現(xiàn)代焊接技術(shù)在汽車制造中的運(yùn)用

戴斌

摘 要：在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)之中，焊接作為一種必要的工藝方法，在汽車制造之中得到廣泛的應(yīng)用。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、車橋、變速箱、車身、車架、車廂等總成都需要焊接技術(shù)應(yīng)用的支持。所以，文章針對(duì)汽車制造中焊接技術(shù)的使用情況進(jìn)行了分析，以便對(duì)后續(xù)的汽車制造有一定的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：汽車;制造;焊接

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）04-182-03

Application of modern welding technology in automobile manufacturing

Dai Bin

（ SUNGWOO HITECH?（YANCHENG）?co.，?LTD，?Jiangsu Yancheng 224005?）

Abstract：?In the modern machinery manufacturing industry，?welding as a necessary process，?has been widely used in automobile manufacturing. Automobile engine，?axle，?gearbox，?body，?frame，?carriage and other general chengdu need welding technology application support. Therefore，?this paper analyzes the application of welding technology in automobile manufac?-turing，?so as to provide some reference value for subsequent automobile manufacturing.

Keywords：?Automobile;?Manufacturing;?Welding

CLC NO.： U466??Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）04-182-03

前言

快速發(fā)展的汽車工業(yè)促使焊裝汽車車身的生產(chǎn)線不斷趨于全自動(dòng)化，為盡可能追趕國際水平，在提高產(chǎn)量的基礎(chǔ)上應(yīng)想辦法保證其制造質(zhì)量。實(shí)施自動(dòng)化生產(chǎn)一直以來都對(duì)零部件制造提出較高的精度要求，希望減小其焊接變形，同時(shí)保持清爽的外觀，因而焊接技術(shù)要求也越來越高。

1 汽車工業(yè)所用的焊接方法及零部件的應(yīng)用情況

1.1 電阻焊

針對(duì)點(diǎn)焊，主要是在車門、底板、車身總成等方面加以使用;多點(diǎn)焊，主要是在車門、車身底板、行李箱蓋等方面使用;縫焊，主要是在減震器封頭、消聲器、油箱等方面使用;凸焊與滾凸焊，主要是在減震器閥桿、車身零部件、小支架、制動(dòng)蹄等方面使用;對(duì)焊，主要是在刀具、鋼圈等方面使用。

1.2 電弧焊

氬弧焊，主要是在鋁合金零部件、機(jī)油盤等方面使用;CO₂保護(hù)焊，主要是在后橋、車廂、傳動(dòng)軸、橫梁等方面使用;埋弧焊，主要是在天然氣汽車、法蘭、板橋套管等方面使用;焊條電弧焊，主要是在備胎架、支架等方面使用。

1.3 特種焊

電子束焊，主要用于后橋與齒輪等;摩擦焊，主要是在半軸、后橋、閥桿等方面使用;激光焊割，主要是在齒輪、車身底板等方面使用。

1.4 氧乙炔焊，一般在車身總成補(bǔ)焊之中使用

1.5 釬焊，一般是在硬質(zhì)合金、鋼件、散熱器等焊接之中使用

2 汽車工業(yè)中焊接新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 電阻焊接技術(shù)

是通過要進(jìn)行焊接的母材的接觸部位的電流流動(dòng)，利用電阻發(fā)熱對(duì)焊接部位進(jìn)行擠壓，短時(shí)間內(nèi)通過高電流焊接。是通過接觸面的接觸電阻瞬間形成焊縫。通電后通過持續(xù)一定時(shí)間的加壓接合的焊接工藝。電阻焊有著它自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

作業(yè)速度快，適合大批量生產(chǎn);不需要焊接棒，流量等;熱集中性較好，熱損失較少;因加壓作用，接合更緊密;不要求操作者熟練操作;因熱變形或殘余應(yīng)力，氧化現(xiàn)象較少。

缺點(diǎn)：

很難實(shí)施適當(dāng)?shù)姆瞧茐臋z查;對(duì)焊接部位的位置和形狀等影響較大;易受材料、材質(zhì)及材料厚度等焊接材料的影響

其中，最具有代表性的是點(diǎn)焊。在開展電焊時(shí)，主要是利用材料上下電極來對(duì)正加壓，讓工件能夠緊密的接觸，然后通電，由于工件之間接觸位置電阻較大，加熱會(huì)迅速升高溫度，使得金屬熔化，從而形成焊核;在斷電之后，依舊會(huì)保持壓力的持續(xù)加大，在壓力作用下，熔核就會(huì)凝固結(jié)晶，形成致密組織的焊點(diǎn)。電極與工件接觸位置的熱量，因?yàn)閷?dǎo)熱性較好的銅電極，讓冷卻水傳走，所以，其上下電極的升溫本身是有一定限制的，不會(huì)出現(xiàn)焊合。

