汽車生產中的焊接技術研究

苑廣祖 張海陽

【摘 要】在金屬焊接領域不斷發(fā)展的進程中，由于具有焊接變形少、焊接效果好以及加熱集中等多方面的優(yōu)勢，因此在我國汽車工業(yè)領域中得到了廣泛的運用。焊接技術在汽車制造業(yè)中的應用是非常廣泛的，它是連接各個零件的重要橋梁，對此焊接技術是隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新的?，F(xiàn)如今，在汽車制造業(yè)中由于一些核心焊接結束因為技術流程的復雜，被禁止使用了，只是小范圍的進行運用。

【關鍵詞】汽車生產；焊接技術

引言

由于科學技術的迅速發(fā)展，中國在激光焊接、切割技術方面得到了很大的進步，不過激光焊接和切割技術在汽車制造方面的應用還不夠成熟，與發(fā)達國家之間依舊存在比較大的落差。如今通常會從國外進口成套的加工設備，國內相關的加工廠商還會直接從國外進口一些激光加工的零件。一味地依賴國外進口對于我國的技術發(fā)展而言并無益處，甚至會阻礙我國激光產業(yè)的發(fā)展。

1、汽車工業(yè)金屬焊接特性

與其他工業(yè)領域相比，汽車工業(yè)領域的金屬焊接技術要求更高，且更加特殊。具體來說，汽車車身是由骨架件、內覆蓋件以及外覆蓋件所構成的，同時汽車的內外覆蓋件的鋼板厚度在0.8mm至1.2mm范圍內，意味著主要是以薄板件為核心，而所擁有的特性包含以下幾點：①結構形狀復雜。由于汽車制造與生產工藝是非常復雜的，并且車身的金屬板非常薄。由于現(xiàn)階段消費者非常注重美觀，再加上對剛性的需求較高，因此對金屬焊接技術帶來較大的挑戰(zhàn)。②剛性差。相對于機械加工件來說，用于汽車生產與制造的薄板的剛性相對較差，將車身板與各個零件進行焊接為一個整體后，其剛性才會達到要求。但是在焊接總成前，其剛性是較差的，因此在金屬焊接的過程中需要格外注意。③尺寸標注以三維坐標為準。在汽車生產與制造的過程中，為了能夠有助于對汽車尺寸的標記，通常情況下是通過200mm或400mm的標準來對坐標進行劃分。其中，最為常見的是轎車生產，其坐標系坐標原點為：X軸代表的是車身的對稱平面與主地板的下平面間的交線；Y軸代表的是平面與車身對稱平面間的交線；Z軸代表的是過兩前輪中心且與主地板平面垂直的直線。總的來說，汽車的金屬焊接工藝與其他機械金屬焊接工藝的差距是較大的，尤其是在坐標的標注方面，這無疑增加了汽車工業(yè)中金屬焊接的難度。

2、焊接技術在汽車制造行業(yè)中的現(xiàn)狀

2.1、電阻點焊技術

現(xiàn)階段，焊接技術在國內汽車制造行業(yè)中應用頻繁，而最有代表性的當屬阻焊形式，電能直流和電能交流之間的轉換才能完成此項技術的操作。然而當電能直流和電能交流在轉換時會損耗很大的電量，又因為各類因素的束縛使大多數汽車制造企業(yè)在焊接時仍舊延用阻焊技術。要想解決阻焊技術中的能源損耗問題，就要借助電阻點焊技術來實現(xiàn)，電阻點焊技術在應用時，焊接效果會受到客觀因素的影響，例如電流、時間和壓力等。因此大多數車間在生產過程中會因為不熟悉操作流程，存在一系列質量問題，使汽車配件很難在規(guī)定的時間完成。出現(xiàn)質量問題的關鍵因素是電阻點焊設備在制造車間中使用頻繁，電流之間互相影響，在很大程度上降低了工作電流的平穩(wěn)性，致使電阻點焊技術在制造配電時存在嚴重的質量問題，影響汽車制造行業(yè)在社會上的信譽。

2.2、激光熔焊焊接技術

在汽車制造領域，激光熔焊焊接技術的應用極大地提高了白車車體焊接的整體水平，這一焊接技術主要原理是以激光為主要能量源使焊絲熔斷，從而實現(xiàn)兩個金屬板之間的連接。這一技術與傳統(tǒng)的焊接技術相比有著較大的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是體現(xiàn)在焊接點的連續(xù)上，激光熔斷焊接形成的焊接點具有較強的連續(xù)性，使得車體焊接整體強大大大提升；二是體現(xiàn)在高強鋼的焊接上，隨著汽車自身質量的提升，車體的側圍、頂部、車門等部位使用高強鋼來焊接漸成趨勢，與普通鋼板相比，高強鋼的屈服強度更高，采用傳統(tǒng)的焊接方式焊接效果不能達到質量要求，采用激光熔焊焊接技術則可實現(xiàn)優(yōu)質焊接，同時也大大提高了車身的匹配精度；三是體現(xiàn)在焊接導致的母材變形上，當前車體多數采用鍍鋅鋼板，激光熔焊技術具有焊接速度快、變形小等傳統(tǒng)焊接技術無可比擬的優(yōu)勢，極大的提高了車體焊接的強度以及精度。

