MIG電弧釬焊在汽車車身門蓋上的應(yīng)用

黃丹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

MIG電弧釬焊在汽車車身門蓋上的應(yīng)用

黃丹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

針對(duì)M I G電弧釬焊的原理及特點(diǎn)進(jìn)行分析，并將該焊接方式運(yùn)用到汽車車身的門蓋上。介紹了焊接所采用的焊接方法、焊接電源、焊接工藝參數(shù)。

M I G電弧釬焊；焊接性；焊接工藝

隨著汽車市場(chǎng)的日益飽和，客戶對(duì)汽車的要求不僅表現(xiàn)在性能上，也表現(xiàn)在對(duì)汽車的外觀方面。汽車車身的門蓋件大多數(shù)都采用一體成型的結(jié)構(gòu)，為了滿足客戶快速的更新?lián)Q代產(chǎn)品的需求，同時(shí)要做到“低成本、高價(jià)值”，因此對(duì)于能夠提高材料利用率、便于產(chǎn)品改型的分體式車身門蓋逐步得到推廣應(yīng)用。分體式的門蓋件都是采用搭接的焊接結(jié)構(gòu)方式，不管是采用何種焊接方式，都會(huì)有一道焊縫會(huì)影響到外觀質(zhì)量，因此對(duì)于焊接的工藝提出了很高的要求。

門蓋件的料厚比較薄，一般為0.7～0.9 mm，料厚比較薄，剛性差，容易變形，但是以此同時(shí)這些焊點(diǎn)又是外觀可視焊點(diǎn)，因此對(duì)焊接工藝方法提出更高的要求。除了電阻點(diǎn)焊，汽車制造中最常用的便是以成本低、效率高著稱的CO2氣體保護(hù)焊。但是CO2氣體保護(hù)焊為了達(dá)到高效率，一般都是采用大電流快速焊，導(dǎo)致因焊接熱輸入大而使焊接變形大。采用的是富氧的保護(hù)氣體，焊接飛濺嚴(yán)重，需要進(jìn)行焊渣清除，增加勞動(dòng)工作量。同時(shí)焊接時(shí)母材和焊絲同時(shí)熔化，焊縫余高比較高，需要對(duì)焊縫進(jìn)行二次打磨，因此CO2氣體保護(hù)焊難以滿足客戶的靜態(tài)感知質(zhì)量的要求。為了達(dá)到靜態(tài)感知質(zhì)量的要求，同時(shí)又能滿足產(chǎn)品的強(qiáng)度要求，需要采用的是一種不熔化母材，但又能熔化填充材料來(lái)填充母材的對(duì)接間隙，因此選用的是MIG電弧釬焊的焊接工藝。

1 MIG電弧釬焊的原理和特點(diǎn)

MIG電弧釬焊是利用氬氣作為保護(hù)氣體，通過(guò)熔化特制的釬焊焊絲作為電極，在焊絲與工件間形成電弧，焊絲的連續(xù)送進(jìn)并熔化，同時(shí)浸濕母材并形成釬焊的焊接接頭，從而實(shí)現(xiàn)將母材連接起來(lái)一種新型的焊接工藝。

與普通脈沖MIG焊方法相比，MIG電弧釬焊有以下特點(diǎn)：（1）填充的焊絲為釬焊焊絲，使用了焊絲的低熔點(diǎn)及焊接時(shí)的低熱量輸入的焊接特性，小電流下母材基本不熔化，同時(shí)熔化的焊絲流動(dòng)性好，可以自動(dòng)的填充母材的焊接接頭；（2）由于焊接熱輸入量低，工件的熱影響區(qū)得到降低，同時(shí)背面母材的也不易受到影響，也不易產(chǎn)生燒穿等焊接缺陷，從而比較容易的實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形；（3）對(duì)于鍍層鋼板而言，MIG電弧釬焊特有的去除氧化膜作用，帶電粒子的沖擊活化作用，克服釬劑對(duì)母材的腐蝕副作用，無(wú)須進(jìn)行焊后處理；（4）可以使用不同的釬焊焊絲來(lái)實(shí)現(xiàn)異種金屬之間的連接，如銅與鋼、銅與不銹鋼、普通鋼與特種鋼等等[1]。