點(diǎn)焊，實(shí)際上就是機(jī)械與熱作用下形成焊點(diǎn)，熱作用會(huì)讓焊件貼合面木材金屬出現(xiàn)熔化，機(jī)械里作用下，會(huì)讓焊接區(qū)域出現(xiàn)必要的塑性變形，兩者適當(dāng)?shù)呐浜吓c共同作用，就成為最基本的焊接條件。

在實(shí)施焊接中，一個(gè)焊點(diǎn)包含的所有程序的完成，也可以稱之為點(diǎn)焊焊接循環(huán)。

汽車工業(yè)一般會(huì)選擇懸掛式電焊機(jī)，一個(gè)車間一般會(huì)搭配幾十或者是上百臺(tái)，一般需要達(dá)到100kVA的容量，進(jìn)而在薄板焊接上得到廣泛的使用。目前，在車身骨架零部件生產(chǎn)中，就會(huì)主要利用這一種焊接技術(shù)。

2.2 氣體保護(hù)焊接技術(shù)

（1）CO₂焊接過程

CO₂焊主要是在利用焊絲焊接中，選擇利用成盤焊絲，在經(jīng)過送絲機(jī)構(gòu)，經(jīng)過焊槍與軟管，由導(dǎo)電嘴送出。

電源的兩個(gè)輸出端分別在焊件與焊槍上，焊絲焊接接觸之后就會(huì)產(chǎn)生電弧，在高溫作用下，使得金屬出現(xiàn)局部熔化，形成相應(yīng)的熔池，隨著焊絲端部不斷的熔化，就會(huì)熔滴到熔池之中。并且，針對(duì)CO₂氣體，其本身是按照一定的流量和壓力，從焊槍噴追噴嘴之中直接噴出，形成保護(hù)氣流，讓熔池與電弧區(qū)選擇和空氣相互隔離，隨著焊槍的不斷移動(dòng)，就會(huì)讓熔池金屬直接凝固，形成焊縫。

針對(duì)CO₂半自動(dòng)焊，其擁有手工電弧焊的機(jī)械性，可以滿足接縫焊接的實(shí)際要求。

（2）CO₂焊接的特點(diǎn)

CO₂焊與其它電弧焊方法相比較具有生產(chǎn)率高、成本低、焊接變形小、焊接質(zhì)量好、操作簡便、適用范圍廣、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，而且焊后不需要清渣，又因是明弧，便于監(jiān)視和控制，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化和自動(dòng)化。

但是CO₂保護(hù)焊也存在一些缺點(diǎn)，采用大電流焊接時(shí)，焊縫表面成形不及埋弧焊，飛濺較多，不能焊接易氧化的有色金屬等材料。

目前，我司對(duì)車身零部件的關(guān)鍵部位都采用了氣體保護(hù)焊接技術(shù)，對(duì)汽車車身的強(qiáng)度和安全性都起到了重要的作用，對(duì)汽車整車品質(zhì)得到了有效的保證。

（3）氬弧焊新技術(shù)

氬弧焊的主要工作原理，送絲機(jī)連續(xù)不斷的將焊絲送進(jìn)焊槍內(nèi)，接觸CONTACT TIP通電后在電極和母材之間使用保護(hù)氣阻斷空氣，保護(hù)ARC及焊接區(qū)進(jìn)行焊接的技術(shù)。

氬弧焊的特性：

效率高、熔融、焊接較快。隨著熔融，焊接速度的提升可縮短工時(shí)，節(jié)約成本。焊入深度，隨著電流密度增大，ARC集中性良好，焊入較深。熔融、焊接的效率較高。焊接變形發(fā)生較少。焊接較經(jīng)濟(jì)。

氬弧焊包含了非熔化極和熔化極，一般在高合金鋼焊接與有色金屬焊接之中使用。為了能夠?qū)崿F(xiàn)改善成形條件，減少飛濺出現(xiàn)，就可以選擇混合氣體保護(hù)焊。

2.3 高能束熱源焊接及加工技術(shù)

