汽車制造中的焊接變形與控制

魏建光

摘 要：對(duì)于汽車制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，焊接技術(shù)具有至關(guān)重要的作用，能否對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行有效的應(yīng)用，將會(huì)對(duì)汽車零部件的生產(chǎn)質(zhì)量造成直接的影響，甚至?xí)绊懙狡囍圃旎顒?dòng)的正常開(kāi)展。然而，在焊接工藝的應(yīng)用過(guò)程中，如果出現(xiàn)收縮或受到應(yīng)力作用的影響，就會(huì)產(chǎn)生焊接變形。對(duì)焊接變形進(jìn)行有效地控制是汽車制造過(guò)程中的控制重點(diǎn)，只有對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行有效地控制，才能促進(jìn)汽車制造質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：汽車制造;焊接變形;控制措施

1 焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中，焊接技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，具體可以將其分為五種類型：第一，電阻焊，其主要是以點(diǎn)焊、多點(diǎn)焊、縫焊以及凸焊為主，在車門(mén)、底板、油箱、前橋、車身總成以及發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等部分的焊接中較為常用;第二，電弧焊，這種焊接技術(shù)涉及到焊條電弧焊、埋弧焊、氬弧焊以及CO2保護(hù)焊等，在后橋、傳動(dòng)軸、橫梁、車廂、機(jī)油盤(pán)、厚板零部件以及鋁合金零部件的焊接中較為常用;第三，特種焊，包括電子束焊、激光焊以及摩擦焊，主要在后橋、齒輪、轉(zhuǎn)向桿、車身底板等部分的焊接中應(yīng)用;第四，釬焊，在硬質(zhì)合金工件、鋼件、銅件以及散熱器焊接中較為適用;第五，氧乙烷焊，主要在車身補(bǔ)焊中應(yīng)用。這幾種焊接技術(shù)當(dāng)中，目前應(yīng)用最為廣泛的包括點(diǎn)焊、CO2保護(hù)焊以及釬焊，而隨著汽車制造行業(yè)的飛速發(fā)展，還需要對(duì)焊接技術(shù)的焊接精度以及焊接質(zhì)量進(jìn)行不斷的提升，如此才能滿足現(xiàn)代汽車制造的相關(guān)需求。

2 引起焊接變形的原因

2.1 工藝流程不合理

在對(duì)汽車車身進(jìn)行焊接過(guò)程中，通常會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的焊接縫，這些焊接縫分布在車身的各個(gè)部位，在對(duì)這些焊接縫進(jìn)行焊接的過(guò)程中，如果出現(xiàn)工藝流程不合理的現(xiàn)象，就會(huì)造成焊接變形的出現(xiàn)[1]。例如，在焊接步驟或焊縫布局不對(duì)稱的情況下，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線性縮短，致使焊接縫出現(xiàn)彎曲變形現(xiàn)象。而在焊接縫的截面重心無(wú)法與接頭截面重心重合的情況下，會(huì)造成焊接位置出現(xiàn)角變形。因此，車架上焊接縫的數(shù)量越多，產(chǎn)生焊接變形的幅度越大。

2.2 工裝定位不可靠

在對(duì)車身進(jìn)行焊接過(guò)程中，大部分焊接位置需要采用共工裝定位的方式，如果這些工裝的剛性無(wú)法滿足定位要求，就會(huì)對(duì)定位效果造成直接影響，導(dǎo)致車身在外力作用下產(chǎn)生變形。這些變形在焊接過(guò)程中可能表現(xiàn)得不明顯，但在焊接部位的溫度恢復(fù)正常后，變形就會(huì)更明顯。

2.3 裝配時(shí)存在間隙

在對(duì)車身進(jìn)行焊接前，需要通過(guò)裝配的方式將不同的部件組合到一起，只有做好裝配工作，才能保證焊接工作的順利進(jìn)行。一般情況下，為了保證焊接的正常進(jìn)行，需要在裝配過(guò)程中將不同部件之間的間隙控制在1.5 mm以內(nèi)，如果裝配間隙超過(guò)這個(gè)范圍，就會(huì)使焊接接頭受到一定的影響，不但增加焊接難度，而且會(huì)造成焊接變形的出現(xiàn)。裝配間隙越大，焊接時(shí)間就越長(zhǎng)，產(chǎn)生焊接變形的可能性也就越高[2]。

