基于CMT焊接技術在汽車全景天窗中的應用研究

李艷鵬 郭松亮 楊焱 邢文濤 李琦

摘 要：為適應新車型天窗結構開發，解決傳統弧焊焊接時容易造成的焊接變形大、焊縫氣孔、裂紋等缺陷，在新車型全景天窗頂蓋結構開發中采取CMT焊接工藝。文章重點針對CMT焊接原理進行分析，通過現場實踐驗證工藝焊接參數對焊接質量的影響，設置合理焊接參數，滿足焊接質量要求。

關鍵詞：CMT焊接;氣體流量;工藝參數

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）19-190-03

Research on Application of CMT Welding Technology in Panoramic Skylight

Li Yanpeng， Guo Songliang， Yang Yan， Xing Wentao， Li Qi

（ Chery Commercial Vehicle （Anhui） Co.， Ltd.， Henan Branch， Henan Kaifeng 475000 ）

Abstract： In order to adapt to the development of new model skylight structure， to solve the defects such as large welding deformation， weld porosity， crack and so on， which are easily caused by traditional arc welding， CMT welding technology is adopted in the development of new panoramic roof structure. This paper focuses on the analysis of CMT welding principle， the influence of welding parameters on welding quality is verified through field practice， and reasonable welding parameters are set to meet the requirements of welding quality.

Keywords： CMT welding; Flow rate; Process parameters

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-190-03

1 引言

隨著人們對生活品質的逐步追求以及汽車制造技術的發展，大眾對汽車市場的需求也向高端平民化、個性化發展，一些之前只會出現在高端豪華車的配置開始普遍應用在各級別車型，“全景天窗”無疑就是最具代表性的一項新技術。同時也隨著消費者需求及廠家造車理念的變化，全景天窗的尺寸也在逐步向大尺寸發展，從表1中列舉的幾種目前市場主流車型天窗尺寸的對比數據中也可窺探一二。

與此同時，大尺寸天窗對車身提出了更高的技術要求：①車身天窗安裝板的強度要求;②車身天窗安裝板的尺寸精度要求;③車身天窗安裝板的成本要求。因此，通過對全景天窗連接技術的研究，引入了CMT冷金屬過渡焊接技術（Cold Metal Transfer），CMT由熱輸入量小、變形小、無飛濺等優點，使它在廣泛應用在各個領域，更是突破傳統MIG/MAG技術在1mm以下的薄板應用“禁區”，有效解決薄板焊接技術難題[1，2]。

2 CMT焊接原理及特點

CMT冷金屬過渡焊接技術（Cold Metal Transfer）是在鋼與鋁的焊接技術和無飛濺起弧的基礎上開發的一種熱輸入量小、變形小、無飛濺的新型焊接技術。CMT焊接幾乎低至極限的熱輸入量，當短路電流產生，焊絲回抽實現在無電流狀態下熔滴過渡并使得熔滴過渡無飛濺，因為整個焊接過程在冷熱交替中快速循環往復，使得可以實現0.3mm以上超薄板焊接。

CMT焊接的熔滴過渡形式同時造就了其高效率，CMT焊接電弧一個循環周期大約為14ms，每秒鐘可產生70余次電弧高頻率運動。電弧每一次引燃，電弧就被重新被修正一次從而保證電弧的穩定性，在焊絲伸長或焊接速度變化情況下，焊接電弧同樣能夠保持一致。這個特點就保證了CMT焊接電弧的穩定性，電弧穩定性及焊接質量對焊接速度的變化適應性比較強，同時也有效降低了操作者的技能要求。

選取同等材質板材進行焊接，具體參數如表2所示，CMT與傳統MIG/MAG焊對比，CMT焊以更低的熱輸入量，有效保證了焊縫的均勻一致性，且焊縫飛濺極少，焊縫表面質量較好，如圖3所示。并且研究表明CMT焊接的熱輸入量對比普通MIG/MAG焊要降低20%～30%，較低的熱輸入也使得焊接引起的鈑金變形大大減小[3]。

3 CMT在全景天窗焊接中質量分析與控制

結合目前市場主流的全景天窗連接方式，主要集中在電阻點焊工藝、機器人包邊工藝、膠黏工藝幾個方面，奇瑞商用車CX62項目頂蓋與天窗安裝板首次采用CMT焊接工藝，與傳統幾個連接技術相比，采取CMT焊接的自動化程度、生產效率、產品質量等方面有了明顯提升，詳見表3。

CMT焊接質量受到的影響因素眾多，例如常見的焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊絲伸出長度、機器人焊接角度、機器人焊接軌跡等。隨著焊接電流.電壓的增加，焊縫的寬度和深度會明顯增加，當電流增加至一定程度，會出現燒穿、氣孔等缺陷;隨著焊接速度的提高，焊縫直徑越小;焊絲伸出長度和焊槍焊接角度直接影響焊接過程穩定;因為頂蓋與天窗安裝板為搭接配合關系，零部件的一致性狀態發生改變直徑影響焊接過程的一致性，因此采取合適的焊接軌跡可以有效的提高板件配合引起的焊接缺陷，很大程度上提高焊接對板件匹配的容錯能力[2，4，5]。

同時，保護氣體流量在CMT焊接中也起到至關重要的作用，這個也是往往最容易被忽略的一項參數。在確保電流設定在85A、電壓11V、焊絲伸出長度10mm、焊接速度80cm/min條件下，對氣體流量進行現場實驗驗證，隨著保護氣體流量的增加，焊縫的寬度會隨之變寬，當氣體增加至一定程度時寬度趨于穩定，氣體流量過大，會造成焊縫中出現氣孔。焊縫寬度及單臺車焊缺（焊縫總數30個/單車）變化趨勢如下圖4所示。

結合現場大量的工藝分析與實驗表明，氣體流量大于25 L/min時缺陷個數明顯開始下降，焊縫寬度呈現上升趨勢，當達到35 L/min以上時，缺陷個數及焊縫寬度區域穩定，再增加流量會造成焊縫氣孔等缺陷產生。結合CX62項目實際要求，針對頂蓋與天窗安裝板的焊接參數設定如表4所示。

4 結語

通過對頂蓋全景天窗CMT焊接技術的研究，結合新項目開發過程中參數調試及實驗驗證，通過設置合理的工藝參數，在保證較高生產效率的前提下，有效保證焊接質量，使得CMT焊接技術在汽車大尺寸全景天窗連接中得到很好的應用。

參考文獻

[1] 譚立勇.汽車CMT焊焊接質量分析與控制[J].機電技術，2018（10）： 58-60.

[2] 李琳.超高強鋼薄板CMT焊接工藝研究[J].建設機械技術與管理， 2013（12）：91-97.

[3] 袁紅昆.CMT與MIG 鋁合金焊接工藝對比[J].鋁加工，2018，1（240）： 56-58.

[4] 徐國建.薄板鋁合金的CMT焊接工藝[J].沈陽工業大學學報，2018， 40（6）：640-641.

[5] 劉強.送絲速度對6061鋁合金CMT焊接接頭性能的影響[J].熱加工工藝，2016，45（17）：222-224.