焊接設(shè)備與金屬材料的需求特點(diǎn)

馮菁菁

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125100）

汽車(chē)工業(yè)是增強(qiáng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的重要支撐，在汽車(chē)工業(yè)能源和資源消耗中占很大比例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年汽車(chē)質(zhì)量都會(huì)降低9%的燃油消耗，嚴(yán)重影響了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的目標(biāo)。材料輕量化是汽車(chē)輕量化經(jīng)常采用的一種工藝技術(shù)，這對(duì)汽車(chē)材料的要求較高，尤其在金屬材料輕量化的研究上，需要以高強(qiáng)度鋼為主，通過(guò)增加材料的厚度和強(qiáng)度降低材料用量，從而實(shí)現(xiàn)材料性能達(dá)到輕量化的目的。

自動(dòng)焊接設(shè)備是工藝施工通常采用的自動(dòng)化設(shè)備，可以有效提高材料輕量的效率和生產(chǎn)質(zhì)量。但在焊接設(shè)備與金屬材料的使用上，會(huì)影響材料輕量化的質(zhì)量，進(jìn)而分析焊接設(shè)備與金屬材料的需求特點(diǎn)[1]。

1 焊接設(shè)備的需求特點(diǎn)

通過(guò)調(diào)查我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體形勢(shì)發(fā)現(xiàn)我國(guó)粗鋼的年產(chǎn)量突破了2億元，在2010年至2016年一直保持這樣的生產(chǎn)水平，從2017年開(kāi)始我國(guó)鋁產(chǎn)量的需求下降，焊接產(chǎn)品構(gòu)成情況，如下所示。

表1是焊接產(chǎn)品構(gòu)成情況，從2010年至2014年焊接設(shè)備需求量較多，在2015年焊接設(shè)備需求逐年下降?？梢钥闯?，相對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，焊接設(shè)備產(chǎn)量需求相對(duì)是不很穩(wěn)定。當(dāng)前焊接設(shè)備需求大于產(chǎn)量，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)下，需要多功能的焊接設(shè)備，增長(zhǎng)市場(chǎng)需求量。焊接是汽車(chē)制造過(guò)程中一個(gè)重要的工序，也是必不可少的一部分。焊接質(zhì)量會(huì)影響材料輕量化的安全和可靠性。

常用的工藝方法有電阻焊中的電焊和凸焊[2]。在汽車(chē)制造行業(yè)中，采用的焊接工藝方法對(duì)焊接設(shè)備的性能要求是不同的，在基礎(chǔ)能力方面需要具備以下幾個(gè)條件。

第一，焊接設(shè)備的機(jī)械性能可靠性較強(qiáng)，設(shè)備程序運(yùn)行穩(wěn)定，保證設(shè)備性能符合焊接工藝的要求。第二，要求焊接設(shè)備在參數(shù)高速采樣時(shí)具備較高的分辨率和快速分析能力，并且保證通信數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和準(zhǔn)確性[3]。第三，要求設(shè)備縮小控制精度產(chǎn)生的誤差值。第四，高端設(shè)備需要具備輸出參數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能、自動(dòng)修正功能和輸出功率自動(dòng)補(bǔ)償功能，通過(guò)實(shí)現(xiàn)以上功能形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，還需要設(shè)備的監(jiān)測(cè)功能和補(bǔ)償精度滿(mǎn)足焊接工藝質(zhì)量的需求。按照工藝規(guī)定需要將工藝質(zhì)量控制在5%以?xún)?nèi)。第四，保證設(shè)備安全，具備較強(qiáng)的保護(hù)功能。第五，焊接設(shè)備維修成本較低，方便備件更換，提高工藝施工的效率。第六，設(shè)備體積小，重量輕，安裝與搬運(yùn)過(guò)程需要符合焊接材料的需求。

表1 焊接產(chǎn)品構(gòu)成

2 金屬材料的需求特點(diǎn)

在早期汽車(chē)制造業(yè)對(duì)汽車(chē)需求量不大，對(duì)使用的金屬材料密度和質(zhì)量較高。在小康社會(huì)，人們對(duì)代步工具的要求越來(lái)越高，汽車(chē)制造的材料由高密度材料發(fā)展為低密度材料。輕金屬材料相比傳統(tǒng)材料更具有優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

第一，新型金屬材料的密度較低，制造出汽車(chē)質(zhì)量也會(huì)偏低。第二，輕金屬具有耐磨性強(qiáng)和耐熱性好的特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)金屬的硬度大，密度更小。第三，新型材料可以節(jié)約能源，促進(jìn)汽車(chē)制造行業(yè)可持續(xù)戰(zhàn)略的發(fā)展[4]。

相比其他鋁材料來(lái)說(shuō)，鋁具有較多的特點(diǎn)，是汽車(chē)制造業(yè)中非常受青睞的材料，技術(shù)人員根據(jù)鋁的優(yōu)勢(shì)制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，在加工工藝強(qiáng)度上相比其他金屬材料更成熟。據(jù)調(diào)查，2015年每輛車(chē)上都使用大約140kg的鋁。鋁用量逐漸增加，預(yù)測(cè)在2021年會(huì)達(dá)到190kg。在汽車(chē)制造中鑄鋁和鍛鋁是使用最多的負(fù)荷材料。其中鋁是使用量最多的金屬材料，主要應(yīng)用在保險(xiǎn)杠和發(fā)動(dòng)機(jī)等汽車(chē)部件中。該金屬材料不但可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能、汽車(chē)主體結(jié)構(gòu)性能和車(chē)輛行駛速度，還能減輕汽車(chē)的重量[5]。

不同的金屬材料具備的功能不一樣，鋁材料的強(qiáng)度相比其他金屬材料重量更輕，制作過(guò)程是由傳統(tǒng)的金屬?gòu)?fù)合材料組成，相比之前激光加工的金屬材料密度更小，重量更強(qiáng)。在高溫和高壓的環(huán)境下，鋁會(huì)與氧氣產(chǎn)生反應(yīng)，生成一層氧化膜，避免材料被腐蝕，通過(guò)上述分析，說(shuō)明該材料具有極高的耐熱性和延展性。

3 結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)輕量化對(duì)金屬材料和焊接設(shè)備的要求較高，當(dāng)前我國(guó)焊接技術(shù)和金屬材料在研發(fā)和制造費(fèi)用上相對(duì)較低，可以減少制造行業(yè)的成本投入。在設(shè)備操作上，相對(duì)傳統(tǒng)方法更易操作，材料采購(gòu)的時(shí)間較短，可以有效減少成本支出的費(fèi)用。此外，在選擇相關(guān)設(shè)備是需要考慮產(chǎn)品的焊接特點(diǎn)和金屬材料的需求特點(diǎn)上，選擇適合企業(yè)發(fā)展的產(chǎn)品。