3 汽車制造焊接變形的控制措施

3.1 保證焊接設(shè)計(jì)的合理性

在進(jìn)行汽車焊接設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了保證設(shè)計(jì)的合理性，必須嚴(yán)格控制焊接縫的形式與尺寸。焊接縫的尺寸是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，如果焊接縫的設(shè)計(jì)尺寸過(guò)大，就會(huì)引起焊接變形。因此，想要對(duì)焊接變形進(jìn)行有效地控制，必須在車身承載能力的情況下盡量縮小焊接縫的尺寸，尤其是角焊縫的尺寸，必須控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。但是，焊接縫的尺寸并不是越小越好，如果焊接縫的尺寸過(guò)小，就會(huì)造成焊接后的冷卻速度過(guò)快，冷卻后會(huì)出現(xiàn)裂縫，影響焊接質(zhì)量[3]。要在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制焊接縫的數(shù)量，有效減少焊接縫數(shù)量，避免一些不必要的焊接縫出現(xiàn)。同時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)焊接縫過(guò)于集中的現(xiàn)象，防止在焊接過(guò)程中出現(xiàn)重合或交叉。此外，車身設(shè)計(jì)中應(yīng)保證中心軸兩側(cè)的變形大小相同，且方向相反，能夠有效抵消焊接變形情況。

3.2 嚴(yán)格控制焊接工藝

第一，應(yīng)用反變形工藝，反變形工藝的應(yīng)用需要根據(jù)焊接變形的規(guī)律進(jìn)行焊接，保證焊接部件向焊接變形的反方向移動(dòng)，對(duì)焊接變形產(chǎn)生抵消作用。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，需要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制定針對(duì)性的應(yīng)用方案，確定反變形量，以便獲得良好的控制效果。

第二，嚴(yán)格控制焊接順序，在車身焊接過(guò)程中，焊接順序是影響焊接變形的關(guān)鍵因素，只有對(duì)焊接順序進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證順序的合理性，才能有效避免焊接變形的出現(xiàn)。因此，焊接操作人員需要在焊接過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝中規(guī)定的焊接順序，減少焊接變形的出現(xiàn)[4]。

第三，合適設(shè)置焊縫位置，在設(shè)置焊縫位置時(shí)，應(yīng)盡量將焊縫設(shè)置在截面的中心軸上，這樣能夠使焊縫盡量地靠近中心軸，有利于減少總結(jié)構(gòu)變形的產(chǎn)生。如果焊縫的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可以采用分段焊接或跳焊的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量輸入的有效控制，盡量降低變形率[5]。

3.3 對(duì)焊接變形進(jìn)行校正

在汽車車身的焊接過(guò)程中，通過(guò)采取各項(xiàng)控制措施能夠有效減少焊接變形的產(chǎn)生，但是，由于車身焊接工藝流程復(fù)雜，即使在嚴(yán)格控制，仍然有可能出現(xiàn)焊接變形。針對(duì)這種情況，可以采取必要的手段對(duì)焊接變形進(jìn)行校正，消除這些焊接變形。在對(duì)焊接變形進(jìn)行校正的過(guò)程中，主要采用機(jī)械校正的方式在室溫下進(jìn)行校正。校正過(guò)程中，需要以車身中部為標(biāo)準(zhǔn)，將其放置在矯正夾具上。通過(guò)這種方式，可以向車架的前端與后端施加外力，縮小車身變形區(qū)的金屬伸張，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接變形的校正。

4 結(jié)語(yǔ)

在汽車制造過(guò)程中，需要大量的應(yīng)用焊接工藝，而焊接過(guò)程中產(chǎn)生的焊接變形是困擾汽車制造企業(yè)的主要問(wèn)題之一。一般情況下，引起焊接變形的原因主要包括工藝流程不合理、工裝定位不可靠、裝配時(shí)存在間隙以及焊接操作不規(guī)范等。為了有效減少焊接變形的產(chǎn)生，我們必須采取相應(yīng)的控制措施，保證焊接設(shè)計(jì)的合理性，嚴(yán)格控制焊接工藝，并對(duì)焊接變形進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接變形的嚴(yán)格控制，保證車身尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，提高汽車制造水平，促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高宏適.汽車制造的焊接·接合技術(shù)進(jìn)步及展望[N].世界金屬導(dǎo)報(bào)，2018-07-03（B08）.

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[3]王強(qiáng).汽車制造中焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（04）：113.

[4]廉杰，金月，李濤.焊接機(jī)器人在汽車制造中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技，2017（11）：42.

[5]歐陽(yáng)星.關(guān)于焊接工藝在汽車制造中的應(yīng)用和質(zhì)量控制[J].現(xiàn)代國(guó)企研究，2016（22）：117.