高能束熱源在汽車工業(yè)之中得到廣泛的使用。目前，其新技術(shù)主要包含：

一是激光和電弧復(fù)合加熱焊接。利用激光焊接技術(shù)可以焊接窄而深的焊縫，利用電弧焊接技術(shù)則可以焊接寬而淺的焊縫。相比之下，前者的成本較大，后者的投入相對(duì)較少，通過科學(xué)的組合就能極大地提高焊接效率。激光和電弧復(fù)合加熱焊接的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，要求兩種熱源的夾角盡量達(dá)到最小，對(duì)于焊炬也要將其設(shè)計(jì)成激光與雙電弧電源結(jié)合的形式。該焊接技術(shù)方法通常應(yīng)用于4-8mm鋼結(jié)構(gòu)的焊接，即在生產(chǎn)汽車部件、焊接鋁合金方面使用較多。并且將激光應(yīng)用于焊接和緊密切割，可以在摩擦面形成的重熔復(fù)合層抑或是儲(chǔ)油細(xì)花紋中得到應(yīng)用，顯著提高部件耐磨性。

二是等離子體應(yīng)用。氬氣保護(hù)等離子焊接切割在各個(gè)生產(chǎn)制造行業(yè)都得到了較多的應(yīng)用，其中以加工有色金屬、合金鋼等為主。在現(xiàn)階段，對(duì)于鐵路客車廠應(yīng)考慮使用水下等離子切割技術(shù)，以便減少變形，進(jìn)一步提高精度。如今在生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥體時(shí)已經(jīng)進(jìn)行等離子焊接。

3 汽車工業(yè)焊接的發(fā)展趨勢

3.1 發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)

在對(duì)汽車工業(yè)的整體焊接情況進(jìn)行分析之后，發(fā)現(xiàn)汽車工業(yè)的焊接發(fā)展呈現(xiàn)出一定的趨勢：推動(dòng)自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)快速發(fā)展。對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人而言，由于其包含了靈活性生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)的特性，所以近年以來機(jī)器人得到快速的、較大規(guī)模的使用。該機(jī)器人帶著自身的焊鉗儲(chǔ)存庫，依據(jù)不同焊裝部位的不同要求抑或是焊裝產(chǎn)品發(fā)生的變化，就能從儲(chǔ)存庫里自動(dòng)抓換焊鉗。而傳輸產(chǎn)品的裝置往往就是利用PLC單板機(jī)控制的柔性化感應(yīng)導(dǎo)向滑軌小車控制。

3.2 發(fā)展輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī)

基于實(shí)際情況分析，相比國外，國內(nèi)汽車焊接水平還存在一定的差異。最近幾年，國內(nèi)的汽車制造商都開始關(guān)注焊接自動(dòng)化。如，東風(fēng)悅達(dá)起亞的二工廠，就嘗試引入賽拉圖車身焊接車間的生產(chǎn)線13條，達(dá)到大于80%的自動(dòng)化率。每一條生產(chǎn)線均是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的，自動(dòng)完成焊接工件、傳送工件等操作。利用R30型極坐標(biāo)式機(jī)器人、G60肘節(jié)式機(jī)器人進(jìn)行焊接，依托微機(jī)對(duì)機(jī)器人實(shí)施驅(qū)動(dòng)控制，則能顯示文字和數(shù)字，通過磁帶直接將輸入輸出程序記錄下來。機(jī)器人動(dòng)作所用的序步軌跡時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，擁有較高的自動(dòng)化焊

接水平，能夠很好地滿足工作要求，在促進(jìn)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量提升的同時(shí)也能夠降低材料的實(shí)際消耗。

針對(duì)這一部分高水平的生產(chǎn)線，在武漢、上海等區(qū)域都有引入，其包含了多個(gè)國家的汽車制造技術(shù)。但是這樣的技術(shù)，其本身還無法滿足我國的工業(yè)發(fā)展要求，所以，本國就需要注重技術(shù)方面的創(chuàng)新，可以為節(jié)能高效焊接材料和焊接工藝、焊接設(shè)備等的發(fā)展及應(yīng)用提供有利條件，同時(shí)積極推廣機(jī)器人技術(shù)，促使智能設(shè)備快速更新，盡早形成完善的高效焊接自動(dòng)化系統(tǒng)，嚴(yán)格控制成本，再配合計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)加快傳統(tǒng)產(chǎn)生升級(jí)改造的步伐，最終將其檔次提上去。

4 結(jié)語

總而言之，在不久的將來，在大力發(fā)展與努力之下，國內(nèi)汽車行業(yè)的焊接技術(shù)就一定能夠不斷縮小與國外之間的差異，最終更好的迎接汽車工業(yè)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

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