过加大电极压力、增加焊后保压时间来解决。缩孔形态如所示。
（3）飞溅
焊接飞溅也是冷作硬化不锈钢板点焊最常见的焊接缺陷之一。飞溅形式表现为表面飞溅和内部飞溅，会影响焊点的外观和质量。电流过大、焊接时间过长、电极压力过小、工件间间隙过大、焊点距工件边距过小、工件表面清理不彻底均可能导致飞溅。图4焊点表面和内部飞溅示意图，生产过程中连续产生三个焊点飞溅，须立即停止焊接，分析飞溅原因进行点焊试验合格后方可继续生产。
（4）未熔合
未熔合是对点焊接头强度影响最为严重的缺陷之一，直接影响点焊接头强度，尤其是疲劳强度。通常未熔合是由于热输入量不足造
图 3
缩孔
图4 飞溅
成，可通过加大焊接电流、电极压力或焊接时间加以改善。未熔合形态如图 5所示。
（5）熔透率不达标
熔透率是判断焊点质量是否合格的重要指标，过高或过低都会影响接头强度和外观质量。JIS 3140中指出，焊核的熔透率应为20%-80%。图 6为熔透率过高的焊核宏观照片。
影响熔透率的因素较多，重要的有电流、焊接时间、电极压力、电极材料、电极形状等，电流、焊接时间、电极压力过大时易造成熔透率过大，电流、焊接时间、电极压力过小时易造成熔透率过小。上下电极材料不一致同样易造成熔透率过大，图 6中焊接时上下电极的材料分别为钨铜和铬铜，钨铜硬度高、散热慢，导致与上电极接触的母材侧熔透率过大。
（6）过烧
过烧后的焊点状态如图7所示，表面有铬碳化物沉积，影响无涂装不锈钢车体的商品化质量。过烧通常由于焊接时间太长、焊后冷却时间过短造成，应检查点焊设备的冷却水循环、保护气体流量是否正常，或对焊接参数进行优化，尽量采用氩气保护。
（7）焊点外观不良
常见的焊点外观不良表现为焊点形状椭圆、月牙形状凸起、压痕过深等，如图8所示。
图5 未熔
合
图 6 熔透率过
大
图7 过
烧
图8 外形椭圆及月牙
形凸起
i.形状椭圆主要原因为电极与工件接触面磨损，应及时更换电
极帽或研磨电极。
ii.月牙形凸起主要原因为电极与工件不垂直或两电极不同轴，应改变点焊机的焊接角度或调整两电极的同轴度。
iii.焊点压痕过深主要原因是焊接参数不匹配，电极压力过大导致。对于无涂装要求的城轨不锈钢车体，一般要求材料上的电
极压痕一定不要深于可见表面板材厚度的10%。
五、发展
最近采用激光焊代替电阻点焊的实例正在增多，但并不一定能全部置换成激光焊。所以，应考虑在发展点焊技术的同时，与激光焊接共存。通过可靠地把握各自的特点，对其加以综合利用乃是重要课题。
六、结语
通过分析轨道车辆不锈钢车体用材料的点焊特性，统计现车体生产中出现的点焊质量问题，分析产生原因并提出预防措施，对不锈钢点焊缺陷的预防和质量提高有一定参考价值。
实际生产中影响焊点质量的因素众多，如供电环境、点焊设备稳定性。应做好焊前点检、日常点焊工艺试验、焊接过程控制和焊后检验工作。
要继续大力推广节能环保高效焊接技术。加强消化吸收引进的高效节能焊接技术，并创新提高，克服总是依赖进口的思想。