基于车身轻量化连接技术的发展，本文重点介绍铝点焊工艺规划、质量评价及优化。其中， 工艺规划主要包含焊枪选择、电极帽选择和工装要求等。质量评价及优化包含铝点焊检测标准 及几种常见质量缺陷处理方法。

基于轻量化的诉求，蔚来 ES8 车身铝材的使 用率高达 95% 以上，这是..量产的全铝车身中 ..比例的铝材应用量。同时为了..车身强度刚 性，ES8 车身综合使用了 3 系、5 系、6 系和 7 系 铝材成分的板材、挤出型材、高精密压铸件以及碳 纤维复合材料，针对车身不同部位的强度和外观要 求，突破传统钢车身单一材料的焊接工艺，实现了 异性异种材料的连接。ES8 车身的连接工艺以结构 胶粘接为核心，以 SPR 自冲铆接和 FDS 热熔直钻 两种冷连接为主，辅助以铝点焊、激光焊和 CMT 等热连接工艺。 

铝点焊工艺规划

1. 铝点焊概念及特点 

铝点焊是电阻焊的一种，利用电流通过焊件及 附近区域产生的电阻热作为热源将工件局部加热， 同时加压使工件形成金属结合的一种方法。由于铝 合金材料有导热性好、导电率高、易与铜发生合金 反应等特点，电阻点焊在铝合金材料结构件的连接 中遇到能耗大、电极易失效、点焊质量不稳定等困 难。钢铝性能对比见表 1。 

鉴于铝合金与碳钢性能的差异，铝点焊的主要 特点如下：①铝材的电阻率是钢材的 1/3，焊接相 同厚度的铝材需要 3 ～ 5 倍的电流，铝合金分流 损失比钢材分流严重；②铝合金具有高导热性（是 钢材的 4 ～ 5 倍），焊接过程中热损失率较高，铝 材焊接需要大电流和短时间；③铝合金焊核形成温 度范围窄，铝点焊需要短焊接时间和快速的电流上 升时间；④铝合金热膨胀系数高，在脆性温度区间 内易产生热裂纹，铝点焊需要大的焊接压力和大的 平面电极来控制焊接变形；⑤铝合金易氧化及合金 化，氧化层焊接过程中易产生焊点气孔、泡群缺陷， 铝点焊中铝、铜易生成合金，电极帽腐蚀快，需要 频繁修磨，保持电极清洁，..点焊质量；⑥连接 强度相对低，常与结构胶配合使用；⑦不能连接异 种材料，尤其是钢和铝；⑧无法做类似钢点焊的凿 检，目视检查为主。根据铝点焊的特点，其主要适 合薄板连接，适合有安装匹配需求的零部件，如前 后风窗等有外观要求的零部件等。 

2. 铝点焊设计要求 

铝点焊技术与传统的连接技术相比，在产品设计 阶段对产品结构设计有着特殊的设计要求。首先必须 都是铝材与铝材的连接；其次，产品设计结构需要满 足铝点焊的加工空间要求，有足够的翻边和空间点焊 焊枪进入；再次，搭接总板厚小于 8 mm，大于 8 mm 容易焊核偏小或虚焊；..，搭接边宽度≥ 22 mm， ..小 18 mm，板厚比≤ 2.5，否则容易发生焊核偏移。因此，做好产品前期的设计检查尤为重要。 

3. 铝点焊工艺规划 

为了..铝点焊的焊接质量，需要重点关注设 备选型及工装规划工作。具体到设备选型主要包含焊机选择、焊枪选择、电极帽的 选择以及修模器的选择等。工装 规划主要关注工装的防磁设计。 

铝点焊需要采用大电流大功 率中频变压器焊机，可以均衡并 改善正负极磨损情况，延长电极 寿命并避免焊核偏移。参数设置 由三部分组成，预热 + 焊接 + 多 脉冲焊接。..部分预热主要是 去除铝材表面杂质油污，..板 材接触良好，为电流上升作基础， 电流较小。第二部分焊接要击穿 铝材表面的氧化层，电流较大。第三部分多脉冲焊接要求电流更 大，形成完整的焊点焊核。 

焊枪的选择应考虑可达性和 可焊性，对于双面点焊关系到焊 钳能否进入零部件。零部件与运 动中的焊钳的距离单边≥ 5 mm。在满足可达性的同时要考虑可焊 性，优先选择 C 形焊枪。由于铝 点焊焊接压力大（图 1），铝焊 枪挠度要求比钢焊枪挠度高，对 中性误差小于 0.5 mm。焊枪压 力选择与搭接组合相关，板厚越 厚电机越大，大的焊接压力需要 加强焊枪结构，或使用铍铜电极 杆，大电流及大的电磁场力，枪 体绝缘要求高。 

铝点焊电极帽的选择，铝电 阻点焊用铜电极的形状和尺寸与 传统点焊不同。铝点焊需要使用 大端面电极帽，通用的环形电极 帽是目前较有效的设计，适用于 薄板、挤压和铸造铝。由于多环 圆顶电极头破坏了铝表面的氧化 物，因此能够进行更强的焊接。铝合金导热系数高，传热快，焊 接时存在很大的软化区域，大直 径的焊接电极帽可以覆盖铝合金 焊核及其软化区域，从而减少热 裂纹和飞溅产生。实验对比来看，小直径球头电极帽焊接产生的裂 纹数量多于大直径平头电极帽， 产生的裂纹长度也更长。 

