探究汽車制造中機械焊接質量提升策略

吳式勝 徐澤家 雷燕紅 王澤楷 范斯琦

摘 要：隨著我國居民生活水平的持續提高，汽車已經成為人們日常生活不可或缺的重要出行工具，而這也是我國汽車制造業得以快速發展的前提條件?，F如今，汽車生產制造中的機械焊接技術，逐漸向著多元化方向發展，氣體保護焊接、電阻焊接、高能束熱源焊接等應運而生，促使汽車生產制造的效率和質量得到保障。為了提高焊接質量，文章針對汽車制作中的機械焊接質量提升策略進行分析。研究表現，相關人員需要重點關注焊接前的預熱、確定坡口方式以及焊接熱處理等要點。機械焊接技術往往會受到零件、裂縫、焊鉗電極以及焊接參數等多種因素的影響。為降低影響、提高質量，相關人員需要持續完善焊接技術，同時，對于焊接裂縫進行管控，并合理優化焊接的工作環境，優化焊接工藝，確保機械焊接技術能夠發揮應有的作用。

關鍵詞：汽車制造 機械焊接 質量提升

我國汽車制造業有著較為廣闊的市場發展前景，為了滿足不同用戶在汽車產品功能方面提出的個性化需求，汽車制造環節中的機械焊接技術應用成為諸多企業關注的核心。機械焊接本就是汽車產品生產制造過程中不可或缺的重要內容，當下的機械焊接技術也逐漸向著多元化方向發展，汽車制造質量和效率都能夠得到保障。但在目前較為激烈的市場競爭環境下，汽車制造企業必須就影響機械焊接技術應用的相關元素深入進行研究，并在創新相關技術的同時，從裂縫控制、焊接技術完善等層面出發，保障技術的應用效果能夠達到預期?；诖?，文章通過研究汽車制造中的機械焊接技術應用影響因素以及對策，為該項技術的創新和普及提供參考。

1 汽車制造中常見的機械焊接技術

1.1 氣體保護焊接

在當下汽車生產制造過程中，氣體保護焊接是最為常見的一項機械焊接技術，其中又以二氧化碳焊接和氬弧焊為主。二氧化碳焊接方法主要是在機械焊接的過程中由生產人員選擇成盤焊絲，在先后經過送絲機構以及焊槍、軟管等多臺設備之后，從導電嘴送出的一種焊接方法[1]。焊接和焊槍上分別分布著二氧化碳焊接過程中的兩個電源輸出端，在焊絲焊接接觸之后便會產生相應的電弧。隨著高溫的持續影響，金屬便會出現局部熔化的現象，最終滴落到熔池之中。此外，二氧化碳氣體是按照一定的流量和壓力使用以及排放，通常都會從焊槍的噴嘴中直接噴出形成對應的保護氣流，保障熔池和電弧區能夠和空氣之間彼此隔離，熔池金屬也會不斷凝固最終形成焊縫。與傳統的電弧焊方法相比，二氧化碳焊接在生產效率、成本投入等方面的優勢變得更加明顯，并且在完成機械焊接之后，不需要進行清渣操作，能夠幫助相關人員及時進行監視和控制。但實際上，這種機械焊接方法如果使用的電流較大，很容易導致表面焊接成型較差，存在一定的飛濺現象。對于容易氧化的各種有色金屬材料，不能使用二氧化碳方法進行焊接。

氬弧焊是指在機械焊接的過程中，送絲機將焊絲持續不斷地投入到焊槍內，隨后與CONTACT TIP產生接觸，并在電流經過之后，保障在電極和母材之間能夠產生相應的保護氣，以此對進行ARC 及焊接區保護而產生的一種焊接技術。氬弧焊一般是包含非熔化極和熔化極兩種，通常會用于高合金鋼以及有色金屬的焊接工作，為了進一步改善在焊接過程中的成型條件，并避免出現大規模的飛濺現象，在生產加工過程中可以選擇使用混合氣體保護焊方法。

