流水槽外觀連接工藝選型

楊德福　李雪豐　楊樹龍

摘 要：針對白車身后流水槽外露區(qū)域的連接工藝，通過對比點焊、激光釬焊、CMT Braze+、Arplas焊等工藝，從制造限制要求，單車制造成本，工藝優(yōu)缺點等方面分析，結(jié)合整車成本，外觀品質(zhì)及造型要求，形成后流水槽連接工藝的選型指南。

關鍵詞：后流水槽 點焊 激光釬焊 CMT Braze+ Arplas

The Selection of Connection Process for the Rear Drain Channel Appearance

Yang Defu Li Xuefeng Yang Shulong

Abstract：In order to improve the appearance quality of the rear drain channel area of the BIW， by comparing the spot welding， laser Brazing， CMT Braze+， Arplas welding， such as from the，manufacturing costs， MR requirements， technological advantages and disadvantages to analysis， combined with the vehicle cost and the appearance quality requirement， turn into the connection process selection guide.

Key words：Rear Drain Channel， Resistance spot-welding， laser Brazing， CMT Braze+， Arplas

1 引言

根據(jù)車身外觀焊點的定義等級，后流水槽區(qū)域?qū)儆诘诙庥^區(qū)，外露在此區(qū)域的連接工藝品質(zhì)直接影響到客戶的體驗度和滿意度。目前各主流車企在后流水槽區(qū)域使用的連接工藝各不相同，通過對比目前行業(yè)內(nèi)常用的連接工藝的優(yōu)缺點，形成統(tǒng)一的工藝選型指南，為新項目提供參考。

2 后流水槽區(qū)域連接工藝

2.1 點焊工藝

點焊工藝（圖1），利用電極對被焊工件施加一定的壓力，并通以電流，使母材熔化，形成熔核的一種連接工藝。

點焊是汽車行業(yè)應用最廣泛的連接工藝，但存在焊點壓痕較深，易扭曲，焊接表面美觀度差等缺陷，用作外觀面連接工藝，難以達到客戶的質(zhì)量要求。

2.2 激光釬焊

激光釬焊工藝（圖2），通過激光光束加熱焊絲并填充到焊縫中，利用熔化的焊絲實現(xiàn)零件連接的一種連接工藝。

釬焊時母材不熔化，僅釬料熔化，使得焊接熱影響區(qū)小，零件不易產(chǎn)生熱變形，可以獲得光滑的焊縫表面，使產(chǎn)品外觀更加美觀，車型豪華感強。

2.3 CMT Braze+

CMT Braze+工藝（圖3），屬于電弧釬焊的一種，以CMT電弧為熱源的釬焊工藝，采用低熔點的銅基合金焊絲作為釬焊材料，且作為電弧的一個電極，使用氬氣保護，焊接時母材不熔化而通過熔化的焊絲把兩種材料連接起來[1]。

CMT Braze+工藝，相比于激光釬焊工藝投資成本更低，使用其專利的氣體噴嘴，使得釬焊速度更快，同時可以獲得規(guī)整，干凈的焊縫。

2.4 Arplas工藝

Arplas工藝（圖4），采用平頭式電極帽，在極短的時間內(nèi)使用高電流快速熔化零件完成焊接，焊接熱變形和壓痕極小，因此，焊接完成后呈現(xiàn)出良好的表面質(zhì)量。

3 制造限制條件

3.1 點焊工藝

a.要求零件搭接寬度最小15mm;

b.要求焊接空間最小寬度52mm（圖5）;

c.受造型影響，此區(qū)域多數(shù)車型需要選用75°電極焊槍（圖6）。75°電極焊槍前期調(diào)試時間長，電極帽損耗大，外觀質(zhì)量不易控制，焊點易扭曲;

3.2 激光釬焊

a.要求零件搭接邊寬度最小8mm（圖7）;

b.對零件精度要求高，搭接間隙要求在0.3mm以內(nèi);

c.切邊線要求0.3-0.5mm（有在線引導系統(tǒng)，非風險項）;

3.3 CMT Braze+

a. 要求零件搭接邊寬度最小8mm;

b. 對零件精度要求高，拼接間隙要求在0.3mm以內(nèi);

c.切邊線要求控制在0.3mm以內(nèi);

3.4 Arplas

a. 要求產(chǎn)品搭接邊寬度最小6mm;

b. 不能焊接3層板。對于背門氣撐桿布置在Y向的車型，會存在三層板焊接的情況（側(cè)圍外板+氣撐桿加強板+流水槽），不能選用Arplas焊接工藝（圖8）;

