2. 点焊工艺基础

电阻点焊是白车身焊装线上应用最广的连接工艺。它的本质并不复杂：把两层或多层钢板叠放在上下电极之间，施加压力压紧，再让大电流在极短时间内穿过板材。由于板与板的接触面存在接触电阻，电流在此处产生的焦耳热最多，金属局部熔化形成熔核；断电后电极继续保压，熔核在压力下冷却凝固，形成一个把板材连接起来的焊点。理解这条“压力—电流—时间—冷却”的因果链，是后续设定机器人焊接程序、判断焊点质量、排查虚焊与飞溅的基础。

一、电阻点焊的产热与成核原理

点焊的热量来自焦耳定律。总热量可近似写成 Q = I²Rt，其中 I 是焊接电流，R 是回路总电阻，t 是通电时间。真正决定熔核形成的是回路电阻的分布：电极与板件之间的接触电阻、板与板之间的接触电阻、以及板材本身的体电阻。板间接触电阻通常最大，因此熔核优先在板间界面处生成，并向两侧扩展。若板间存在油污、氧化皮、镀层不均或贴合不良，接触电阻会异常升高，热量集中在局部，容易产生飞溅；反之若压力不足、贴合过松，接触电阻同样不稳定，焊点一致性变差。

熔核的成长还受电极压力和冷却作用约束。电极压力一方面保证板件贴合、降低接触电阻波动，另一方面在通电时约束塑性环，防止熔核内部金属被过度挤出。因此压力、电流、时间三者不是独立参数，而是相互补偿的关系：压力增大时通常需要适当提高电流或延长时间，才能获得同等直径的熔核。

二、焊接参数的设定与匹配

实际生产中，点焊参数通常以“焊接规范”形式给出，包含预压时间、焊接时间、维持时间、休止时间以及电流、压力等。以 1.0 mm + 1.0 mm 冷轧低碳钢板为例，一个常见的示例规范是：电极压力约 2.5 kN，焊接电流约 9～11 kA，焊接时间约 200 ms（即 10 个周波），维持时间约 100 ms。这些数值属于教学示例，实际应以材料供应商和工艺验证结果为准。

参数设定遵循“先压力、后电流、再时间”的调试顺序。先设定足够压力保证板件贴合，再从小到大调整电流，观察熔核直径和飞溅情况；若电流已接近设备上限仍达不到熔核直径，可适当延长焊接时间。需要注意的是，镀锌板由于锌层熔点低、导电导热特性不同，通常需要比冷轧板更高的电流或更长的焊接时间，且电极更易粘锌，修磨频率更高。

三、焊点质量指标与判定

焊点质量主要看三项：熔核直径、压痕深度和缺陷情况。熔核直径是最核心的指标，工程上常用经验公式 d ≥ 4√δ 估算最小合格直径，δ 为较薄板厚度。例如 1.0 mm 板对应约 4.0 mm，1.5 mm 板对应约 4.9 mm。压痕深度一般控制在板厚的 10%～20% 以内，过深会削弱板件疲劳强度。缺陷方面，表面飞溅、内部缩孔、裂纹、未熔合都属于不可接受或需评估的缺陷。

质量检验通常采用破坏性试验与非破坏性检测结合。破坏性试验包括撕开试验和凿检，直接观察熔核尺寸与断裂形态；非破坏性检测包括超声波检测和电极位移监测。在自动化产线上，更常用的是通过焊接电流、电极位移、动态电阻等过程信号进行在线监控，一旦偏离设定窗口就报警或标记焊点。

四、对机器人作业的具体要求

点焊工艺对机器人提出了几方面硬性要求。第一是定位精度与姿态：电极必须垂直于板面压紧，若机器人 TCP 偏差或姿态倾斜，会导致压力分布不均、熔核偏移。第二是压力控制能力：伺服焊钳可以编程压力曲线，实现软接触、快速加压和保压，比气动焊钳更适合薄板和高强钢。第三是节拍匹配：一个焊点的循环时间包括移动、预压、焊接、维持、抬起，机器人轨迹规划必须把这些时间算进去，否则整线节拍无法达标。第四是电极修磨与更换的自动化衔接：机器人需要配合换帽或修磨装置，在电极磨损后及时恢复端面尺寸，否则熔核直径会逐渐减小。

把上述原理落到机器人工作站上，可以形成一条清晰的检查思路：先确认板件贴合与电极对中，再核对压力、电流、时间是否在规范窗口内，然后通过撕开试验或过程信号判断熔核是否达标，最后根据电极磨损情况安排修磨或更换。只有工艺参数、机器人动作和质量判定三者一致，点焊生产线的稳定性和焊点一致性才有保障。