談汽車車身的焊接工藝及其措施

摘要：汽車車身殼體是由百余種、甚至數(shù)百種薄板沖壓件經(jīng)焊接、鉚接、機(jī)械聯(lián)結(jié)及粘接等方法聯(lián)結(jié)而成的一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，由于車身沖壓件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳鋼，焊接具有節(jié)省鋼材、操作簡單、密封性能好等眾多優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代車身制造中。闡述了汽車車身常見的焊接工藝，并分析了其焊接特點(diǎn)及其措施。

1 現(xiàn)代車身焊裝生產(chǎn)特點(diǎn)：

（1）車身輕量化，促使新材料應(yīng)用和新焊接技術(shù)發(fā)展；

（2）追求車身安全性，提高車身焊接質(zhì)量；

（3）改善車身品質(zhì)，提高焊裝幾何尺寸精度；

（4）適應(yīng)多品種車型，實(shí)現(xiàn)柔性混合焊裝生產(chǎn)；

（5）車型加速換代，焊接裝備更新加快；

（6）高可靠性、高節(jié)拍生產(chǎn)，要求焊裝生產(chǎn)線裝備高度自動(dòng)化；

（7）采用信息化工程技術(shù)開發(fā)車身焊裝生產(chǎn)線裝備。

2 點(diǎn)焊技術(shù)

點(diǎn)焊（圖 1）由于生產(chǎn)效率高、操作簡單、焊接變形小、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，在車身制造中應(yīng)用最為廣泛；目前點(diǎn)焊工藝依然是國內(nèi)外各大轎車廠家車身焊接方法中最重要的方法。通常一個(gè)轎車車身有 3000～5000 個(gè)焊點(diǎn)。焊點(diǎn)的裝配關(guān)系主要有兩種：兩層鋼板和三層鋼板；四層鋼板焊接在少數(shù)情況也可以獲得合格的焊點(diǎn)，但其對鋼板強(qiáng)度、鋼板厚度及裝配關(guān)系的要求很高，且焊接時(shí)飛濺大，焊點(diǎn)壓痕深，焊點(diǎn)疲勞強(qiáng)度有所下降，因此四層鋼板點(diǎn)焊需要謹(jǐn)慎使用。

圖 1 電焊

電阻焊是電能轉(zhuǎn)化為熱能的焊接方法，計(jì)算公式如下。式中：Q 為產(chǎn)生的熱量；I 為焊接電流；R 為焊接電阻；T 為焊接時(shí)間。

焊接電阻包括電極與工件之間的接觸電阻、工件與工件之間的接觸電阻、以及工件本身的電阻。其中接觸電阻與焊接壓力有直接的關(guān)系，要獲得合格的焊點(diǎn)，需要合適的焊接壓力。形成一個(gè)合格焊點(diǎn)需要三個(gè)主要因素，即焊接電流、焊接時(shí)間和焊接壓力。每個(gè)焊點(diǎn)的具體焊接參數(shù)值由鋼板厚度、鋼板強(qiáng)度、鋼板鍍層情況及鋼板裝配狀態(tài)等因素綜合決定。焊點(diǎn)質(zhì)量水平是衡量車身質(zhì)量的重要指標(biāo)，影響焊點(diǎn)質(zhì)量的因素較多，即零件裝配狀態(tài)、鋼板鍍鋅層厚度、焊點(diǎn)間距、零件結(jié)構(gòu)、電極對中狀態(tài)、焊鉗冷卻狀態(tài)、電極帽修磨狀態(tài)、夾具是否分流、程序轉(zhuǎn)換開關(guān)是否失效、焊接參數(shù)值是否合理等，在出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題時(shí)，應(yīng)需從多方面進(jìn)行分析。