铝及铝合金电阻点焊的主要 问题是电极寿命短。电极帽表面 的快速氧化是焊接过程中高压、 高温和特别合金化的结果。所以 电极帽材质的选择也至关重要。常用的电极帽种类中，铬锆铜制 造成本低，通用性好，但高温条 件下易软化，造成焊接粘连。氧 化铝铜强度高，软化温度高，高 温焊接性能好，不易粘连。 

铝点焊电流大，焊接时产 生强磁场，导致焊枪及夹具定位 不稳定（图 2）；产生的涡流导 致夹具发热，同时损耗焊枪功 率。工装规划要求定位销、压紧 块、定位块均采用无磁模具钢， 连接板采用不锈钢，L 座采用铸 铝，传感器要防磁等。铝点焊磁 力受力大小与电流成正比，与距 离成反比，根据实际测定，距离 超过 80 mm 后，受力减小，对 工装影响不明显，因此要求枪体 80 mm 范围内采用无磁材料。

铝点焊质量评价及优化 

1. 铝点焊质量评价标准 

焊点质量通过三种方式来描 述：物理或者几何特征、强度或 性能及焊接时的工艺特性。几何 特性包含焊核尺寸、熔透、压痕、 裂纹、孔洞、板件间隙和表面状 况等。焊接性能包含拉伸—剪 切强度、拉伸强度、剥离强度、 疲劳强度、冲击强度及抗腐蚀 性等。工艺特点包含飞溅、焊 接一致性等。铝点焊质量评价主 要分为目视检测、超声波检测、 金相实验和剥离检测，其中目视 检测主要包含焊点数量、焊点变 形和焊点裂纹等。 

目视检测基本要求如下： 

（1）焊点数量：①漏焊点，通过目视检查如实际焊点数量小 于设计要求数量则为漏焊；②多焊点，通过目视检查如实际焊点 数量大于设计要求数量则为多焊 点；③位置偏差，通过目视检查 如实际焊点位置超过设计位置的10 mm则为位置偏差；④边缘焊， 通过目视检查发现实际焊点位置 靠近钣金边缘，肉眼可见的钣金 边缘变形、凸出。 

（2）焊点变形扭曲：目视检查焊点表面明显不平整，若扭曲 超过法向平面 15 °以上，则焊 点被定义为扭曲，需调整焊接过 程减小或消除扭曲。 

（3）焊点裂纹：目视检查焊 点表面及焊点周边母材位置存在 可见裂纹（图 3），需调整焊接 过程消除裂纹。 

（4）表面气孔及焊穿：未借 助放大设备可见的焊穿和表面气 孔均是不允许的（图 4）。 

超声波检测是由检查员使 用超声波无损探伤设备对焊点进 行无损检测，根据设备显示的焊 核尺寸与标准焊核直径进行对 比，..终由检查员对焊点质量进 行综合评判。..薄板厚与..小 焊核尺寸要求见表 2。两层板焊 接，GMT 是..薄板厚。三层板 焊接有两个..小焊接尺寸要求取 决于搭接面的 GMT。GMT1 是 板 1 和 2 的..小厚度值，GMT2 是板 2 和 3 的..小厚度值。GMT 用于确定上表..小要求焊接尺寸。.. 小 焊 核 尺 寸 要 求 遵 循 Dmin=4 √ TGMT。对铝车身结 构连接强度起关键作用的是结构 胶。为获得更大覆盖率的结构胶， 要求在所有连接点处均带结构胶， 对于如 SPR/FDS 等冷连接工艺， 结构胶对其连接工艺过程及连接 质量的影响相对较小，而结构胶 与点焊结合，因结构胶是不导电 的，对于带胶点焊是非常困难的， 尤其是在低温条件下。 

通过优化结构胶的..，改 善结构胶的弹性模量，既..结 构胶在 2 mm 大厚度下，胶烘烤 后的连接强度依然可达 15 MPa 以上，同时该胶施工后在空气 中暴露 24 h，仍不会降低胶的 连接强度。通过设计结构胶的 ..，改善了胶的流动性，保 证 在 低 温 条 件（15 ℃ 以 下 ）、 3 mm+3 mm 厚板的带胶铝点焊 仍能可靠焊接。 

2. 铝点焊质量优化方案

铝点焊常见的焊接缺陷有虚 焊、焊核小、焊点骑边、焊点扭曲、 气孔、撕裂、裂纹及飞溅等。针 对不同的焊接缺陷，对应的解决 措施也不同。虚焊、焊核小主要原因有结构胶延展性、工装 绝缘保护及焊接参数设置影响。焊接飞溅产生的影响因 素主要有焊接参数设置、板件搭 接状态及结构胶排除情况等。焊 点扭曲、压痕深主要产生原因为 焊接姿态、板件搭接状态及电极 修模情况。可见影响铝点焊焊接 质量的主要因素为结构胶的延展 性、流动性，焊接参数设置的合 理性、板件搭接状态及工装的绝 缘保护等。 

针对结构胶的延展性改善措 施：通过调整结构胶成分，加热 结构胶和零部件，增加结构胶的 流动性。在实验条件下，两层板 涂胶，在室温 10 ℃以上无需加 热，通过一定的压力可以..可 焊接性。三层板单面涂胶，对其 中两层板加热到 45 ℃，可以保 证可焊接性。焊接时夹具与工装 分流改善措施是..焊接区域贴 合，工装进行绝缘保护。若焊接 参数设计不合理，则要通过试片 试验及现场试验合理调整焊接参 数。若板件搭接间隙大 , 则应提 高车身精度消除板件搭接间隙。