2 MIG電弧釬焊在汽車車身門蓋上的應(yīng)用

2.1 車門的結(jié)構(gòu)形式

為了提高材料的利用率，同時(shí)降低投資成本，門內(nèi)板和窗框采用的是分開進(jìn)行沖壓成型的結(jié)構(gòu)形式。玻璃卡槽、膠條卡槽可一體輥壓成型，然后通過(guò)焊接的形式將兩者進(jìn)行拼接成一個(gè)整體，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用該種車身門蓋件的結(jié)構(gòu)形式，在后續(xù)產(chǎn)品的更新?lián)Q代時(shí)，只需要單獨(dú)對(duì)內(nèi)板或者是上部的輥壓窗口進(jìn)行局部改造，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速迭代。

圖1 分體式車身門蓋的結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于門內(nèi)板與窗框的搭接處采用MIG電弧釬焊的焊接工藝進(jìn)行連接，以達(dá)到產(chǎn)品的要求。

2.2 焊接材料的選擇

適用于MIG電弧釬焊焊接車身薄板結(jié)構(gòu)的銅基焊絲有很多種，包括CuSi3、CuAl8、CuSiMn、CuAl8Ni、CuSn、CuSn6等。但在實(shí)際工作中，比較常用的是硅青銅焊絲CuSi3（焊絲牌號(hào)：S211）。該焊絲的熔點(diǎn)為1 027℃，焊絲直徑有φ0.8 mm和φ1.0 mm兩種規(guī)格，該焊絲熔敷金屬的表面張力小，硅含量高，熔池的流動(dòng)性好，濕潤(rùn)性強(qiáng)，便于焊縫的填充，不易形成氣孔、未溶合、裂縫、咬邊等焊接缺陷。同時(shí)焊縫的硬度低，外觀呈現(xiàn)凹型，熔合區(qū)過(guò)渡平滑，焊縫平整美觀，易于打磨拋光[2]。

根據(jù)工件的母材成分主要是碳鋼，工件比較薄，同時(shí)接頭的間隙小，而且焊縫是外觀可視件，需要較高的外觀質(zhì)量要求，因此選用的是硅含量高的CuSi3焊絲，焊絲直徑φ1.0 mm.

2.3 焊接設(shè)備的選擇

焊接電源采用的是奧地利Fronius公司研制具有冷金屬過(guò)渡技術(shù)CMT（ColdMetalTransfer）的MIG焊機(jī)，焊機(jī)型號(hào)為TPS2700CMT，由于其熱輸入量比普通的MIG/MAG焊要低，因而命名為Cold.

CMT冷金屬過(guò)渡技術(shù)是改變現(xiàn)有的短路過(guò)渡形式，焊絲在往前輸送的過(guò)程中，焊絲熔化形成熔滴短路過(guò)渡的瞬間，送絲速度倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，焊絲往回抽形成開路。當(dāng)下一個(gè)開路形成后，焊絲又住前送，熔滴過(guò)渡重新開始。整個(gè)過(guò)程，焊絲的送絲速度、前進(jìn)/回抽運(yùn)動(dòng)完全取決于熔滴過(guò)渡過(guò)程，而不需要事先進(jìn)行時(shí)間上的設(shè)定。由于焊絲的回抽動(dòng)作根據(jù)熔滴的過(guò)渡相輔相成，因而確保得了焊絲的運(yùn)動(dòng)的平均頻率為70 Hz（見圖2）。

圖2 CM T技術(shù)的原理，焊接過(guò)程送絲前進(jìn)和回抽

該焊接設(shè)備是通過(guò)電源加熱送進(jìn)的焊絲熔化，接觸到母材的瞬間將焊絲往回抽取來(lái)促進(jìn)熔滴的過(guò)渡，因此短路過(guò)渡的電流低，熱輸入量也隨之降低，避免了普通短路過(guò)渡時(shí)數(shù)字化協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)送絲與熔滴過(guò)渡，這種過(guò)渡形式可以避免普通短路過(guò)渡時(shí)熔滴爆斷產(chǎn)生大量的飛濺，真正做到無(wú)飛濺起弧和焊接。

