焊接設備與金屬材料的需求特點

馮菁菁

（渤海船舶職業學院，遼寧 葫蘆島 125100）

汽車工業是增強我國經濟基礎的重要支撐，在汽車工業能源和資源消耗中占很大比例。據統計，每年汽車質量都會降低9%的燃油消耗，嚴重影響了實現汽車輕量化的目標。材料輕量化是汽車輕量化經常采用的一種工藝技術，這對汽車材料的要求較高，尤其在金屬材料輕量化的研究上，需要以高強度鋼為主，通過增加材料的厚度和強度降低材料用量，從而實現材料性能達到輕量化的目的。

自動焊接設備是工藝施工通常采用的自動化設備，可以有效提高材料輕量的效率和生產質量。但在焊接設備與金屬材料的使用上，會影響材料輕量化的質量，進而分析焊接設備與金屬材料的需求特點[1]。

1 焊接設備的需求特點

通過調查我國經濟發展的總體形勢發現我國粗鋼的年產量突破了2億元，在2010年至2016年一直保持這樣的生產水平，從2017年開始我國鋁產量的需求下降，焊接產品構成情況，如下所示。

表1是焊接產品構成情況，從2010年至2014年焊接設備需求量較多，在2015年焊接設備需求逐年下降?？梢钥闯?，相對國內市場來說，焊接設備產量需求相對是不很穩定。當前焊接設備需求大于產量，在激烈的競爭市場下，需要多功能的焊接設備，增長市場需求量。焊接是汽車制造過程中一個重要的工序，也是必不可少的一部分。焊接質量會影響材料輕量化的安全和可靠性。

常用的工藝方法有電阻焊中的電焊和凸焊[2]。在汽車制造行業中，采用的焊接工藝方法對焊接設備的性能要求是不同的，在基礎能力方面需要具備以下幾個條件。

第一，焊接設備的機械性能可靠性較強，設備程序運行穩定，保證設備性能符合焊接工藝的要求。第二，要求焊接設備在參數高速采樣時具備較高的分辨率和快速分析能力，并且保證通信數據的精準性和準確性[3]。第三，要求設備縮小控制精度產生的誤差值。第四，高端設備需要具備輸出參數的動態監測功能、自動修正功能和輸出功率自動補償功能，通過實現以上功能形成閉環控制系統。此外，還需要設備的監測功能和補償精度滿足焊接工藝質量的需求。按照工藝規定需要將工藝質量控制在5%以內。第四，保證設備安全，具備較強的保護功能。第五，焊接設備維修成本較低，方便備件更換，提高工藝施工的效率。第六，設備體積小，重量輕，安裝與搬運過程需要符合焊接材料的需求。

表1 焊接產品構成

2 金屬材料的需求特點

在早期汽車制造業對汽車需求量不大，對使用的金屬材料密度和質量較高。在小康社會，人們對代步工具的要求越來越高，汽車制造的材料由高密度材料發展為低密度材料。輕金屬材料相比傳統材料更具有優勢，主要表現為以下幾個方面。

第一，新型金屬材料的密度較低，制造出汽車質量也會偏低。第二，輕金屬具有耐磨性強和耐熱性好的特點，相比傳統金屬的硬度大，密度更小。第三，新型材料可以節約能源，促進汽車制造行業可持續戰略的發展[4]。

相比其他鋁材料來說，鋁具有較多的特點，是汽車制造業中非常受青睞的材料，技術人員根據鋁的優勢制造汽車發動機，在加工工藝強度上相比其他金屬材料更成熟。據調查，2015年每輛車上都使用大約140kg的鋁。鋁用量逐漸增加，預測在2021年會達到190kg。在汽車制造中鑄鋁和鍛鋁是使用最多的負荷材料。其中鋁是使用量最多的金屬材料，主要應用在保險杠和發動機等汽車部件中。該金屬材料不但可以提升發動機性能、汽車主體結構性能和車輛行駛速度，還能減輕汽車的重量[5]。

不同的金屬材料具備的功能不一樣，鋁材料的強度相比其他金屬材料重量更輕，制作過程是由傳統的金屬復合材料組成，相比之前激光加工的金屬材料密度更小，重量更強。在高溫和高壓的環境下，鋁會與氧氣產生反應，生成一層氧化膜，避免材料被腐蝕，通過上述分析，說明該材料具有極高的耐熱性和延展性。

3 結語

汽車輕量化對金屬材料和焊接設備的要求較高，當前我國焊接技術和金屬材料在研發和制造費用上相對較低，可以減少制造行業的成本投入。在設備操作上，相對傳統方法更易操作，材料采購的時間較短，可以有效減少成本支出的費用。此外，在選擇相關設備是需要考慮產品的焊接特點和金屬材料的需求特點上，選擇適合企業發展的產品。