4 單臺制造成本對比

4.1 設備成本

根據(jù)設備清單，年產(chǎn)量，折舊年限等因素，將設備投入費用折算成單車成本。按60JPH，6車型共線生產(chǎn)計算，經(jīng)過對比得出，點焊工藝的設備投資成本最低，激光釬焊工藝比點焊高約23%，Arplas工藝比點焊高約11%，CMT Braze+工藝比點焊高約8%。

4.2 占地面積成本

根據(jù)四種工藝的布局圖和面積折算公式，將占地面積折算成單車成本，其中點焊、激光釬焊、CMT Braze+成本接近，Arplas工藝占地面積最大，折算的單車成本最高。

4.3 運營成本

運營成本包含輔料成本和損耗件成本。

點焊工藝與Arplas工藝不需要輔料，只有電極等損耗件，運行成本低，兩種工藝運營成本接近。

激光釬焊有輔料焊絲;CMT Braze+工藝輔料有焊絲和保護氣體（氬氣），兩種工藝運營成本接近，成本比點焊工藝和Arplas焊接工藝高約10%左右。

4.4 人員投入

根據(jù)四種工藝的線體規(guī)劃，點焊、Arplas、CMT Braze+工位投入人員一致，激光釬焊工藝需要設置人工打磨工位，會比其他工藝多投入1名員工。

4.5 單車制造成本

單車制造成本=設備折算成本+面積折算成本+輔料成本+人員投入成本。

按60JPH，6車型共線生產(chǎn)計算，點焊工藝單車制造成本最低，激光釬焊成本比點焊工藝高約15%，CMT Braze+工藝比點焊工藝高約9%，Arplas比點焊工藝成本高約4%。

5 工藝優(yōu)缺點對比

5.1 點焊工藝

優(yōu)點：

a. 投資成本與設備維護成本低;

b. 對零部件精度要求低;

缺點：

a. 點焊工藝為雙邊連接工藝，多車型共線生產(chǎn)時，易受造型限制，設備共用難度大，同時對側(cè)圍外板與流水槽的搭接角度限制性較大，不易滿足產(chǎn)品需求（圖9）;

b.焊接后外觀質(zhì)量不好，焊點壓痕深，易扭曲;

5.2 激光釬焊

優(yōu)點：

a.焊縫美觀，車型豪華感強;

b.激光釬焊工藝為單邊連接工藝，在多車型共線生產(chǎn)時，更容易滿足造型的需求;

c.技術應用廣泛，雖技術難度大、專業(yè)性強，但調(diào)試隊伍成熟;

缺點：

a.投資成本與設備維護成本高;

b.易出現(xiàn)氣孔、焊縫塌陷問題;

c.焊后需對焊縫進行打磨處理;

d.需建立單獨的焊接房;

5.3 CMT Braze+

優(yōu)點：

a.設備成本低;

b.激光釬焊工藝為單邊連接工藝，在多車型共線生產(chǎn)時，更容易滿足造型的需求;

缺點：

a.需要對鈑金表面進行除油處理;

b.根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，焊接質(zhì)量不如激光釬焊，焊后需進行打磨處理;

c.清槍時間>15s，且需要專用清槍設備（超聲波清槍）;

d.切邊線公差沖壓只能控制在±0.5mm，不能滿足工藝要求，建議配備在線引導系統(tǒng);

5.4 Arplas工藝

優(yōu)點：

a.焊點外觀質(zhì)量較美觀;

b.技術成熟、應用廣泛、較易調(diào)試;

缺點：

a.工序數(shù)量多，占地面積大;

b.Arplas工藝為雙邊連接工藝，多車型共線生產(chǎn)時，易受造型限制，設備共用難度大，同時對側(cè)圍外板與流水槽的搭接角度限制性較大，不易滿足產(chǎn)品需求。

6 結(jié)論

基于成本和外觀質(zhì)量綜合考慮，在項目同意使用點焊工藝時，建議首選點焊工藝。

推薦理由：

a.點焊工藝成本最低，工藝成熟度最高;

b.新車型導入時，點焊工藝可以根據(jù)不同工廠約束條件更改為其他工藝，線體改造量小。

從外觀質(zhì)量考慮時，激光釬焊的焊縫最美觀，在單車成本允許的情況下可優(yōu)先選用。

從產(chǎn)品造型約束的程度考慮時，激光釬焊和CMT Braze+工藝對造型的限制較小，建議優(yōu)先選用。

參考文獻：

[1]林三寶，宋建嶺.電弧釬焊技術的應用及發(fā)展[J].焊接，2007（4）：19-21.