1.2 電阻焊接

電阻焊接作為常見的機械焊接方法，在汽車生產制造過程中，需要在等待焊接母材的接觸部位提供相應的電流，以電阻發熱方法完成焊接部位擠壓，可以在較短的時間內通過較高的電流完成焊接工作，接觸面已有的接觸電阻能夠瞬間形成焊縫。在電流持續通電后的一段時間內，能夠對各項組件進行加壓結合。電阻焊接技術在作業速度、批量生產以及熱集中性、熱損失低等方面都有著明顯的優勢。在汽車生產制造的過程中，該項技術無法進行非破壞性檢查，將會對焊接部位的具體位置以及焊接形狀產生明顯的影響。點焊又是其中最具有代表性的技術，在點焊工作開展時，焊接材料可以利用上下電極進行對正加壓，工件接觸變得更加緊密，隨后通電。因為工件之間的接觸位置存在著較大的電阻，在加熱過程中溫度會迅速升高，從而出現金屬熔化的現象，以此為基礎形成焊核。在電流斷開之后，壓力依舊會持續加大，熔核就會出現結晶凝固的現象，焊點的組織有著明顯的致密性特征。同時，電極與工件接觸位置的熱量會憑借銅極自身的良好導熱性逐漸消散，意味著在上下電極升溫過程中存在一定的限制[2]。

1.3 高能束熱源焊接技術

目前高能束熱源焊接技術在汽車生產制造加工的過程中，一般都會將激光和電弧焊接方法聯合使用。激光焊接在汽車生產制造的過程中，焊縫較窄且分布較深，電弧焊接技術形成的焊縫寬而淺，意味著激光焊接技術需要投入較多的成本，二者的科學組合應用，能夠明顯提高機械焊接的工作效率。在激光以及電弧復合加熱焊接技術應用的過程中，要求相關人員針對熱源夾角盡可能地進行控制，并維持在較小的范圍內[3]。此外，焊炬也需要滿足激光以及雙電弧電源結合的實際需求。目前這種焊接技術方法通常會在4～8mm厚度的鋼結構焊接工作中使用，用于汽車部件生產以及鋁合金的焊接。同時，在機械焊接過程中，激光焊接技術的應用，能夠在各零部件的摩擦表面形成良好的重熔復合層，部件自身的耐磨性明顯提升。

2 汽車制造中的機械焊接技術應用要點

2.1 焊接前預熱

用于汽車生產制造的機械焊接技術，為了發揮已有的作用，并全面提高焊接工作質量，焊接前預熱工作是必不可少的環節，生產人員也需要結合碳鋼焊接需求合理調整預熱標準。生產人員為了保障汽車生產制造過程中的機械焊接工作能夠滿足既有標準的要求，在全面落實預熱工作的同時，要對焊接零部件表面進行處理，同時要準備好相應的焊接工作環境以及設備。在科學預熱之后，焊接材料能夠滿足焊接工作實際溫度需求，避免出現變形以及裂縫的問題[4]。表面處理則是能夠將焊接件表面存在的氧化層以及污垢全方位清除，焊接工作質量也能夠得到保障。工作環境和設備準備工作則能夠避免在機械焊接過程中出現環境污染的現象，同時焊接設備的質量也能夠得到保障。

2.2 坡口方式確定

目前在汽車生產制造的過程中，機械焊接工作在不同零部件焊接方面形成了較為嚴格的焊接要求，生產人員需要結合制造工藝方面的差距，選擇相對應的焊接技術。在焊接材料厚度控制在4mm以內的情況下，要對材料焊接過程中存在的坡口有效進行處理。坡口處理的質量對于焊縫金屬的需求量以及焊縫碳元素含量都會產生明顯的影響，在汽車生產制造過程中，生產制造企業想要有效地控制裂縫問題的發生概率，需要以焊接工作的要求為基礎，從U型和X型的坡口方式中合理選擇，以此為基礎落實機械焊接工作[5]。

