汽車熱成型板焊接質量控制研究

重慶卓通汽車工業(yè)有限公司 重慶 401120

前言

為了保持我國能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，汽車制造業(yè)開始重視汽車制造過程中的節(jié)能減排，因為降低車身重量可以有效減少汽車油耗從而達到節(jié)約能源的目的，熱成型板的重量輕且安全性能優(yōu)的特點，逐漸取代普通鋼板。但是由于熱成型板的內在結構復雜，其在焊接過程中，很難對焊接質量進行把控，因此焊接方式、焊接設備及焊接工藝對于焊接質量有著很大的影響。

1 汽車熱成型板的概況及應用現(xiàn)狀分析

1.1 汽車熱成型板的概況

熱成型鋼板表現(xiàn)出來的物理特性為：硬度高且耐高溫，特別容易導致焊核的脆化，嚴重時會降低焊接接頭的韌性及塑性，焊核裂紋的增加。使得在焊接過程中極易產生飛濺及毛刺，加大了焊接質量的控制難度及焊接成本。

1.2 汽車熱成型板的應用現(xiàn)狀

二十世紀九十年代后期，熱成型鋼板開始在汽車制造中得以應用，主要以日產車為主，當時全車零部件的熱成型板的應用比例大概為15%，到了二十世紀年代末，熱成型板的應用超過了30%。由于熱成型板的硬度高、質量輕的特性，迅速在汽車制造業(yè)中被廣泛應用。

2 汽車熱成型板的焊接性分析

2.1 熱成型板的可焊性分析

在熱成型板進行焊接過程中，由于快速的加熱、冷卻，會使焊點的脆性增強，并且在焊接過程中會產生飛濺和毛刺，導致熱成型板的焊接質量很難得已控制。

2.2 熱成型板的焊接工藝

在對熱成型板進行焊接過程中，通常有三種焊接工藝。其一，在弱規(guī)范焊接之后對焊接的零件進行全面的熱處理。但并不適合生產焊接；其二，利用更弱的規(guī)范進行焊接，不作任何熱處理，特點是焊接速度慢，焊接變形較大；其三，利用強規(guī)范進行焊接，立即進行熱處理。由于短時間內對熱成型板進行重新加熱對其鋼的機械性能有很大的影響，所以，重復加熱時不可以超過鋼的重結晶溫度，保證熱處理的有效性。

3 汽車熱成型板的焊接質量控制實例分析

3.1 焊接材料的選擇

以某車型汽車的B柱的焊接材料信息如下表所示：

表1 某車型B柱的焊接材料信息

3.2 焊接設備的選擇

在汽車熱成型板焊接過程中主要應用兩種焊接設備，分別為：中頻直流焊機以及伺服焊槍。

中頻直流焊機：由于中頻直流焊機在焊接過程中，其焊接電流是不經過零點的，這就使得熱成型鋼板等脆硬型材料在焊接的時候減小了產生裂紋的風險，這也是與交流焊機相比，中頻直流焊機的優(yōu)勢所在。此外，因為中頻直流焊機在工作過程中所產生的電流沒有很明顯的峰值電流，幾乎為完全的直流電流，可以保證焊核的尺寸趨于穩(wěn)定，明顯減小焊接過程中的飛濺現(xiàn)象[1]。中頻直流焊機由于其控制線路的設計特別精確，在焊接過程中有較強的抗干擾能力，且熱效率相對較高，可以保證整個焊接過程中，焊接質量的穩(wěn)定性。

伺服焊槍：由于在物理性質方面的差異，汽車熱成型鋼板的硬度要遠大于普通鋼板的硬度，因此，所應用的焊接壓力要大于普通鋼的焊接壓力。伺服焊槍恰好可以達到比較高的焊接壓力，且其可控性能比較穩(wěn)定。相比于氣動焊槍，伺服焊槍的焊接壓力來源于伺服電機，因此顯而易見，電機的穩(wěn)定性更好一些，可以進一步保證焊接質量。

3.3 焊接過程中飛濺及毛刺的有效控制辦法

在熱成型板焊接過程中，易形成飛濺及毛刺現(xiàn)象，由于熱成型板硬度高，焊后再進行毛刺的打磨十分困難，并且打磨的成本也很大。

（1）飛濺及毛刺的形成原因。由于熱成型鋼的耐熱性質，在高溫情況下的抗拉強度也很高，因此在焊接過程中應當選擇相對較低的電流焊接，但所采用的壓力必須為高電極壓力。若在焊接過程中的壓力較小，就會因為壓力小而產生飛濺現(xiàn)象，從而在熱成型板上形成氣泡，影響焊接質量。其次，焊鉗結構不合理，伺服電機的安裝方式無法做到最大扭矩進行工作，也會導致電極壓力偏小的問題發(fā)生，從而導致飛濺現(xiàn)象發(fā)生。

（2）減少飛濺及毛刺現(xiàn)象，提高焊接質量的控制辦法。在提高焊接質量的過程中，應當首先考慮影響焊接質量的原因，對癥下藥才能有效提高焊接質量[2]。在實例中，可以選用合理的焊鉗結構，例如焊接壓力可達6000N的大壓力焊鉗；焊機由中頻直流焊機換為三相交流變頻焊機。因為三相交流變頻焊機是三相電源輸入，對電流的相應比較迅速，保證了焊點的穩(wěn)定性，減少飛濺現(xiàn)象的發(fā)生，其次，其焊接時間較短，可以節(jié)省焊機用電。在此次實例中，相比于三相交流變頻焊機，中頻直流焊機所表現(xiàn)出來的不足之處為焊接過程需要持續(xù)加熱，導致熱成型板熱量過大，形成飛濺及毛刺。

4 結束語

綜上所述，基于汽車熱成型板的物理特性，在焊接過程中，根據(jù)焊接過程存在的影響焊接質量的問題點，選用合理的焊接設備及電機，不僅可以提升汽車熱成型板的焊接質量，還可以有效節(jié)省因處理焊接瑕疵而產生的費用。在實際工作過程中應不斷學習探索，進一步提升汽車熱成型板的焊接質量。