淺談汽車焊接技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

余 堯（鄭州煤礦機械制造技工學(xué)校 河南鄭州 450013）

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淺談汽車焊接技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

余 堯
（鄭州煤礦機械制造技工學(xué)校 河南鄭州 450013）

摘 要：焊接是現(xiàn)代機械制造業(yè)中重要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛的應(yīng)用。汽車的發(fā)動機、變速箱、車橋、車架、車身、車廂六大總成都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用。本文介紹汽車焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用及焊接技術(shù)在汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車制造 焊接結(jié)束 應(yīng)用發(fā)展

汽車工業(yè)生產(chǎn)中，焊接是汽車零部件與車身制造中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，車身的焊裝質(zhì)量直接決定著后面工序的質(zhì)量，車身的裝配質(zhì)量不良，不僅影響整車外觀，還會導(dǎo)致漏雨、風(fēng)噪、路噪和車門關(guān)閉障礙的發(fā)生。在當(dāng)今汽車產(chǎn)品種類眾多，成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件生產(chǎn)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化以及汽車制造產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展下，焊接部位清爽、變形小的要求越來越高，焊接技術(shù)的研究和推廣對汽車工業(yè)的影響有著極其重要的作用。

一、焊接在汽車工業(yè)中的歷史

1810年，Humphrey Davy在電路的兩極造了一個穩(wěn)定的電弧---電弧焊的基礎(chǔ)。在1881年的巴黎“首屆世界電器展”上，俄羅斯人Nikolai Benardos展示了一種電弧焊的方法。他在碳極和工件間打出一個弧。填充金屬棒或填充金屬絲可以送進這個電弧并熔化。那時他是法國Cabot實驗室的學(xué)生，和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年間在幾個國家得到了專利權(quán)。該專利展示了早期電極夾。到19世紀(jì)末和20世紀(jì)上半葉，碳弧焊越來越流行。［1］

1.世紀(jì)末，一種氧乙炔火焰的氣焊在法國出現(xiàn)了。大約在1900年，Edmund Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬。實驗證明焊炬發(fā)出的火焰炙熱，大約在3100℃以上。后來焊炬成為了焊接切割鋼時的重要工具。

首例電阻焊要追溯到1856年。James Joule（Joule加熱原理發(fā)明者）成功用電阻加熱法對一捆銅絲進行了熔化焊接。 第1臺電阻焊機用于對接焊。1886年，英國的Elihu Thomson造出了第1個焊接變壓器并在來年為此項工藝申請了專利。該變壓器在2V空載電壓時能產(chǎn)生200A電流輸出。此后，Thomson又發(fā)明了點焊機、縫焊機、凸焊機以及閃光對焊機，后來點焊成為電阻焊最常用的方法，如今已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)和對其它許多金屬片的焊接上。1964年，Unimation生產(chǎn)的首批用于電阻點焊的機器人在通用汽車公司使用。

上世紀(jì)80年代，焊接只用于鐵匠鍛造上。工業(yè)化的發(fā)展和兩次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)對現(xiàn)代焊接的快速發(fā)展產(chǎn)生了影響?；竞附臃椒ā娮韬?、氣焊和電弧焊都是在一戰(zhàn)前發(fā)明的。但20世紀(jì)早期，氣體焊接切割在制造和修理工作中占主導(dǎo)地位。過些年后，電焊得到了同樣的認可。［2］

二、汽車焊接技術(shù)的方法

汽車制造業(yè)的發(fā)展與焊接技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，其在汽車制造中的應(yīng)用也隨之技術(shù)的更新而發(fā)展。

1.電阻焊

電阻焊是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法，目前廣泛應(yīng)用于汽車制造中。

點焊主要用于車身總成、地板、車門、側(cè)圍、后圍、前橋和小零部件等。多點焊用于車身底板、載貨車車廂、車門、發(fā)動機蓋和行李箱蓋等。凸焊及滾凸焊用于車身零部件、減震器閥桿、制動蹄、螺釘、螺帽和小支架等?？p焊用于車身頂蓋雨檐、減震器封頭、油箱、消聲器和機油盤等。對焊用于鋼圈、排進氣閥桿、刀具等。

2.電弧焊

CO2保護焊用于車箱、后橋、車架、減震器閥桿、橫梁、后橋殼管、傳動軸、液壓缸和千斤頂?shù)鹊暮附?。氬弧焊用于機油盤、鋁合金零部件的焊接和補焊。焊條電弧焊用于厚板零部件如支架、備胎架、車架等。埋弧焊用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車的壓力容器等。

