汽車制造中機(jī)械焊接質(zhì)量的提升策略研究

李志鵬

摘 要：汽車制造中的機(jī)械制造朝著大型化、高質(zhì)量和高精度的方向不斷發(fā)展，這對(duì)機(jī)械焊接質(zhì)量提出了更高的要求。同時(shí)，機(jī)械制造以及使用的進(jìn)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問題與故障的主要原因是焊接質(zhì)量控制不當(dāng)。所以，非常有必要分析焊接工藝技術(shù)以及焊接質(zhì)量影響因素，從而找到對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行有效控制的重要措施。本文對(duì)汽車制造中的機(jī)械焊接方法做了分類，并闡述了機(jī)械焊接質(zhì)量問題的成因，闡述了汽車制造中機(jī)械焊接質(zhì)量的提升策略，為汽車制造行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：汽車制造 機(jī)械焊接 質(zhì)量

Abstract：Machinery manufacturing in automobile manufacturing is constantly developing in the direction of large-scale， high-quality and high-precision， which puts forward higher requirements for the quality of mechanical welding. At the same time， the main reason for problems and failures that often occur in the process of machinery manufacturing and use is improper welding quality control. Therefore， it is very necessary to analyze the welding process technology and the influencing factors of welding quality， so as to find important measures to effectively control the welding quality. This paper classifies the mechanical welding methods in automobile manufacturing， expounds the causes of mechanical welding quality problems， and expounds the strategy of improving mechanical welding quality in automobile manufacturing， so as to contribute to the development of automobile manufacturing industry.

Key words：automobile manufacturing， mechanical welding， quality

焊接是一種使用熱、壓力或兩者結(jié)合的方法，通過原子在金屬內(nèi)的結(jié)合和擴(kuò)散，將金屬的兩個(gè)獨(dú)立部分牢固、永久地結(jié)合在一起的過程。受到科技發(fā)展的影響，焊接工藝日益完善，當(dāng)前已經(jīng)形成了電弧、激光與超聲波等，不僅能夠被用于工程生產(chǎn)和加工中，同時(shí)還能夠用于零部件的維修中，可是實(shí)際操作的時(shí)候容易受到工藝與環(huán)境等多種因素的影響。目前，機(jī)械制造中的焊接工藝較為復(fù)雜，焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量與性能尤為重要?？墒?，對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素眾多，并且貫穿了汽車制造的整個(gè)過程。如果焊接結(jié)束，產(chǎn)生焊縫，此時(shí)在進(jìn)行焊縫的修復(fù)會(huì)消耗大量的物力、人力和財(cái)力，有著高昂的成本，假如修復(fù)不成功，會(huì)使得產(chǎn)品報(bào)廢，導(dǎo)致更大損傷。如果可以為其操作制定一套高效而又完整的管理措施與質(zhì)量控制，那么可以全面提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本安全，提高企業(yè)競爭實(shí)力。如此來看，焊接質(zhì)量控制非常必要與關(guān)鍵。在機(jī)械制造過程中，加強(qiáng)質(zhì)量管控尤為重要，并使用高效的舉措，加強(qiáng)控制與處理，有效降低質(zhì)量問題。

1 汽車制造中機(jī)械焊接方法分類

焊接方法有幾十種，用于汽車車身焊接和修補(bǔ)的焊接方法包含了熔焊與壓焊。熔焊通常是采用局部加熱的方式，保證焊頭被加熱到能夠融化金屬的狀態(tài)，添加或者是不添加填充金屬，冷卻結(jié)晶后形成牢固接頭的焊接方法，可分為氣體保護(hù)焊、手工電弧焊和埋弧焊。壓焊是利用壓力或同時(shí)加熱使被焊金屬接頭緊密接觸的方法。 可分為電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊和高頻焊。

1.1 CO2氣體保護(hù)焊

CO2氣體保護(hù)焊被認(rèn)為是一種有效的焊接手段，其具備了成本低、變形小等又是，在汽車制造業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。可是，該方法也存在著一定的問題，比如焊接電流、電弧電壓或者是焊接回路的電感匹配度不高、焊絲的長度不科學(xué)等，這些都會(huì)導(dǎo)致焊接電弧出現(xiàn)飛濺、不穩(wěn)定以及漏焊等問題，從而影響焊縫成型與力學(xué)性能。