2.3 焊接熱處理

在汽車生產制造過程中，機械焊接之后的熱處理將會直接影響到各零部件以及汽車產品的焊接強度和質量，熱處理工作開展的最終目標便是對溫度和時間這類參數進行管控，確保焊接材料的組織結構以及性能能夠得到改善，避免在出現較大焊接殘余應力的同時，確保材料的焊接強度明顯提高?？傮w看來，退火、正火、淬火、回火是最為常見的熱處理方法，退火能夠有效地降低材料焊接過程中存在的殘余應力，而正火能夠保障焊接材料的硬度和強度符合相關標準的要求，淬火同樣能夠保證焊接材料在強度和硬度方面得到提高，回火則是能夠避免在淬火后出現材料變脆的現象，材料自身的韌性水平明顯提高。

3 汽車制造中的機械焊接技術應用影響因素

3.1 零件因素

目前機械焊接技術通常會用于汽車零部件的生產加工，但實際上在外界裝卸溫度等多種因素的影響下，一般都會出現焊接的飛濺和穿板這類問題，故此在機械焊接工作中要求相關人員針對零部件的相關質量全方位進行監督，并控制工件自身的尺寸，在合理去除零部件表面異物的前提下，避免出現飛濺的現象。

3.2 裂縫因素

在機械焊接過程中，如果熔渣處理工作落實不到位，通常會出現焊接材料分離這類現象，也就是常見的裂縫問題。裂縫問題的存在與焊接溫度數值控制不到位以及壓力數值不滿足相關標準要求等方面有著密切的聯系。如果焊接設備自身存在著較大的剛度或者是固化速度明顯提高同樣也會帶來裂縫問題。這些裂縫意味著在汽車生產或者是運行過程中會出現裂縫持續擴張以及出現新裂縫的問題，直接拉低汽車的運行性能以及安全性。

3.3 焊鉗電極

目前在汽車生產制造過程中，機械焊接技術的應用會因為生產廠家在綜合考量生產成本以及導電性能等因素的前提下，使用以銅為原料生產的焊夾電極。在機械焊接過程中，電極對于電流輸出的沖擊影響較為嚴重，正因如此要合理選擇電極頭材料。部分廠商為了提高經濟利潤水平，通常都會以銅材作為主要的電極，意味著使用年限明顯縮短，并且焊接工作的質量也會受到影響。此外，這類焊夾電極的持續使用，必然會出現電機頭直徑不斷增大的問題，必須開展定期維修以及保養工作，一旦出現故障問題要立即進行替換。在替換過程中，如果電極尚未有效進行調理，很容易影響到最終的散熱效果，故此在電機安裝更換的過程中要對其位置進行調整，保障散熱效果能夠符合預期要求。

3.4 焊接參數

在機械焊接工作中的電壓以及電流這類參數會對焊接工作的最終結果產生明顯的影響。尤其是在汽車大批量生產制造的過程中，因為焊接設備正在不斷增加，如果一直使用維持不變的傳統功率，車間電壓狀態將會受到明顯的影響，也不利于汽車產能的整體提高。正因如此，要求汽車生產制造廠商在產品批量加工生產的過程中，對于生產車間內的供電設備實時進行監測以及調整，通常都會利用電纜輸送焊接設備的電流，電纜使用的是銅絲導電原理，而銅絲則會因為使用次數逐漸增加而出現老化問題，輸出功率明顯下降，要求相關人員對于電纜的質量嚴格進行檢查，更換其中存在質量問題的電纜部分。

4 汽車制造中的機械焊接技術應用保障措施

4.1 焊接技術完善

焊接技術水平以及工作步驟都會對機械焊接工作的質量產生直接的影響，在汽車生產加工制造的過程中，各環節都必須符合焊接標準以及相關程序的要求。生產廠商要對各項作業程序不斷進行調整，機械焊接技術本就帶有明顯的復雜性特征，與之相對應的作業內容也變得更加復雜，任何一道工序出現問題都會對整體的焊接工作質量產生影響。故此，企業在焊接技術改革發展的過程中需要建立企業專屬的焊接系統，并根據不同型號的汽車生產要求形成相應的操作流程，邀請行業專家提供指導，避免出現各種錯誤操作現象[6]。此外，企業也需要針對機械焊接技術全方位進行宣傳和教育，保障工作人員能夠在思想上和行為上對于機械焊接技術的應用給予關注，確保生產操作能夠符合企業的規范要求，配合企業內部機械焊接工作的全流程監控，從根源上提高汽車產品焊接的質量。