3.激光焊

激光焊是利用激光器受激產(chǎn)生的激光束，通過聚焦系統(tǒng)并調(diào)焦到焊件接頭處，將光能轉(zhuǎn)換為熱能，使金屬熔化形成接頭。與傳統(tǒng)的點焊相比，激光焊接在焊接精度、效率、可靠性、自動化、輕量化和降低成本等方面都具有無可比擬的優(yōu)越性。激光焊接被認為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的制造技術(shù)之一。

三、汽車焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.電阻焊的節(jié)能及控制技術(shù)

目前，電阻焊機大量使用交流50Hz的單相交流電源，容量大、功率因數(shù)低 。發(fā)展三相中頻電阻焊機、三相次級整流接觸焊機和IGBT逆變電阻焊機，可以解決電網(wǎng)不平衡和提高功率因數(shù)的問題。在標(biāo)準(zhǔn)焊接電流的條件下中頻點焊機按設(shè)置的焊接電流無飛濺。焊接電流小、電極發(fā)熱量小，延長了電極使用時間，同時可進一步節(jié)約電能，利于實現(xiàn)參數(shù)的微機控制。由于焊接回路小型輕量化還可進一步減輕設(shè)備重量。［3］

2.氣體保護焊接技術(shù)

（1）表面張力過渡波形控制技術(shù)：用2個電流脈沖完成1個熔滴過渡，第1個脈沖形成熔滴直至熔滴與工件短路；第2個脈沖是1個短時窄脈沖并不斷檢測di/dt，同時控制電流脈沖值，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾姶攀湛s力，使熔滴頸部收縮，靠熔池表面張力拉斷，完成1個熔滴過渡而不產(chǎn)生飛濺。

（2）逆變電源波形控制技術(shù)：利用逆變電源良好的動特性和可控性，采用波形控制，在短路階段初期抑制電流上升，以減少大顆粒飛濺，并利于熔滴在熔池鋪開；當(dāng)熔滴在熔池鋪開后，使電流迅速上升，以加速形成縮頸，使小橋爆斷時飛濺減少。

（3）氬弧焊新技術(shù)：氬弧焊有非熔化極和熔化極兩種，均用于汽車工業(yè)有色金屬和高合金鋼焊接中。為改善CO2氣體保護焊的成形和減少飛濺，采用加入80%或20%Ar的混合氣體保護焊。

3.激光和電弧復(fù)合熱源焊接

由于激光焊接成本較高，因此以激光為核心的復(fù)合熱源焊接技術(shù)孕育而生?，F(xiàn)在研究最多、應(yīng)用最廣的是激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)，主要目的是有效利用電弧熱源，在較小的激光功率條件下獲得較大熔深，同時提高激光焊接對焊縫間隙的適應(yīng)性，實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的焊接過程

近年來，汽車產(chǎn)品在輕量化、安全性以及防腐耐蝕方面的需求，促進了高強鋼板、鍍層鋼板等新型材料的研制，亦對焊材品種及其相關(guān)工藝不斷提出了新的課題。例如，為滿足機器人焊接高效率的需求，從提高送絲性能和引弧陳功率，減少飛濺、改善電弧穩(wěn)定性等方面考慮，開展了不鍍銅型MAG焊實芯焊絲的研制；新開發(fā)的脈沖MAG焊接用的實芯焊絲，通過改變組織成分，降低熔滴的粘度和表面張力，焊絲經(jīng)過表面處理，促進了電弧噴射過渡，與普

通的焊絲相比較，焊接速度達到1.5倍左右；針對焊接管板、輕型鋼架等鍍鋅鋼材的專用藥芯焊絲，能明顯減少鍍鋅鋼材焊接時的飛濺量和氣孔數(shù)量，獲得優(yōu)良的焊接性能。另外，低塵低飛濺型藥芯焊絲、極薄板的MAG焊焊絲等都在迅速發(fā)展中。同時，根據(jù)汽車焊接加工的特點和汽車用鋼的焊接材料專業(yè)性，正逐步形成使焊接對象、焊接材料、焊接方法三者匹配的工藝。

如今面對國際競爭的全球化形勢，我國要在世界汽車工業(yè)林中占一席之地，唯有依靠包括焊接技術(shù)在內(nèi)的基礎(chǔ)制造技術(shù)的新工藝新材料，實現(xiàn)具有中國特色的汽車工業(yè)自主發(fā)展的目標(biāo)。

參考文獻

［1］ 許瑞麟等.汽車車身焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.電焊機.2010，40卷（5）：P1～P18。

［2］ 黃金河等.中國汽車焊接技術(shù)的回顧與展望. 汽車工藝與材料.2004.

［3］ 宋天虎.焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用［J］.航空制造技術(shù).2004，（3）：P24～P27.