汽车制造中焊接新技术的应用与总体发展趋势

　　摘要：焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛的应用。在汽车零部件的制造中，点焊、凸焊、缝焊、滚凸焊、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氢弧焊、气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等各种焊接方法中，由于点焊、气体保护焊、钎焊具有生产量大，自动化程度高，高速、低耗、焊接变形小、易操作的特点，所以对汽车车身薄板覆盖零部件特别适合。因此，在汽车生产中应用最多。在投资费用中点焊约占75%，其他焊接方法只占25%。

　　关键词：汽车；车身制造；焊接技术

　　车身焊接的基本原理

　　在一辆车的车身上，焊点的个数高达上千个，在控制车身焊接质量的过程中，这些焊点起到了非常重要的控制作用，而在进行车身焊接的过程中，大都是采用点焊的方式，点焊就是把焊件变成搭接的接头，使得焊件压紧在两个电极之间，然后运用电阻热把母材金属熔化，然后形成焊点。在车身上进行点焊的过程中主要包括四个基本的流程，分别是预压、焊接、保持和休止。在对于焊件进行预压的过程中，是没有电流经过的，只需要施加压力给母材金属即可。

　　焊前策划

　　焊接设备的选定

　　由于焊接设备对车身焊接的质量有着非常重要的影响，因此必须要对于焊接设备有效地进行选择，而在对于焊接设备进行选择的过程中，主要需要以系统要求、焊接设备的能力要求以及焊接设备的主要参数这三个方面的内容作为依据。焊接的系统要求为使得焊接设备焊接电压能够保持稳定，在焊装车间设置专门的电源稳压装置，使得电网的电压变化控制在10%以内。

　　检测项目的确定

　　焊前策划中，必须确定检测项目。只有通过有效地检测，才能够更好地判断车身焊接的质量，因此在对于检测项目进行选择时，必须要以确保车身安全和可靠作为根本目标来对于焊接检测项目加以选择。在确定检测项目的过程中，应该对于判断的依据加以明确，同时明确检查记录要求，最后保证检测的标准化、规范化，使得检测项目符合技术文件的要求。

　　车身焊接相关的技术

　　便携式悬挂点焊机

　　目前，在国内的汽车生产水平下，自动化率不是很高的情况下，该种点焊机在焊接较薄板应用上相当广泛。譬如，在我公司每个车身车间平均能使用200台左右。其容量大约为在150kVA和180kVA。变压器和时控箱作为一体，工人操作起来较为轻便，参数也易于调节。对于难于施焊的位置和质量要求高的位置我们通常采用自动焊接和机器人焊接。我公司机器人为德国KUKA公司的产品，6轴联动，对于任何位置的焊接都能满足要求，其产品性能优良，可靠。

　　凸焊机

　　目前采用的凸焊机大部分使用交流50Hz的单相交流电源，容量大（50～400kVA）、功率因数低。如果配备了自动上料系统，可大大提高人为因素的质量缺陷，同时也提高了生产效率。那么，发展三相低频电阻焊机、三相次级整流接触焊机可进一步节约电能，利于实现参数的微机控制，可更好地适用于焊接铝合金、不锈钢及其他难于施焊的金属焊接。另外还可进一步减轻设备重量。

　　电弧焊

　　目前，汽车的结构件焊接中，常会应用电弧焊工艺，具体如下：CO2气体保护焊接，接头的抗拉强度高度母材，但比激光焊的接头抗拉强度低；冲击韧性比母材低，尤其在低温段，热影响区冲击韧性比母材低较多；GMAW中主要包括熔化极活性气体保护焊（MAG）和熔化极惰性气体保护焊（MIG）。MAG焊常使用Ar加少量CO2或O2作为保护气体，板厚过薄时，容易引起板料烧穿。因此，MAG在板厚大于1.0mm的焊接中得到较多应用；MIG焊需使用惰性气体作为保护气体，成本较高，本质上属于高温钎焊之一，主要應用于板厚小于1.0mm的薄板焊接。MAG焊在车轮钢的焊接中应用较广，实现将轮辋和轮辐组装，焊接成轮毂。CO2气体保护焊和MAG焊具有加热温度高、飞溅大、质量难控制等特点。对于镀锌板，由于锌的熔点和沸点低，使用MAG熔化焊时，在电弧作用下，镀锌层易气化和氧化，形成气孔、未熔合及裂纹等缺陷。可以使用MIG焊对镀层板实行电弧钎焊，选择合适的保护气体，优化焊接参数，减少热量输入，减少锌的挥发，并降低内应力，达到减小板料变形的目的。

　　铝合金激光焊接技术

　　与常规焊接方法相比，激光焊的速度快、焊缝窄、热应变小，搭接接缝减少，可大大降低质量，同时随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发，使得铝合金激光焊接技术在汽车制造业得到了广泛应用，特别在焊接长度达到20～30m时可以取代MIG、MAG和电阻焊。如德国大众公司生产的全铝结构AudiA2轿车上，激光焊缝的长度达到了30m；新近上市的多功能轿车车身上更是大量使用激光焊接技术，总长度达到41m；激光拼焊工艺的出现及其在汽车制造过程中的优点，使得激光焊接铝合金得到了更加广泛的应用。

　　汽车工业焊接的总体发展趋势

　　在汽车行业日益兴旺的今天，市场需求量将大大增加，在提高产量的同时，也要求努力提高汽车制造质量，那么，实现自动化焊接和自动化生产线的方式是必然的。实现自动化生产线的同时，质量的监控、监测、跟踪系统也必不可少。目前，国内的汽车制造技术仍然处于一个很低的水平，需要不断地引进国外地先进技术和设备，从中不断地学习。同时坚持技术创新，大力发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备，发展应用机器人技术，发展轻便灵巧的智能设备，建立高效经济的焊接自动化系统，必须用计算机及信息技术改造传统产业，提高档次。

　　结束语

　　焊接是汽车工业生产中十分重要的工艺流程和加工手段，在汽车制造中应用广泛，发展高效、稳定、节能的焊接新技术，轻便灵巧的智能设备及自动化柔性生产系统将大大地提高产品的产量和质量。同时，随着汽车工业的发展，对汽车外壳用材的性能要求也愈来愈高，并促使产品用材的更新换代。例如为提高车身的防腐蚀性能及提高寿命，车身制造中已大量采用镀锌钢板代替普通冷轧钢板；为减轻车身总体重量，减少能源消耗，世界各大汽车公司正在开发铝合金或高强度车身的汽车。

　　作者：连翠利等