袁珲

（贵阳万江航空机电有限公司，贵阳 550018）

0 引言

雨刮电机是雨刮系统的动力源，它的高可靠性是雨刮正常工作的重要保证。一般雨刮电机由电机壳体部件、电枢部件、蜗轮部件、减速器壳体部件、刷架环部件和压盖部件等组成。其中，雨刮电机的压盖部件具有导通雨刮电机高速挡和低速挡以及采集停车信号和提供停车回路的重要功能。

一般压盖部件由压盖、注塑部件、插头片、接地片、弹簧片和接触弹簧片等组成（图1）。其中，接地片是整个电机电路的关键零件，它连接负极插头片和压盖（地）。不论雨刮电机工作在何种状态，都会用到接地片，若接地片发生虚焊脱落，会导致整个电机所有功能丧失。因此接地片连接可靠性是雨刮电机正常工作的重要保证。实际生产中，经常发现接地片有虚焊脱落、焊接强度低的问题。本文通过分析虚焊原因，制定相应的解决方案。

图1 压盖部件

1 接地片虚焊的分析

1.1 接地片点焊的原理

点焊是通过点焊电极对被焊工件施加并保持一定的压力，使工件稳定接触，然后使焊接电源输出的电流通过被焊工件及它们的接触表面，产生热量，升高温度，熔化接触点，在局部形成焊点，达到将金属工件焊接在一起的目的。点焊过程分3 个阶段：预压阶段——使工件紧密接触，保证焊接处所需的接触电阻；通电加热阶段——电流通过加压的工件，加热工件，达到熔化状态，形成熔核；冷却结晶阶段——焊点熔核形成后，在电极压力下冷却，形成致密的结晶组织[1]。

雨刮电机的压盖部件和接地片焊接时，电焊机的上下电极施加压力将压盖部件和接地片压在一起（图2）。焊接电流通过接地片和压盖时，在凸点（压盖或接地片）处发热；当单位面积内的热量达到熔融接地片和压盖的条件时，熔化接地片和压盖，形成焊点熔核，并在电极压力下保持一定时间结晶，形成焊点。

图2 储能点焊机焊接示意图

1.2 接地片点焊过程焊接热量及其影响因素

焊接产生的热量由下式决定[2]：

式中 Q——焊接产生的热量

I——焊接电流

R——接触电阻

T——焊接时间

储能点焊机工作时的焊接电流I 是通过内部电容放电产生，在接触电阻一定的情况下，电压越高，焊接时的放电电流越大，焊接产生的热量越大，焊点越牢固。但过高的电压导致过大的电流，会引起飞溅（内部孔洞），焊接强度降低[3]。

接触电阻R 由经验计算公式获得：

式中 R——接触电阻

Kj——与材料材质有关的系数

F——接触压力

m——与接触形式有关的指数（点接触取0.5，线接触取0.5～0.8，面接触取1）

实际点焊过程中，Kj因材料固定，系数值固定；F 在实际生产中不可调整，为固定值；m 可能有变化。储能点焊机的焊接时间T 也是固定的，不可调整。

1.3 接地片虚焊脱落的原因

接地片虚焊是因为在点焊时，电极加压后凸点被压塌（图3），导致接地片与压盖的接触形式由点接触变为面接触，根据公式（2），在压力、材料相同的情况下，接触电阻减小。

图3 电极加压后的接地片状态

接地片与压盖的接触面积增大，与点接触相比，2 种焊接状态下单位面积内产生的焊接热量比值最高可达41 倍。因此凸点压塌后，单位面积产生的热量比凸点压塌前单位面积产生的热量大大减小，不足以完全熔融接地片与压盖接触面。这就造成不能形成焊点熔核，无法达成有效焊接，由此产生接地片虚焊、脱落的问题。

2 接地片虚焊脱落的解决方案

2.1 改变电极直径

为避免将接地片上的凸点压塌，将上电极直径减小，使其刚好与凸点底部接触。原来上电极直径为8 mm，更改后上电极与接地片接触部位直径为2 mm，刚好小于接地片凸点直径。电极下压时，压力作用在凸点的底部，避免压在接地片上。焊接时，电流从上电极流过接地片与压盖接触的结合处，发热并熔融凸点和压盖，使二者有效地结合在一起。实际检测焊接的拉脱力平均约115 N，达到焊接质量要求。因此更改电极直径的方法可行。

2.2 改变电极压力

更改电极直径虽然能解决虚焊的问题，但实际操作中存在电极与接地片凸点对正的问题，操作多有不便。且因电极的直径减小，损耗快，更换周期减短。如果能有效控制上下电极间的压力，即可保证接地片上的凸点不被电极压塌。

在其余参数一定的情况下，只调节电极压力，焊接焊点的抗拉载荷与之有对应关系[4]。根据电极压力与焊点抗拉载荷关系曲可知（图4），通过不同气压（具有压力调节功能的点焊机）焊接接地片，检测拉脱力，可知当气压设定在0.2 MPa 时，接地片的拉脱力均值最大，焊接质量最可靠（表1）。

图4 电极压力与焊点抗拉载荷关系曲线

表1 拉脱力与气压关系

3 结束语

点焊过程具有瞬时性，焊点熔核形成过程具有不可见的特点。其中的关键点在于，焊接时单位面积内产生的热量足以熔融被焊工件，形成焊点。在实际生产过程中,会因为对焊接过程的实质理解不足、设备缺陷和工艺规范的盲区等原因，造成焊接不良。本文为接地片点焊过程中产生虚焊的问题提供了理论解释和实践解决方案。经长期生产验证，接地片虚焊问题得到杜绝，对后续解决接地片及其他零件的点焊产生虚焊问题有深刻的指导意义。