該機(jī)同樣具有微電腦波形控制功能，可實(shí)現(xiàn)10種焊接參數(shù)的存儲(chǔ)和調(diào)用功能，一旦焊接參數(shù)已經(jīng)優(yōu)化設(shè)置好，則焊接過(guò)程就可很好地重復(fù)實(shí)現(xiàn)，降低了對(duì)操作人員的熟練度要求[3]。

2.4 M I G電弧釬焊的焊接工藝

車身門蓋件的內(nèi)板（δ=0.7 mm）和窗框（δ=0.8 mm）的車身薄板搭接接頭的點(diǎn)焊焊縫，采用的是硅青銅MIG電弧釬焊，焊絲牌號(hào)為S211，焊絲直徑為φ1.0 mm，焊絲干伸長(zhǎng)12 mm，I=125~135 A，U=11 ~13 V，V=40~50 cm/min，采用的是99.99%的純氬氣保護(hù)，氣體流量15 L/min.焊縫成形美觀，焊后車身門蓋無(wú)變形；焊縫熔敷金屬硬度很低，便于打磨拋光，滿足車身外觀的質(zhì)量技術(shù)要求。

MIG電弧釬焊是采用低熔點(diǎn)的銅基焊絲，在惰性氣體—?dú)鍤獾谋Ｗo(hù)下，焊接電弧穩(wěn)定，同時(shí)母材不熔化，焊接熱輸入量大約每單位長(zhǎng)度減少約20%，焊接變形小，同時(shí)MIG電弧釬焊具有良好的間隙容忍性和搭接能力，焊接時(shí)幾乎無(wú)飛濺，焊接接頭強(qiáng)度高。由于門蓋內(nèi)板和輥壓窗框這兩個(gè)搭接零件在前期已經(jīng)進(jìn)行過(guò)電阻點(diǎn)焊，零件強(qiáng)度基本上可以保證，因此可以選擇MIG電弧釬焊的方法。MIG電弧釬焊的低電流焊接既能保證零件變形相對(duì)較小，又能保證焊縫質(zhì)量及工作效率。同時(shí)該種焊接方式對(duì)于焊縫表面的清潔度要求不高，焊接效率通過(guò)調(diào)整焊接參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)普通CO2氣體保護(hù)焊，達(dá)到100 cm/min，但是焊接質(zhì)量仍然滿足要求。

采用MIG電弧釬焊工藝焊接后的焊縫成形美觀，焊點(diǎn)圓潤(rùn)，同時(shí)在焊接過(guò)程中無(wú)飛濺，焊后不需要進(jìn)行清渣和打磨。同時(shí)由于熱量低，熱影響區(qū)小，焊縫背面不受到影響。經(jīng)過(guò)MIG電弧釬焊工藝進(jìn)行焊接的產(chǎn)品，靜態(tài)感知質(zhì)量高，得到客戶的滿意。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)車身門蓋結(jié)構(gòu)形式及MIG電弧釬焊的原理和特點(diǎn)進(jìn)行分析，將其應(yīng)用到汽車車身門蓋件上，本文從焊絲牌號(hào)和焊絲直徑的選取，以及焊接電源的型號(hào)的選取，焊接工藝參數(shù)的規(guī)范（主要是焊接電流、焊接電壓、氣體流量、焊接速度）的制定進(jìn)行闡述，將MIG電弧釬焊廣泛應(yīng)用到汽車的車身門蓋件上，對(duì)于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速迭代具有重要的意義。

[1]林三寶，宋建嶺.電弧釬焊技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].焊接，2007，（4）：19-21，36.

[2]黃順義，王玉松，張衛(wèi)東.MIG電弧釬焊工藝在鍍層板材焊接中的應(yīng)用[J].焊接俞切割，2003，（12）：3.

[3]楊修榮.超薄板的CMT冷金屬過(guò)渡技術(shù)[J].焊接，2005，（12）：52.

Application of MIG Arc Brazing in Automobile Body Door Cover

HUANG Dan
（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007）

In this paper，the principle and characteristics of MIG arc brazing were analyzed，and the welding method was applied to the door cover of the automobile body. The welding method，welding power source，welding process parameters are introduced in detail.

MIG arc brazing；welding；welding process

T G454

B

1672-545X（2016）09-0147-02

2016-06-22

黃丹（1984-），女，廣西柳州人，本科，工程師，研究方向：車身焊接工藝規(guī)劃。