淺談汽車焊接技術的應用及發展趨勢

余 堯（鄭州煤礦機械制造技工學校 河南鄭州 450013）

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淺談汽車焊接技術的應用及發展趨勢

余 堯
（鄭州煤礦機械制造技工學校 河南鄭州 450013）

摘 要：焊接是現代機械制造業中重要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛的應用。汽車的發動機、變速箱、車橋、車架、車身、車廂六大總成都離不開焊接技術的應用。本文介紹汽車焊接生產中的應用及焊接技術在汽車行業的發展趨勢。

關鍵詞：汽車制造 焊接結束 應用發展

汽車工業生產中，焊接是汽車零部件與車身制造中的一個關鍵環節，車身的焊裝質量直接決定著后面工序的質量，車身的裝配質量不良，不僅影響整車外觀，還會導致漏雨、風噪、路噪和車門關閉障礙的發生。在當今汽車產品種類眾多，成型結構復雜、零部件生產專業化、標準化以及汽車制造產業化的發展下，焊接部位清爽、變形小的要求越來越高，焊接技術的研究和推廣對汽車工業的影響有著極其重要的作用。

一、焊接在汽車工業中的歷史

1810年，Humphrey Davy在電路的兩極造了一個穩定的電弧---電弧焊的基礎。在1881年的巴黎“首屆世界電器展”上，俄羅斯人Nikolai Benardos展示了一種電弧焊的方法。他在碳極和工件間打出一個弧。填充金屬棒或填充金屬絲可以送進這個電弧并熔化。那時他是法國Cabot實驗室的學生，和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年間在幾個國家得到了專利權。該專利展示了早期電極夾。到19世紀末和20世紀上半葉，碳弧焊越來越流行。［1］

1.世紀末，一種氧乙炔火焰的氣焊在法國出現了。大約在1900年，Edmund Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬。實驗證明焊炬發出的火焰炙熱，大約在3100℃以上。后來焊炬成為了焊接切割鋼時的重要工具。

首例電阻焊要追溯到1856年。James Joule（Joule加熱原理發明者）成功用電阻加熱法對一捆銅絲進行了熔化焊接。 第1臺電阻焊機用于對接焊。1886年，英國的Elihu Thomson造出了第1個焊接變壓器并在來年為此項工藝申請了專利。該變壓器在2V空載電壓時能產生200A電流輸出。此后，Thomson又發明了點焊機、縫焊機、凸焊機以及閃光對焊機，后來點焊成為電阻焊最常用的方法，如今已廣泛應用于汽車工業和對其它許多金屬片的焊接上。1964年，Unimation生產的首批用于電阻點焊的機器人在通用汽車公司使用。

上世紀80年代，焊接只用于鐵匠鍛造上。工業化的發展和兩次世界大戰的爆發對現代焊接的快速發展產生了影響。基本焊接方法—電阻焊、氣焊和電弧焊都是在一戰前發明的。但20世紀早期，氣體焊接切割在制造和修理工作中占主導地位。過些年后，電焊得到了同樣的認可。［2］

二、汽車焊接技術的方法

汽車制造業的發展與焊接技術的發展密切相關，隨著焊接技術的發展，其在汽車制造中的應用也隨之技術的更新而發展。

1.電阻焊

電阻焊是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區域產生的電阻熱進行焊接的方法，目前廣泛應用于汽車制造中。

點焊主要用于車身總成、地板、車門、側圍、后圍、前橋和小零部件等。多點焊用于車身底板、載貨車車廂、車門、發動機蓋和行李箱蓋等。凸焊及滾凸焊用于車身零部件、減震器閥桿、制動蹄、螺釘、螺帽和小支架等。縫焊用于車身頂蓋雨檐、減震器封頭、油箱、消聲器和機油盤等。對焊用于鋼圈、排進氣閥桿、刀具等。

2.電弧焊

CO2保護焊用于車箱、后橋、車架、減震器閥桿、橫梁、后橋殼管、傳動軸、液壓缸和千斤頂等的焊接。氬弧焊用于機油盤、鋁合金零部件的焊接和補焊。焊條電弧焊用于厚板零部件如支架、備胎架、車架等。埋弧焊用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車的壓力容器等。