3 螺柱焊技術(shù)螺柱焊接具有快速，可靠、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，可以替代鉚接、鉆孔等工藝。主要方式有兩種：儲(chǔ)能式和拉弧式。儲(chǔ)能式焊接時(shí)間、焊接電流不可調(diào)，熔深很淺，在汽車行業(yè)的應(yīng)用很少。目前應(yīng)用最多的是拉弧式，螺柱接觸工件后，扣動(dòng)焊槍開關(guān)，螺柱被拉起，離開工件，然后工件與螺柱之間產(chǎn)生電弧，電弧產(chǎn)生的熱量熔化螺柱頂部法蘭和工件表面，隨后螺柱下降浸入工件表面形成的熔池里，設(shè)備斷電，熔池冷卻形成焊接接頭，焊接完畢。焊接過程。螺柱焊接時(shí)間非常短，以 ms 為單位，通常在 20～40ms 之間，汽車行業(yè)采用的這種螺柱焊接工藝也稱為短周期螺柱焊。

螺柱焊設(shè)備焊接電源現(xiàn)在以逆變式電源為主，已經(jīng)基本替代了晶閘管控制弧焊整流器電源。螺柱焊槍已經(jīng)從氣動(dòng)發(fā)展到電動(dòng)，可通過彈簧的伸縮來控制螺柱的提升、下降過程，發(fā)展到伺服電機(jī)控制螺柱的運(yùn)動(dòng)，精確控制螺柱的運(yùn)動(dòng)行程，提高了螺柱焊接質(zhì)量?，F(xiàn)在螺柱焊接技術(shù)發(fā)展較快，自動(dòng)化程度高，廣泛采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、模糊系統(tǒng)、專家系統(tǒng)程序等智能控制系統(tǒng)技術(shù)。螺柱焊設(shè)備不僅能精確設(shè)置和記錄、
儲(chǔ)存焊接參數(shù)，而且能對焊接過程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，具有故障自我診斷專家系統(tǒng)，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，以保證焊接質(zhì)量；且 1 臺(tái)焊接主機(jī)可以最多帶 5 把焊槍工作，極大地提高了焊接主機(jī)的利用率。國內(nèi)汽車行業(yè)的螺柱焊機(jī)主要依靠進(jìn)口，存在價(jià)格高、維修成本高的問題。目前通過國內(nèi)焊接技術(shù)人員的不斷攻關(guān)，已有部分焊機(jī)設(shè)備廠家研制出可用于汽車行業(yè)使用的螺柱焊接設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)這塊領(lǐng)域的空白。

4 攪拌摩擦焊技術(shù)

攪拌摩擦焊技術(shù)這種焊接方式由于沒有金屬熔化，具有變形小、無熔化焊的焊接缺陷等特點(diǎn)，所以攪拌摩擦焊非常適合長平直焊縫和鋁合金的焊接。目前由于攪拌摩擦焊的應(yīng)用范圍比較窄（只適合于長平直焊縫），且成本較高，在國外廠商、國內(nèi)的軌道客車企業(yè)和部分軍工企業(yè)內(nèi)有所應(yīng)用。

5 等離子弧焊技術(shù)

這種技術(shù)因等離子弧弧柱溫度高，能量密度大，所以對焊件加熱集中，熔透能力強(qiáng)，在同樣熔深下其焊接速度比 TIG焊高，故可提高焊接生產(chǎn)效率。由于激光焊接高昂的成本和嚴(yán)格的技術(shù)要求，此技術(shù)在國內(nèi)進(jìn)行廣泛的應(yīng)用目前比較難。

6 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的不斷擴(kuò)大，對各個(gè)領(lǐng)域的要求相較以前也有所不同，汽車焊接技術(shù)的要求更是嚴(yán)格。現(xiàn)今，國內(nèi)的焊接專用設(shè)備制造水平與國外的先進(jìn)水平相比，還存在一定差距。對于中頻逆變電阻焊機(jī)、大功率固體激光器、焊接機(jī)器人等設(shè)備，國內(nèi)設(shè)備廠家尚沒有推出可以滿足大規(guī)模焊裝生產(chǎn)的產(chǎn)品。