点焊电极是点焊过程中的易耗零件，其主要作用是传输电流、加压以及散热。由于电极与工件接触时的温度较高，而且自身具有一定的电阻，也会发热，因此，电极头部的温升很快，达到了稍低于溶池金属熔点的高温，最终致使电极头部在高温及压力作用下很快失效。焊点质量及电极性能是判断电极是否失效的一个最根本、最直接的评判方法。因此，对于焊点质量及点焊电极性能的研究具有重要的意义。
实验材料为0.7mm厚的镀锌钢板，镀层厚度为12.9μm，其σb＝265.1MPa。试件尺寸为50mm×20mm×0.7mm，接头为搭接式，搭接尺寸为20mm。电极材料为Cr-Zr-Cu合金，其成分与性能见表1。本实验的现场条件是在某汽车焊接车间右轮罩工位进行数据采集。点焊参数如表2所示。由于每个电极在实际生产中共维修25次左右，因此本实验又将每组分为5个小组，即电极分别在维修5、10、15、20和25次之前取下。
表1 电极材料成分与性能

化学成分(质量分数,%)			性能
Cu	Cr	Zr	硬度（HV）	电导率（%）	软化温度/℃
98～99.5	0.25～0.4	0.08～0.15	144	75	550

表2 实际生产车间点焊参数

焊钳型号	加压时间	焊接压力	电极端面直径	焊接时间	焊接电流
UXH-1973	40Cycle	1.96 kN	5 mm	14Cycle	9500 A

实验室条件下，采用DN-100固定式点焊机进行数据采集。点焊参数如表3所示。其中在不维修电极的情况下连续焊接550点左右。
表3 实验室条件下点焊参数

加压时间	焊接压力	电极端面直径	焊接时间	焊接电流
40 cycle	1.96 kN	6 mm	14 cycle	9500 A

现场条件下的不同焊点虽然存在很多干扰因素，其强度也均可达到母材的80%以上；实验室条件下，动态电阻突变前的焊点强度可以达到母材的90%左右，动态电阻突变后的焊点强度则已经降到合格线以下。现场条件下由于经常维修电极，因此其不同阶段的焊点和实验室条件下动态电阻突变前的焊点一样，熔核直径和金相组织均满足合格焊点的要求，而动态电阻突变后的焊点，不仅熔核直径低于合格标准，而且其熔核区域还存在一定的未熔合现象。通过对不同状态电极的短路测试试验得出，新电极的短路电阻为35μΩ，失效后的电极由于表面生成大量的Cu-Zn合金致使电极的短路电阻增加到大约55μΩ，而当去掉失效后电极表面的Cu-Zn合金后，短路电阻约为20μΩ，从而也说明了Cu-Zn合金的存在大大降低了电极的导电性能。（榕霖）


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。