2.3、CO2焊

CO2焊具體是指將二氧化碳氣體保護電弧焊，主要是運用在汽車生產的手工焊部分，主要適合自動焊和全方位焊接，由于采用此方法焊接的過程中不能受到風的影響，因此只能夠在室內進行運用。為了能夠保證金屬焊接的穩(wěn)定性更強，除了需要設置相對合理的參數外，還應該選擇合適的、優(yōu)質的焊機，盡可能的來對飛濺程度降低。由于二氧化碳的價格較為經濟，并且焊縫形成較好，因此現(xiàn)階段此金屬焊接已經被廣泛的運用在汽車工業(yè)領域當中。

2.4、弧焊技術

弧焊技術是焊接技術中的一種，在汽車制造行業(yè)中最為常見。在弧焊技術中，熔化極惰性氣體保護焊是最重要的焊接工藝，可以更好的拿捏焊接點。然而這類焊接技術的問題也非常明顯，這就要求在種類不同的焊接零件中所應用的焊接方法均是自動化。零件在焊接過程中運用自動化焊接方法不能確保焊口的精準性，會使焊接軌跡發(fā)生偏移現(xiàn)象，嚴重降低焊接零件質量。由于焊縫的出現(xiàn)使汽車配件質量存在問題，為了讓汽車配件中的焊縫數量有所削減，很多汽車制造行業(yè)研發(fā)了焊縫追蹤器對焊縫實施監(jiān)察，及時找到弧焊中的焊接誤差，減少問題的出現(xiàn)。

2.5、激光拼焊焊接技術

激光拼焊焊接技術主要運用于對不同功能、不同規(guī)格的鋼板焊接過程中，這一焊接技術可最大限度的滿足車體零部件對焊接材料的要求，是實現(xiàn)車體輕量化的重要手段。同時由于這一焊接技術可以將不同材質、規(guī)格的鋼板通過拼焊使其成為一個整體，大大提升了鋼材的利用率，焊接過程中對零部件與模具的使用量將大大減少，焊點數目、零部件自身重量都得到極大減少，極大的提高了鋼材的利用率，具有較大的經濟效益；再有就是這一技術在車門焊接上的應用最為廣泛，主要優(yōu)勢在于通過激光拼焊技術可以最大限度的減弱點焊焊接帶來的密封性，在減輕車門重量的同時也使得車門的校對時間大大減少，極大的降低了車門的生產及焊接成本。

3、焊接技術在汽車制造業(yè)中的發(fā)展形勢

要想實現(xiàn)焊接技術智能化控制目標首要任務是做好焊接過程控制系統(tǒng)智能化與焊接生產系統(tǒng)柔性化工作。只有確保焊接流程的模糊控制、焊接專家系統(tǒng)和神經網絡控制的發(fā)展，才能合理掌控系統(tǒng)智能化。焊接生產系統(tǒng)柔性化的作用是將弧焊機器人看成焊接主體來應用多自由度工架FMS進而符合焊接中的空間曲線柔性焊接要求。為了實現(xiàn)智能化焊接系統(tǒng)目標汽車制造業(yè)研發(fā)了可以辨別環(huán)境并實時追蹤軌跡調節(jié)焊接參數的智能機器人。另外，對于材質獨特的焊接技術來講，在人們日常和工作中，越來越多的科學技術和材料出現(xiàn)在人們面前，它們的出現(xiàn)在很大程度上補充了現(xiàn)有材料在生產應用中存在的一系列問題。然而這類材料的焊接技術比較獨特，因此推出了擴散焊、材料超塑成型擴散和微波焊技術。

結束語

當前汽車制造市場的競爭愈發(fā)激烈，汽車制造行業(yè)進入了一個大發(fā)展、大調整的時期，汽車的制造技術必將是企業(yè)的核心競爭力之一，激光焊接技術也將成為行業(yè)競爭的著力點，因此為了加大汽車的安全性和可靠性，汽車制造企業(yè)需熟知焊接技術的操作流程，為汽車質量提供有利保障。

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（作者單位：長城汽車股份有限公司底盤研究院）