汽車零部件焊接工藝的探討

摘 要：近年來，隨著人均物質生活水平的顯著提升，人均汽車保有量急劇增加，大大促進了我國汽車工業的快速發展，相應帶動了汽車主要零部件焊接工藝的創新和完善。焊接工業作為汽車制造技術中較為典型的工藝技術之一，在汽車零部件制造中應用范圍較廣，對于汽車整體品質好壞具有十分深遠的影響。尤其是在科學技術水平不斷提升背景下，如何能夠應用更加先進的焊接工藝成為當前首要工作內容?；诖耍恼轮饕推嚵悴考附庸に嚨奶接戇@一論題進行分析。

關鍵詞：汽車;零部件;焊接;工藝

一、 汽車零部件及焊接工藝相關概述

（1）焊接作為汽車及零部件制造中重要的一道關鍵性工序，其工藝已被廣泛應用于汽車及零部件生產的各個環節。無論是汽車車身、車廂、車架以及發動機排氣管、底盤等關鍵性部件都需要采用焊接技術來起到固定、連接和保護的作用。根據汽車及零部件的使用要求、制造工藝、質量和安全要求以及成本的考慮，需要選擇適合的焊接工藝，常見的如氣體保護焊焊、激光焊、電阻焊等。（2）汽車零部件焊接工藝是一個十分復雜的工藝技術，其質量和水平的高低主要涉及以下方面的研究：①變形工程。通過優化裝配工藝，降低縫隙閉合力，減少夾具力的偏差。②焊接工程。要提升焊接質量，必須優化其服役特性。其主要可通過合理控制冷卻速率，微觀組織和硬度對整體材料和結構特性的影響。比如，過高的冷卻速率會產生不合格的馬氏體，過低的冷卻速率又會導致表面粗糙，過高的硬度可能會導致裂紋和服役失效的出現。③應力工程。為了加強焊接結構的疲勞性能和改善焊接質量，需要針對圍繞連接處局部殘余應力和焊接結構整體應力進行合理控制。④溫控工程。此點主要要求避免焊接熱效應而導致易損敏感設備的失效。

二、 汽車零部件焊接工藝的探討

（一）汽車零部件激光焊接工藝

1. 其主要是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種精密高效焊接工藝。

按照其原理可分為激光深熔焊接和熱傳導焊接。前者主要采用連續激光光束完成不同材料的連接，其與電子束焊接的冶金物理工程大致相同，即能量轉換機制是通過 Key-hole 結構來完成。激光 key-hole 和圍著孔壁的熔融金屬跟隨前導光束行進速度而向前移動，其充填著小孔移動后留下的空隙并隨之冷凝，從而形成焊縫。

2. 工藝優缺點。其優點：（1）不需要使用電極沒有電極污染，且無須與加工件接觸，能減少激光設備的損耗;（2）加工件可以放置在相對密封的空間;（3）可焊接材料種類多樣，同時，可焊接各種異質材料;（4）可通過軟件控制進行智能化、高速、標準化焊接;（5）可有效焊接薄板和細直徑線材，不會出現回熔問題;（6）可以切換裝置將激光束傳送至多個工作站。

3. 汽車焊接加工的工藝品質直接決定了整車的外觀水平，當代的車身制造已轉變為由軟件程序控制并運用先進制造技術對板材進行套裁與套用，并利用激光焊接工藝完成半成品成型。采用此工藝，其焊接所形成的焊縫轉接平整，能較大程度減少零配件和結構件的數量，從而減輕車身重量。同時，還能提升車身的尺寸精度和抗腐蝕能力，確保整車的安全性、穩固性?？梢?，激光焊接技術在汽車制造業中的應用已非常成熟，加大對其工藝的技術研發力度，實現其技術的進一步提升和拓展，促進汽車制造產業有更好的發展。

4. 激光焊接工藝能為齒輪箱體類零部件的加工節省大量的原材料，提供更緊湊、牢固的結構，同時，還能減少制造工序，使質量控制更精準，生產效率也同步得到提升。其工藝主要應用在底盤、變速齒輪、傳動軸、散熱器、離合器等生產制造和裝配中。

（二）汽車零部件電阻點焊工藝

1. 一般乘用車車身的焊接點多達 4000 個，分布在整個車身，故其焊接質量和水平直接關系到汽車的質量和安全，對車輛后續的維護保養以及使用壽命都有較大的關系。電阻點焊工藝其工作原理主要是利用電流通過金屬產生電阻，并達到通過電阻的熱熔化將所需焊接的物件間原子相結合的目的。這個過程需要不斷地學習和熟練才能達成良好的焊接效果。同時，應將標準焊接裝配的間隙控制在 0.7mm 左右，否則容易造成焊接處變形等缺陷，從而影響產品質量。