3.激光焊

激光焊是利用激光器受激產生的激光束，通過聚焦系統并調焦到焊件接頭處，將光能轉換為熱能，使金屬熔化形成接頭。與傳統的點焊相比，激光焊接在焊接精度、效率、可靠性、自動化、輕量化和降低成本等方面都具有無可比擬的優越性。激光焊接被認為是21世紀最有發展前景的制造技術之一。

三、汽車焊接技術的發展趨勢

1.電阻焊的節能及控制技術

目前，電阻焊機大量使用交流50Hz的單相交流電源，容量大、功率因數低 。發展三相中頻電阻焊機、三相次級整流接觸焊機和IGBT逆變電阻焊機，可以解決電網不平衡和提高功率因數的問題。在標準焊接電流的條件下中頻點焊機按設置的焊接電流無飛濺。焊接電流小、電極發熱量小，延長了電極使用時間，同時可進一步節約電能，利于實現參數的微機控制。由于焊接回路小型輕量化還可進一步減輕設備重量。［3］

2.氣體保護焊接技術

（1）表面張力過渡波形控制技術：用2個電流脈沖完成1個熔滴過渡，第1個脈沖形成熔滴直至熔滴與工件短路；第2個脈沖是1個短時窄脈沖并不斷檢測di/dt，同時控制電流脈沖值，以產生適當的電磁收縮力，使熔滴頸部收縮，靠熔池表面張力拉斷，完成1個熔滴過渡而不產生飛濺。

（2）逆變電源波形控制技術：利用逆變電源良好的動特性和可控性，采用波形控制，在短路階段初期抑制電流上升，以減少大顆粒飛濺，并利于熔滴在熔池鋪開；當熔滴在熔池鋪開后，使電流迅速上升，以加速形成縮頸，使小橋爆斷時飛濺減少。

（3）氬弧焊新技術：氬弧焊有非熔化極和熔化極兩種，均用于汽車工業有色金屬和高合金鋼焊接中。為改善CO2氣體保護焊的成形和減少飛濺，采用加入80%或20%Ar的混合氣體保護焊。

3.激光和電弧復合熱源焊接

由于激光焊接成本較高，因此以激光為核心的復合熱源焊接技術孕育而生。現在研究最多、應用最廣的是激光-電弧復合熱源焊接技術，主要目的是有效利用電弧熱源，在較小的激光功率條件下獲得較大熔深，同時提高激光焊接對焊縫間隙的適應性，實現高效率、高質量的焊接過程

近年來，汽車產品在輕量化、安全性以及防腐耐蝕方面的需求，促進了高強鋼板、鍍層鋼板等新型材料的研制，亦對焊材品種及其相關工藝不斷提出了新的課題。例如，為滿足機器人焊接高效率的需求，從提高送絲性能和引弧陳功率，減少飛濺、改善電弧穩定性等方面考慮，開展了不鍍銅型MAG焊實芯焊絲的研制；新開發的脈沖MAG焊接用的實芯焊絲，通過改變組織成分，降低熔滴的粘度和表面張力，焊絲經過表面處理，促進了電弧噴射過渡，與普

通的焊絲相比較，焊接速度達到1.5倍左右；針對焊接管板、輕型鋼架等鍍鋅鋼材的專用藥芯焊絲，能明顯減少鍍鋅鋼材焊接時的飛濺量和氣孔數量，獲得優良的焊接性能。另外，低塵低飛濺型藥芯焊絲、極薄板的MAG焊焊絲等都在迅速發展中。同時，根據汽車焊接加工的特點和汽車用鋼的焊接材料專業性，正逐步形成使焊接對象、焊接材料、焊接方法三者匹配的工藝。

如今面對國際競爭的全球化形勢，我國要在世界汽車工業林中占一席之地，唯有依靠包括焊接技術在內的基礎制造技術的新工藝新材料，實現具有中國特色的汽車工業自主發展的目標。

參考文獻

［1］ 許瑞麟等.汽車車身焊接技術現狀及發展趨勢［J］.電焊機.2010，40卷（5）：P1～P18。

［2］ 黃金河等.中國汽車焊接技術的回顧與展望. 汽車工藝與材料.2004.

［3］ 宋天虎.焊接技術在汽車制造中的應用［J］.航空制造技術.2004，（3）：P24～P27.