焊接技術(shù)在汽車制造中的應用

劉佳

摘要：汽車制造業(yè)的發(fā)展和進步離不開焊接技術(shù)，因此，提高焊接技術(shù)水平是促進汽車制造業(yè)不斷向前發(fā)展的主要動力之一。我國當下的焊接技術(shù)還有待于進一步提高，還需要對其中的技術(shù)進行研究和分析。本文主要從焊接技術(shù)的角度分析了其在汽車制造業(yè)中的應用情況，并分析了焊接技術(shù)當下的一些不足和需要改進的地方。同時，本文針對焊接技術(shù)的未來發(fā)展方向進行了探討。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù);汽車制造;應用;前景

一、焊接技術(shù)在汽車制造中的應用現(xiàn)狀

針對現(xiàn)代汽車車身輕量化，以及對車身品質(zhì)、可靠性、安全性要求高的特點，加上高節(jié)拍生產(chǎn)，對車身結(jié)構(gòu)和焊裝工藝的要求也進一步提高，新材料應用和新焊接技術(shù)迅速發(fā)展，焊裝幾何尺寸精度提高，此外，世界上已普遍采用信息化工程技術(shù)開發(fā)車身焊裝生產(chǎn)線裝備，焊裝生產(chǎn)線裝備已實現(xiàn)了高度自動化，2012 年我國汽車產(chǎn)銷突破 1900 萬輛，創(chuàng)歷史新高，而且汽車行業(yè)形成了多品種、全系列的各類整車和零部件生產(chǎn)及其配套體系，為保持我國汽車工業(yè)的穩(wěn)步、快速發(fā)展，我國于 2009 年提出了“汽車產(chǎn)業(yè)振興計劃”。

焊接技術(shù)在汽車制造業(yè)中應用廣泛，根據(jù)電弧焊、切割焊、壓力焊、釬焊等在焊接工程中的連接原理，焊接工程工藝可以分為電阻焊、電弧焊、特種焊、釬焊和氧乙炔焊五個類型。電阻焊在汽車制造中的應用方式主要有點焊、凸焊、縫焊、多點焊，應用在車身總成、車門、發(fā)動機蓋、減震器閥桿、地板、油箱、行李箱蓋、消聲器、車側(cè)圍、前橋、零部件等諸多焊接方面。電弧焊主要有氬弧焊、埋弧焊、CO2保護焊、焊條電弧焊，應用于鋁合金零部件、機油盤、車廂、厚板零部件、半橋套管、傳動軸、千斤頂、后橋、橫梁、后橋殼管等的焊接。特種焊主要是指摩擦焊、激光焊和電子束焊，這些焊接技術(shù)在汽車制造中主要應用于齒輪、車身底板、汽車閥桿、轉(zhuǎn)向桿、后橋等的焊接。釬焊主要用于銅件、鋼件、散熱器以及硬質(zhì)合金的焊接;氧乙炔焊則主要用在車身的補焊。目前，在汽車制造中點焊、釬焊、CO2 保護焊的應用廣泛。隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，焊接技術(shù)在制造精度上的要求越來越高，以滿足人們對汽車的質(zhì)量需求。

二、鎂合金薄板點焊工藝

鎂合金材料具有傳熱性能好、電導性能強勁的特點，其熱傳導系數(shù)比鋼、鋁等金屬均大出許多，因此利用鎂合金進行電阻點焊時應使用較大的焊接電流 ，當電流經(jīng)過工件時其產(chǎn)生的電阻熱會大量融化母材金屬，并在較大的壓力之下形成焊點連接。通過上述點焊的過程我們不難看出，鎂合金薄板點焊主要包括焊接電流、時間及壓力電極等三大要素，而其工藝則主要包括一般點焊與墊片附件工藝點焊兩類。一般點焊不再贅述，后者的點焊工藝主要是在鎂合金與銅電極兩者中間設置尺寸一定、材料特定的工藝墊片，該工藝具有焊點面積大、直徑大，接頭易貫穿工件始終的特點，同時由于焊點較大，也易產(chǎn)生面積較大的空洞，這是由對接頭的拉剪力不平衡造成的，我們可以采用適當增大電流下降的時間來解決這一現(xiàn)象。