首先，焊機(jī)的選擇。通常使用專用焊機(jī)，其原因在于專用焊機(jī)能夠很容易的將厚度為1.0mm的承載車身板焊透，電流也比較穩(wěn)定。如果用非專用焊機(jī)，那么在電壓、電網(wǎng)的持續(xù)變化下，焊接時(shí)候的電流會(huì)極不穩(wěn)定，不利于鈑金焊接。其次，焊接材料的選擇，對(duì)于車身焊接一般采用0.6mm直徑的焊絲。應(yīng)降低焊接電流，以保證焊縫成型而不熔透。為了確保小電流焊接的進(jìn)程中有足夠的穩(wěn)定性，要采用細(xì)焊絲，對(duì)于1.5-2.5mm的鋼板則需要采用0.8mm的焊絲，該焊絲不適用于厚度為1.0mm左右的鋼板。再次，保護(hù)氣體的選擇。保護(hù)氣體需要使用氬氣（75%）與二氧化碳（25%）混合氣體，保持電弧穩(wěn)定燃燒，減少飛濺，提升抗氧化性，有效提升氬焊時(shí)候的表面張力，不容易漂移，改善熔焊深度蘑菇狀，優(yōu)化汽車覆蓋件的焊接效果。二氧化碳是一種保護(hù)氣體，焊接的時(shí)候會(huì)存在較大熔化深度，更加容易焊接。最后，焊接方法的確定。不同車身焊接所采用的焊接方法是不同的，經(jīng)常使用的焊接方法包括了對(duì)焊、塞焊以及搭焊等。按照汽車制造作業(yè)相關(guān)要求，需要使用分段焊接，保證各個(gè)焊縫的冷卻，避免零件發(fā)生變形。

1.2 激光加工技術(shù)

激光焊接技術(shù)是一種以激光為焊接源的自動(dòng)化焊接技術(shù)。采用激光熱源，在零件上聚焦大量的熱源，提升焊接位置焊接速度。在特定功率下，激光能夠提升金屬特定部位的加熱速度，使金屬表面汽化，然后從金屬表面脫落。在氣化過程中，當(dāng)金屬表面受到應(yīng)力時(shí)，表面會(huì)出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象。進(jìn)一步的激光可以擊中凹陷的底部，產(chǎn)生又小又薄的孔，并且隨著激光移動(dòng)，孔也向焊接方向移動(dòng)。 當(dāng)金屬在孔前熔化時(shí)，孔后部會(huì)重新凝固并形成焊縫。激光功率密度決定了焊縫的深度。 激光功率密度高，熔深大，焊縫深度和寬度也大。反之，激光功率密度越低，熔深越淺，焊縫深度寬度越小。

上世紀(jì)初期，民族汽車工業(yè)剛起步，部分汽車企業(yè)采用了激光焊接技術(shù)，該技術(shù)被用于汽車地盤以及車身焊接。伴隨著激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，更多的國內(nèi)車企開始選擇激光焊接技術(shù)，激光焊接技術(shù)也被廣泛的用于更多的汽車制造環(huán)節(jié)中。激光技術(shù)具備了噪音小，能夠提升車身穩(wěn)定性的作用，最大化的提升車輛行駛進(jìn)程中的穩(wěn)健性以及安全性，所以，激光加工技術(shù)逐漸的代替了傳統(tǒng)手工焊接方式。雖然國家當(dāng)前已經(jīng)在眾多領(lǐng)域獲得了突破性的發(fā)展，可是焊接技術(shù)依然需要進(jìn)一步發(fā)展，要讓更多的車企認(rèn)識(shí)并采用激光焊接技術(shù)。當(dāng)前，激光焊接技術(shù)中的三維激光切割技術(shù)發(fā)展速度較快，被廣泛的用在了工業(yè)制造企業(yè)中，特別是航空制造以及汽車制造領(lǐng)域。在國內(nèi)汽車行業(yè)中，3D激光切割技術(shù)多用于切割整個(gè)報(bào)廢汽車的車身，激光切割技術(shù)的普遍應(yīng)用能夠減少汽車制造過程中的成本與時(shí)間，有著良好的工業(yè)技術(shù)發(fā)展前景。