4.2 裂縫控制

裂縫作為直接影響機械焊接工作質量以及效率的重要因素，必然也會帶來汽車的結構性損傷問題。在機械焊接技術應用的過程中，要求生產制造廠商對于裂縫問題嚴格進行把控，考慮到在汽車焊接生產的過程中，焊接材料、焊接部位、焊接技術等方面的差異較為明顯，相關人員必須結合材料的截面形狀、焊接工作難度，就焊接位置合理布置以及調整。在正式開展機械焊接工作之前，需要就相關材料的質量全方位進行檢測，避免在焊接過程中出現裂縫缺陷這類質量問題，保障機械焊接所用的材料、方法和質量都能夠符合標準規范的要求。

4.3 焊接工作環境改進

機械焊接所處的環境對焊接的質量以及汽車產品的生產效率都會產生明顯影響。焊接環境方面存在的差異導致在機械焊接過程中會存在不同的問題，故此在機械焊接技術應用過程中，要求生產制造廠商針對焊接工作環境進行調整，尤其是集中在溫度濕度等參數方面。在機械焊接生產過程中，外界的環境溫度數值要控制在20℃以下，如果外界溫度數值過低，會出現金屬加速冷卻的問題，直接影響到焊縫的最終質量。此外，在焊接工作環境中，空氣水分含量也需要進行調整，一般焊接環境的水分含量要控制在90%以內，避免對最終焊接工作質量產生影響。

4.4 焊接工序持續完善

生產制造廠商要以機械焊接生產的質量要求為基礎，針對機械焊接工序全方位進行調整，考慮到機械焊接工作的相關內容變得越發復雜，并且工序數量明顯增加，生產制造廠商要利用制度方法對機械焊接工序進行規劃調整，以此為焊接工作提供必要的制度約束，避免在焊接操作過程中出現順序混亂的問題。生產制造廠商在對焊接工序進行調整之后，要向生產人員進行普及和教育，并保障相關人員能夠在思想上關注焊接工序的優化以及調整，在提高焊接操作規范性的同時，配合內部檢測機制的建立，嚴格遵照已有的質量標準對焊接產品進行檢測，從源頭上控制焊接問題的發生。

5 總結

目前在我國汽車生產制造過程中，機械焊接技術應用變得更加普遍，并且已經出現了自動化、多元化發展的現象，能夠有效地減少汽車生產制造過程中的人力資源投入，同時工作效率明顯提高。在機械焊接工作中，為了進一步提高焊接的生產效率和質量，要求相關人員就零件、裂縫等多種因素帶來影響深入進行分析，在持續改進焊接工作環境以及生產流程的基礎上，持續完善焊接技術，并對生產參數不斷調整，控制裂縫問題的發生，全面提高機械焊接的效率以及汽車產品的整體質量。

參考文獻：

[1]李志鵬.汽車制造中機械焊接質量的提升策略研究[J].時代汽車，2023（05）：133-135.

[2]高飛，曹振.自動化焊接技術在機械制造中的應用策略[J].內燃機與配件，2021（21）：200-201.

[3]徐浩.機械制造工藝與精密加工技術分析[J].集成電路應用，2020，37（07）：102-103.

[4]戴斌.現代焊接技術在汽車制造中的運用[J].汽車實用技術，2020（04）：182-184.

[5]潘建忠.論金屬焊接在汽車工業中的實際運用[J].世界有色金屬，2017（23）：268+270.

[6]韓景春，郭佳.數字化、智能化助力汽車工業快速發展[J].金屬加工（冷加工），2017（20）：20-21.