2. 点焊工艺基础与焊接参数

电阻点焊是FANUC机器人点焊生产线的核心工艺。理解它的物理本质，是后续设定焊接电流、通电时间、电极压力以及判断焊点质量的前提。本节从原理出发，逐层展开三要素、板厚与材料匹配，最后落到焊点质量评价标准，为编程与调试提供依据。

一、电阻点焊原理：热量从哪里来

电阻点焊利用电流通过工件接触面及邻近区域产生的电阻热，将金属局部加热到熔化或塑性状态，再在电极压力下冷却结晶形成焊点。其热量遵循焦耳定律：

Q = I² · R · t

Q：产生的热量（J）
I：焊接电流（A）
R：工件间接触电阻与工件自身电阻之和（Ω）
t：通电时间（s）

由公式可见，热量与电流的平方成正比，与电阻和时间成正比。因此电流是影响热量最敏感的变量，微小的电流波动会带来显著的热量变化。焊接回路中的电阻R主要由三部分组成：电极与工件间的接触电阻、工件与工件间的接触电阻、工件本身的体电阻。其中工件间接触电阻受表面状态、氧化层、油污和电极压力影响最大，是点焊质量不稳定的主要来源。

焊接过程可分为四个阶段：预压——电极压下使工件贴合；通电——电流通过产生电阻热形成熔核；锻压——断电后保持压力使熔核冷却凝固；休止——电极抬起，准备下一焊点。FANUC机器人点焊通常由伺服焊钳完成加压与通电的时序配合，焊钳压力与焊接控制器的电流输出必须严格同步。

二、焊接三要素：电流、时间、压力

焊接电流、通电时间和电极压力被称为点焊三要素，三者相互制约，共同决定熔核尺寸与焊点强度。

焊接电流是决定熔核直径的首要因素。电流过小，热量不足，熔核未充分形成，焊点强度低；电流过大，飞溅严重，压痕过深，甚至烧穿薄板。在FANUC点焊系统中，电流由焊接控制器输出，通常以千安（kA）为单位设定。以1.0mm冷轧钢板为例，示例参考电流约为8～10kA；1.5mm板约为10～12kA。实际值需根据材料、板厚组合和电极状态通过试焊确定。

通电时间以周波（cycle）为单位，1周波=20ms（50Hz电源）。时间过短，热量来不及积累；时间过长，热影响区扩大，工件变形加剧。通常薄板采用短时间大电流，厚板采用较长时间。例如1.0mm板示例通电时间约8～12周波，2.0mm板约14～20周波。

电极压力的作用是压紧工件、降低接触电阻、约束熔核并防止飞溅。压力不足时接触电阻大且不稳定，易产生飞溅；压力过大时接触电阻过小，产热不足，且电极压痕加深。压力通常以千牛（kN）为单位，薄板示例约1.5～2.5kN，中厚板约3～5kN。FANUC伺服焊钳可精确控制压力曲线，实现预压、焊接、锻压各阶段的压力切换。

三、板厚与材料匹配

不同板厚组合时，热量分配不均。厚板散热快、电阻小，薄板散热慢、电阻大，导致薄板侧过热而厚板侧熔核不足。工程上常采用以下措施：

• 将电极偏向厚板一侧，或选用端面直径不同的电极，使厚板侧电流密度更高。
• 采用递增电流或双脉冲，先小电流预热，再大电流焊接。
• 板厚比一般不超过1:3，超过时需评估工艺可行性。

材料方面，低碳钢可焊性最好，镀锌板因锌层导电导热好、熔点低，需要更大电流和更短时间，且电极易粘锌，需定期修磨。铝合金电阻小、导热极快，需要极大电流和极短时间，且电极易与铝反应，通常采用特殊电极或增加电极冷却。高强钢随强度提高，碳当量增加，焊接窗口变窄，需更严格控制参数。

四、焊点质量评价标准

焊点质量主要从熔核直径、压痕深度、表面状态和内部缺陷四方面评价。

其中熔核直径是最核心的强度指标。以1.0mm板为例，4√1.0=4mm，即熔核直径应不小于4mm。撕破试验时，若沿熔核边缘撕裂出圆形孔洞，说明熔核强度高于母材，判为合格；若从结合面直接分离，说明熔核未充分形成，判为不合格。

掌握以上原理与参数关系后，在FANUC机器人点焊编程中，就可以根据板厚组合和材料类型，初步设定电流、时间、压力，再通过试焊和撕破试验逐步优化，最终形成稳定的焊接参数表，为批量生产提供质量保证。