1.3 焊接新技術(shù)

首先，激光復(fù)合焊接技術(shù)。該技術(shù)是將激光焊接技術(shù)作為基礎(chǔ)，充分融合激光和其他熱源，從而有效提升焊接的效果，提升焊接的速度，強(qiáng)化焊接與橋接能力。

其次，激光遠(yuǎn)程焊接技術(shù)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)激光焊接技術(shù)要快速移動(dòng)焊接的部位，在實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)程中無法充分滿足生產(chǎn)的要求，所以遠(yuǎn)程焊接技術(shù)產(chǎn)生。遠(yuǎn)程焊接技術(shù)逐漸開始取代傳統(tǒng)激光焊接技術(shù)，可是，該技術(shù)在我國還處于概念發(fā)展的時(shí)期，要對(duì)其做深入的研究，以提升其在汽車制造領(lǐng)域中的實(shí)踐應(yīng)用頻率和效果。

2 汽車制造中機(jī)械焊接質(zhì)量問題成因

2.1 零件影響

在焊接汽車零件的時(shí)候，會(huì)受到溫度和搬運(yùn)等相關(guān)外界因素的共同影響，可能會(huì)在某種意義上導(dǎo)致零件加工的進(jìn)程中零件飛濺與焊接穿板等問題的產(chǎn)生，因此，在機(jī)械焊接的時(shí)候，需要加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控，嚴(yán)格控制零件大小，將零件表面的雜質(zhì)去除，從而導(dǎo)致表面飛濺。

2.2 焊接參數(shù)的改變

焊接最終結(jié)果將會(huì)受到焊接電壓以及電流的共同影響，在大規(guī)模生產(chǎn)的進(jìn)程中，因?yàn)楹附釉O(shè)備數(shù)量的持續(xù)增加，忽視了目前工廠設(shè)備采用的設(shè)備功率，一直采用傳統(tǒng)功率加工，導(dǎo)致了車間電壓不穩(wěn)定，對(duì)產(chǎn)能提升會(huì)產(chǎn)生不利的影響。因此在加工的進(jìn)程中，要監(jiān)測(cè)與改變整個(gè)生產(chǎn)車間供電設(shè)備，焊接設(shè)備采用的電流通常使采用電纜輸送，電纜借助對(duì)銅體導(dǎo)電原理，銅體會(huì)由于使用次數(shù)增多而逐漸老化，輸出功率會(huì)隨之降低，因此面對(duì)該問題，需要經(jīng)常檢查電纜的質(zhì)量，如果電纜存在質(zhì)量問題，要及時(shí)更換。

2.3 焊鉗電極

通常考慮生產(chǎn)成本以及導(dǎo)電性問題，多數(shù)采用將銅作為原材料的焊鉗電極，電極對(duì)輸出電流會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，對(duì)電極頭材質(zhì)選擇尤為關(guān)鍵，很多廠家考慮公司利益，會(huì)選擇銅材為電極，導(dǎo)致了電極使用壽命不長，對(duì)焊接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，隨著時(shí)間的延長，會(huì)導(dǎo)致電極頭直徑增加。因此，需要定期維護(hù)電極頭，如果發(fā)現(xiàn)電極頭有問題，要及時(shí)進(jìn)行更換。在更換的時(shí)候，還要觀察是否是因?yàn)殡姌O沒有對(duì)好或者是電極冷卻位置不對(duì)，對(duì)電極冷卻產(chǎn)生不利的影響，因此，在安裝或更換電極頭的進(jìn)程中，要對(duì)好電極，使其處在正確冷卻位置。

2.4 焊接參數(shù)

焊接監(jiān)控獲得的數(shù)據(jù)，主要是壓力、電流和通電時(shí)間等相關(guān)因素中獲得的，很多盲目的企業(yè)降低通電時(shí)間，提升焊接電流，以此提升生產(chǎn)效率，這種做法會(huì)導(dǎo)致零件飛濺，對(duì)焊接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，使得最終的結(jié)果無法獲得質(zhì)量保證。