三、SPCC 鋼與 NdFeB 永磁體的激光點焊

NdFeB 稀土永磁材料是一種新型的復合材料，具有性能優(yōu)越的磁能及環(huán)保性，因此在電子與汽車工業(yè)中得到了廣泛的應用。同時由于其磁體本身具有較大的脆性，因此造成了其易碎、易破的脆弱一面。為了解決這一不良現(xiàn)狀我們必須將其與一些剛性的材料進行保護連接， 從而使點焊的工藝形成良好的焊接效果。SPCC 鋼與 NdFeB 永磁體的激光點焊過程主要采用UnitekMiyachiLW50A 型脈沖 Nd 并采用 YAG 激光器作為激光點焊設備，可將最大脈沖能量設置為50J，并將最高峰值的功率控制在5 KW，同時采用固定搭接的方式，首先將裝夾固定，然后采用激光器發(fā)射激光照射實現(xiàn)連接的過程。

四、車身焊接新技術(shù)

1.脈沖 GMAW（P-GMAW）焊技術(shù)

脈沖 GMAW 焊是國外近幾年發(fā)展起來的一種新型高效、高速焊接新工藝，容易與機器人配合，能充分體現(xiàn)高效化焊接的特點，實現(xiàn)機器人系統(tǒng)的空間可達性與焊接速度之間的協(xié)同和完美組合。P-GMAW 電弧過程具有良好的穩(wěn)定性，能有效保證焊縫質(zhì)量的一致性，改善由于短路過渡焊接過程較低的熱輸入而造成的熔深不足。P-GMAW 的射流過渡方式適用于薄板材料的高速焊接、鋼或鋁合金的車身框架的全位置焊接。在德國 AUDIA8 全鋁合金車身框架結(jié)構(gòu)的管狀型材和結(jié)合點的焊接中，均大量地采用了 P-GMAW 的工藝。

2.等離子弧焊技術(shù)

由于激光焊接成本高昂，而且其對技術(shù)的要求非常嚴格，在國內(nèi)大面積應用還存在較大困難，所以在某種程度上，我們可以研究等離子弧焊接，并將其應用于汽車企業(yè)。等離子弧弧柱溫度高、能量密度大，所以對焊件的加熱較為集中，且熔透能力強，在同樣熔深下，等離子弧焊接速度比 TIG 焊高，從而可以極大地提高焊接生產(chǎn)效率。

3.激光-MIG 復合焊技術(shù)

激光焊與電弧焊是兩種不同的焊接工藝，前者是通過光纖將能量傳輸?shù)焦ぜ?，而后者是通過弧柱傳輸能量。與電弧焊相比，激光焊的熱影響區(qū)較窄，焊縫的深寬比高，焊接速度較快。但其焦點直徑很小，所以焊縫“搭橋”能力很差。相反，電弧焊的能量密度比較低，加熱面積大，但焊接速度相對較低。激光復合焊結(jié)合了這兩種焊接技術(shù)的優(yōu)點，使激光束和電弧同時作用于焊接區(qū)，從而獲得優(yōu)良的綜合性能，不但改善了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)工藝，也極大地提高了效率成本比，為鋁車身的焊接提供了一種全新的焊接工藝。

4.機器人應用技術(shù)

按照在焊裝車間的用途，可以將機器人分為：螺柱焊機器人、弧焊機器人、涂膠機器人、點焊機器人、裝配及持件機器人和激光焊接機器人。點焊機器人是由機器人操縱各種點焊焊鉗，實施點焊焊接。機器人可以操縱大型焊鉗，對地板等零件進行點焊。具有焊點質(zhì)量高，焊接速度快，質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點?；『笝C器人是由機器人操縱弧焊焊炬，在進行仰焊、立焊等各種位置的焊接時非常方便。其可以通過傳感器對焊縫進行跟蹤，從而控制弧長。但此技術(shù)對零件匹配要求非常高，在零件間隙不均勻或者不平整的情況下，都會造成焊接缺陷。涂膠機器人是由機器人控制涂膠槍，對地板、車頂天窗、四門兩蓋、側(cè)圍和總拼調(diào)整工位進行折邊膠、點焊膠、密封膠及減振膠得涂敷，這樣對膠的流量控制比較精確，尤其適用于各種復雜的形狀和空間位置的涂敷，且速度快、質(zhì)量好。螺柱焊機器人是由機器人操縱螺柱焊槍，進行全方位的螺柱焊接，這樣可以節(jié)省定位螺柱焊的導套夾具，精度高，工藝質(zhì)量好。

五、結(jié)束語

總而言之，我國汽車制造業(yè)必須要重視研究焊接技術(shù)，通過提高焊接技術(shù)水平來提高汽車制造水平，不斷開拓焊接技術(shù)的新領(lǐng)域，不斷研發(fā)新技術(shù)，從而為汽車制造業(yè)的發(fā)展奠定技術(shù)基礎。

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