2. 此工藝不需要使用焊條、焊絲等填充金屬，焊接加熱時間短，焊接時熱影響區域較小，應力變形也相對較小。同時還具有焊接無噪聲、有害氣體的產生、焊接后無須熱處理和校正工序，其成本較低且操作難度不高，能較好地滿足焊接工藝自動化的需要。

（三）汽車零部件凸焊工藝

1. 其是一種能同時進行多點焊接的高效工藝，可用于取代電弧焊與咬接。其需要事先在焊件上加工出凸點或找到能使電流集中的倒角作為焊接時的接觸部位，此方式有利于焊件表面氧化膜壓破，減小點焊中心距，故可一次性完成多點焊接，極大地提升了效率，并減少焊接處的彎曲變形。在汽車車身上，一般是將有凸點的螺母焊接在薄板上，這樣裝配時只需擰緊螺栓即可。此工藝主要適用于焊接低合金鋼和低碳鋼的沖壓件，最佳厚度應控制在 1-3mm，才能確保其焊接質量。

2. 凸焊的優缺點。其優點：（1）效率高，能同時對多個焊點進行處理;（2）焊接速度快，且除電力外無其他消耗;（3）可用于無法使用 RSW 連接的金屬上或防泄漏的接頭上。其缺點主要有：焊件的對準和凸起的尺寸必須控制在公差范圍內，否則會影響焊點質量;凸起的分布受限于電流的分流路徑。

（四）汽車零部件縫焊工藝

1. 其主要是指焊件在兩個旋轉的盤狀電極間通過，形成一條焊點前后搭接的連續焊縫。它采用圓盤形電極，與焊件做相對運動。其主要應用于汽車油箱部件。

2. 其質量影響因素主要如下。（1）焊接電流。它的大小決定了熔核的焊透率和重疊量。在焊接低碳鋼時焊透率控制在 50%左右為佳;如果焊接電流超出定值不但不會提升接頭強度，而且還可能會造成焊縫燒穿、壓痕過深等缺陷，此點是需要特別注意的。（2）電極壓力。壓力不足容易造成縮孔，而壓力過大會造成滾盤的過度損耗而出現變形。（3）焊接時長。其主要通過焊接時長來控制熔核尺寸，通過冷卻時間來控制重疊量。若采用較高的焊速時，其焊接與休止時長應控制在 4∶1。（4）焊接速度。焊接速度的選擇與焊件材質、厚度以及焊縫強度和質量等因素相關。一般在焊接不銹鋼和有色金屬時，必須采用較低的焊速，從而形成致密性較高的焊縫;甚至還需要采用焊速更低的步進縫焊，其熔核形成的全過程均在滾盤停止的情況下進行。

（五）汽車零部件二氧化碳焊接工藝

1. 此工藝主要用在汽車制造的手工焊接部分，比較適合全方位焊接。為了確保焊接效果必須選擇優質的焊機和焊條，同時設定相應的參數盡量減少飛濺程度。由于二氧化碳成本較低，而且此工藝形成的焊縫質量也較高，故被大量的運用在汽車及零部件領域中。

2. 其優點主要如下：（1）此工藝具備成熟度相對較高，且成本大約只有焊條電弧焊成本的一半左右;焊接效率是焊條電弧焊的 3 倍左右。（2）此工藝便于操作，同時不易受到焊件厚度的影響，而且還可以進行全方位焊接及向下焊接，主要用在汽車車架、車廂、后橋等部件的焊接。（3）因其焊縫氫、氮含量較少，而具有較高的抗裂性。

（六）汽車零部件復合激光焊接工藝

1. 其具有激光高速焊接時電弧焊接的工藝穩定性。其工藝上能確保鈑金件長焊縫平順。同時，還能夠較好的完成較大縫隙以及較深焊縫熔深，且焊接過程中不會出現焊縫背面下垂的情形，還可通過添加輔料對焊縫晶格組織施加影響，其焊縫具有更佳的機械性能。

2. 此工藝準備工作和事后處理工作量相對較小，工藝特點突出，且焊接過程穩定性良好，能較大幅度提升各種材料的焊接性能。其適用范圍廣、生產效率高且工時較短，但其設備相對昂貴，且焊接前需要先通過試焊，對焊炬的兩個熱源的夾角進行合理控制，若出現過大夾角，則容易導致焊縫過寬、焊不透等缺陷，從而影響焊接質量。

三、 結語

綜上所述，汽車零部件的品質高低直接是影響整車品質的關鍵所在，這就需要汽車零部件生產和制造中，能夠結合實際情況，選擇更為合理的焊接工藝，有效提升汽車整體安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]牛興霞，劉永成.汽車零部件激光焊接工藝的計算機模擬及試驗分析[J].鑄造技術，2016，37（5）：1023-1028.

作者簡介：王偉，上海和達汽車配件有限公司煙臺分公司。