3 汽車制造中機(jī)械焊接質(zhì)量的提升策略

3.1 提升焊接人員綜合技能

為了更加深入的推動(dòng)機(jī)械焊接的質(zhì)量水平，需要從根本上提升機(jī)械焊接操作人員的綜合素質(zhì)水平。首先，定期組織機(jī)械焊接人員參與機(jī)械焊接技術(shù)得培訓(xùn)和再教育，并且注重分享新近焊接方面的知識(shí)以及研究進(jìn)展，使其可以更加深入的掌握這些內(nèi)容。其次，制定嚴(yán)苛的考評(píng)機(jī)制，并對(duì)機(jī)械設(shè)備焊接人員做定期的考核，保證考核的公開透明，并且將其作為職稱晉升、年終獎(jiǎng)以及是否續(xù)聘的依據(jù)，加強(qiáng)對(duì)焊接理論相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)焊接實(shí)踐提供理論支持與指導(dǎo)。

3.2 完善焊接工序

焊接流程和焊接工藝對(duì)于焊接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接的影響。所以，單位要按照機(jī)械焊接的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化機(jī)械焊接的工藝與工序，提高機(jī)械焊接的質(zhì)量。機(jī)械焊接存在一定的復(fù)雜性，焊接進(jìn)程中牽涉到眾多工序，每道工序都和焊接質(zhì)量有必然的聯(lián)系。為此，單位要采用文件、制度的方式規(guī)范機(jī)械焊接工序，為每項(xiàng)焊接工序都給予指導(dǎo)，防止在實(shí)際操作的進(jìn)程中產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)雜亂無章和順序混亂的問題。此外，單位要合理而又科學(xué)的宣傳教育，以此提升工作人員對(duì)于機(jī)械焊接工作的關(guān)注度，高度關(guān)注每道焊接工序，實(shí)現(xiàn)操作的規(guī)范化，確保機(jī)械焊接的有效性和完整性。為了確保各個(gè)工序的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，單位要組間監(jiān)管隊(duì)伍監(jiān)管整個(gè)機(jī)械焊接的過程，在單位內(nèi)部構(gòu)建檢測(cè)機(jī)制，按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)焊接產(chǎn)品，從根本上確保焊接的整體質(zhì)量，保證機(jī)械構(gòu)件沒有質(zhì)量問題。

3.3 處理上游和預(yù)焊工藝

零件裝配是改進(jìn)上游活動(dòng)的一個(gè)典型例子。如果沖壓模具開始磨損，零件裝配工藝就會(huì)發(fā)生變化，需要修改焊接參數(shù)以防止焊接缺陷，尤其是在自動(dòng)化裝配過程中，例如燒穿和尺寸過小或漏焊。在沖壓操作的過程中，監(jiān)控模具的實(shí)際狀況并在必要時(shí)進(jìn)行更換。對(duì)于可重復(fù)的機(jī)器人焊接，需要維護(hù)零件夾具以確保零件和焊縫位置正確。上游工藝可能會(huì)引入污染物，例如機(jī)加工油或拉絲油，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊接中出現(xiàn)與孔隙率相關(guān)的缺陷。為此，可以通過焊前清潔流程來最大限度地減少這些污染物，這通常比焊后返工花費(fèi)的時(shí)間少得多。還要考慮原材料的狀況。如果材料一開始是干凈的，焊工就不需要清除重銹和其他污染物。可以將原材料存放在干凈、干燥的地方或者使用替代填充金屬。預(yù)焊活動(dòng)可以在某些應(yīng)用中提高產(chǎn)量，但在其他應(yīng)用中會(huì)阻礙產(chǎn)量。例如，拱形通過在直線部件中引入彎曲或曲線來幫助補(bǔ)償大型部件的變形。隨后的焊接將彎曲部分扭曲成其預(yù)期的直線度。這有助于最大程度地減少變形造成的報(bào)廢和返工，從而使更多零件可以通過焊接單元。由于彎曲操作費(fèi)時(shí)，如果可能，需要重新考慮焊接工藝或零件設(shè)計(jì)以減少或消除變形源。

