汽車制造中的焊接變形與控制

婁萬軍

(吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長春 130012)

0 引言

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車的質(zhì)量提出了更高的要求。汽車企業(yè)只有不斷提高汽車制造質(zhì)量，才能在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟。焊接工藝是汽車制造中一種常用的工藝，其生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率高，具有精確、可靠、低成本的特點，能夠有效地節(jié)省金屬材料。然而，在焊接工藝的應(yīng)用過程中，如果出現(xiàn)收縮或受到應(yīng)力作用的影響，就會產(chǎn)生焊接變形。對焊接變形進(jìn)行有效地控制是汽車制造過程中的控制重點，只有對焊接質(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。因此，需要采取必要的控制措施減少焊接變形的產(chǎn)生。

1 引起焊接變形的原因

在汽車制造過程中，引起焊接變形的原因主要包括以下幾個方面：

1.1 工藝流程不合理

在對汽車車身進(jìn)行焊接過程中，通常會出現(xiàn)長度較長的焊接縫，這些焊接縫分布在車身的各個部位，在對這些焊接縫進(jìn)行焊接的過程中，如果出現(xiàn)工藝流程不合理的現(xiàn)象，就會造成焊接變形的出現(xiàn)。例如，在焊接步驟或焊縫布局不對稱的情況下，會導(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法與接頭截面重心重合的情況下，會造成焊接位置出現(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。

1.2 工裝定位不可靠

在對車身進(jìn)行焊接過程中，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法滿足定位要求，就會對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，變形就會更明顯。

1.3 裝配時存在間隙

在對車身進(jìn)行焊接前，需要通過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，需要在裝配過程中將不同部件之間的間隙控制在1.5 mm以內(nèi)，如果轉(zhuǎn)配間隙超過這個范圍，就會使焊接接頭受到一定的影響，不但增加焊接難度，而且會造成焊接變形的出現(xiàn)。裝配間隙越大，焊接時間就越長，產(chǎn)生焊接變形的可能性也就越高。

1.4 焊接操作不規(guī)范

在車身焊接過程中，焊接操作的規(guī)范性會對焊接質(zhì)量造成直接的影響，如果焊接操作人員在工作中沒有嚴(yán)格執(zhí)行焊接參數(shù)，就會引起焊接變形。一般情況下，影響焊接質(zhì)量的參數(shù)主要包括輸入電流、焊條直徑以及焊接速度等。如果在焊接時出現(xiàn)輸入電力過大，使用的焊條過粗以及焊接速度過慢等問題，都會引起焊接變形。與此同時，如果焊接過程中選擇點焊的形式，其產(chǎn)生焊接變形的可能性會明顯小于連續(xù)焊形式，因此點焊已經(jīng)成為目前的主流焊接方式。此外，如果焊接操作人員在焊接時選擇的焊接順序不合理，將對整體的焊接過程造成不利影響，同樣會產(chǎn)生焊接變形。

2 汽車制造焊接變形的控制措施

在汽車制造過程中，為了對焊接變形進(jìn)行有效地控制，需要采取以下控制措施：

2.1 保證焊接設(shè)計的合理性

在進(jìn)行汽車焊接設(shè)計的過程中，為了保證設(shè)計的合理性，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)計尺寸過大，就會引起焊接變形。因此，想要對焊接變形進(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小，就會造成焊接后的冷卻速度過快，冷卻后會出現(xiàn)裂縫，影響焊接質(zhì)量。要在設(shè)計中嚴(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)。同時應(yīng)避免出現(xiàn)焊接縫過于集中的現(xiàn)象，防止在焊接過程中出現(xiàn)重合或交叉。此外，車身設(shè)計中應(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。

2.2 嚴(yán)格控制焊接工藝

為了有效避免焊接變形的產(chǎn)生，需要在工藝控制方面采取以下措施：

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，對焊接變形產(chǎn)生抵消作用。在具體的應(yīng)用過程中，需要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制定針對性的應(yīng)用方案，確定反變形量，以便獲得良好的控制效果。

第二，應(yīng)用剛性固定工藝。在無法應(yīng)用反變形工藝的情況下，可以應(yīng)用剛性固定工藝，通過對部件進(jìn)行固定的方式對焊接變形進(jìn)行有效的限制。在汽車焊接過程中，剛性固定工藝主要為焊接夾具定位及緊固，這種方式夾具的裝卡剛度越大，產(chǎn)生的焊接變形幅度越小。

第三，嚴(yán)格控制焊接順序。在車身焊接過程中，焊接順序是影響焊接變形的關(guān)鍵因素，只有對焊接順序進(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)。

第四，合適設(shè)置焊縫位置。在設(shè)置焊縫位置時，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的靠近中心軸，有利于減少總結(jié)構(gòu)變形的產(chǎn)生。如果焊縫的長度較長，可以采用分段焊接或跳焊的方式，實現(xiàn)對熱量輸入的有效控制，盡量降低變形率。

2.3 對焊接變形進(jìn)行校正

在汽車車身的焊接過程中，通過采取各項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。針對這種情況，可以采取必要的手段對焊接變形進(jìn)行校正，消除這些焊接變形。在對焊接變形進(jìn)行校正的過程中，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)而實現(xiàn)對焊接變形的校正。在具體的校正過程中，需要對車身的尺寸與精度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保校正后的車身尺寸滿足設(shè)計要求。與此同時，還要在焊接過程中應(yīng)用剛性固定工藝與反變形工藝控制車身的焊接變形，保證車身的尺寸。一般情況下，焊接變形校正工藝適合應(yīng)用在對局部焊接變形進(jìn)行校正的過程中，對于車身整體出現(xiàn)的焊接變形，則需要采取下料或裝配補償?shù)姆绞絹斫鉀Q。

3 結(jié)語

在汽車制造過程中，需要大量的應(yīng)用焊接工藝，而焊接過程中產(chǎn)生的焊接變形是困擾汽車制造企業(yè)的主要問題之一。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)計的合理性，嚴(yán)格控制焊接工藝，并對焊接變形進(jìn)行校正，實現(xiàn)對焊接變形的嚴(yán)格控制，保證車身尺寸滿足設(shè)計要求，提高汽車制造水平，促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展。