3.4 增加起弧時(shí)間

優(yōu)化焊接參數(shù)是焊接單元中最重要的任務(wù)之一，但經(jīng)常被忽視?？茖W(xué)的焊接參數(shù)會(huì)使焊工或機(jī)械無法盡快地進(jìn)行焊接。最佳參數(shù)可提高沉積速率，從而提高行進(jìn)速度并減少完成焊接的焊道次數(shù)。換言之，想要提升焊接的質(zhì)量，還要考慮您選擇的焊接工藝。有些焊接工藝具有比其他工藝更高的沉積速率和更快的焊接速度。比如與實(shí)心焊絲相比，金屬芯焊絲的沉積速率與焊接速度更快。除了提高焊接行進(jìn)速度外，金屬芯焊絲還提供了一個(gè)寬闊的錐形電弧，可以彌合間隙，以應(yīng)對(duì)因側(cè)壁熔合不足而導(dǎo)致的燒穿或零件返工風(fēng)險(xiǎn)。采取措施防止過度焊接，這不會(huì)以犧牲人工時(shí)間和材料為代價(jià)來實(shí)際改善焊接性能。無論使用哪種填充金屬，都需要按照填充金屬制造商提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。這些有價(jià)值的信息包括推薦的電流強(qiáng)度、電壓、送絲速度和接觸尖端到工件的距離等，優(yōu)化焊接過程和送絲速度，并且有很好地協(xié)同工作，以最大限度地減少過焊并獲得最佳的焊縫輪廓。

3.5 減少焊后和下游活動(dòng)

加強(qiáng)根本原因分析有助于確定最長時(shí)間，減少焊后活動(dòng)并保持零件合理移動(dòng)的方法。與查看焊接操作中的每項(xiàng)任務(wù)并計(jì)算完成這些任務(wù)需要多長時(shí)間的時(shí)間研究不同，根本原因分析還可以評(píng)估問題發(fā)生的原因。例如，如果有氣孔的零件到達(dá)焊后區(qū)域，是什么導(dǎo)致了氣孔？可能是焊接設(shè)置、噴嘴維護(hù)不當(dāng)或維護(hù)不頻繁，或者保護(hù)氣體泄漏。及早識(shí)別這些根本原因可以減少后期修復(fù)的需要。接受過培訓(xùn)的焊工，能夠在零件離開焊接單元之前識(shí)別和糾正焊接不連續(xù)性。隨著零件操作流程的延伸，返工的時(shí)間和成本呈指數(shù)增長。當(dāng)有缺陷的零件到達(dá)焊后區(qū)域時(shí)，將需要額外的人工來修復(fù)它，耗費(fèi)大量的人力和財(cái)力。為此，操作過程中要避免產(chǎn)生難看的焊縫，因?yàn)檫@些焊縫需要修整焊縫輪廓（打磨/機(jī)加工）以減少應(yīng)力集中并使其美觀。相反，在焊接單元中按照參數(shù)操作，可以保證焊接外觀更好。還可以考慮使用防飛濺化合物或低飛濺焊接工藝和焊絲，以消除飛濺物的產(chǎn)生。選擇易于產(chǎn)生熔渣、無熔渣和/或更少（或沒有）硅島的焊絲，焊接后移除它們的時(shí)間就會(huì)減少。

4 結(jié)語

目前，工業(yè)生產(chǎn)過程已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)焊接的自動(dòng)化，不僅可以有效降低人工成本的投入，同時(shí)也能夠提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)空間條件的優(yōu)化，全面提升焊接的質(zhì)量。在進(jìn)行焊接質(zhì)量管控的過程中，需要強(qiáng)化對(duì)焊接的重視，構(gòu)建專業(yè)化的管理機(jī)制，從焊接的流程出發(fā)，強(qiáng)化各個(gè)環(huán)節(jié)的管控以及人員培訓(xùn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車制造行業(yè)的機(jī)械焊接要求。

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