浅析焊接技术在汽车制造中的应用与前景
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摘要：本文主要从焊接技术的角度分析了其在汽车制造业中的应用情况，并分析了焊接技术当下的一些不足和需要改进的地方。同时，本文针对焊接技术的未来发展方向进行了探讨。
关键词：焊接技术；汽车制造；应用；前景
中图分类号： P755 文献标识码： A
一、前言
汽车制造业的发展和进步离不开焊接技术，因此，提高焊接技术水平是促进汽车制造业不断向前发展的主要动力之一。我国当下的焊接技术还有待于进一步提高，还需要对其中的技术进行研究和分析。
二、焊接技术在汽车制造中的应用现状
针对现代汽车车身轻量化，以及对车身品质、可靠性、安全性要求高的特点，加上高节拍生产，对车身结构和焊装工艺的要求也进一步提高，新材料应用和新焊接技术迅速发展，焊装几何尺寸精度提高，此外，世界上已普遍采用信息化工程技术开发车身焊装生产线装备，焊装生产线装备已实现了高度自动化，2012年我国汽车产销突破1900万辆，创历史新高，而且汽车行业形成了多品种、全系列的各类整车和零部件生产及其配套体系，为保持我国汽车工业的稳步、快速发展，我国于2009年提出了“汽车产业振兴计划”。
焊接技术在汽车制造业中应用广泛，根据电弧焊、切割焊、压力焊、钎焊等在焊接工程中的连接原理，焊接工程工艺可以分为电阻焊、电弧焊、特种焊、钎焊和氧乙炔焊五个类型。电阻焊在汽车制造中的应用方式主要有点焊、凸焊、缝焊、多点焊，应用在车身总成、车门、发动机盖、减震器阀杆、地板、油箱、行李箱盖、消声器、车侧围、前桥、零部件等诸多焊接方面。电弧焊主要有氩弧焊、埋弧焊、CO2保护焊、焊条电弧焊，应用于铝合金零部件、机油盘、车厢、厚板零部件、半桥套管、传动轴、千斤顶、后桥、横梁、后桥壳管等的焊接。特种焊主要是指摩擦焊、激光焊和电子束焊，这些焊接技术在汽车制造中主要应用于齿轮、车身底板、汽车阀杆、转向杆、后桥等的焊接。钎焊主要用于铜件、钢件、散热器以及硬质合金的焊接；氧乙炔焊则主要用在车身的补焊。目前，在汽车制造中点焊、钎焊、CO2保护焊的应用广泛。随着汽车制造业的不断发展，焊接技术在制造精度上的要求越来越高，以满足人们对汽车的质量需求。
三、汽车工业点焊工艺的创新发展
1、镁合金薄板点焊工艺
镁合金材料具有传热性能好、电导性能强劲的特点,其热传导系数比钢、铝等金属均大出许多,因此利用镁合金进行电阻点焊时应使用较大的焊接电流,当电流经过工件时其产生的电阻热会大量融化母材金属,并在较大的压力之下形成焊点连接。通过上述点焊的过程我们不难看出,镁合金薄板点焊主要包括焊接电流、时间及压力电极等三大要素,而其工艺则主要包括一般点焊与垫片附件工艺点焊两类。一般点焊不再赘述,后者的点焊工艺主要是在镁合金与铜电极两者中间设置尺寸一定、材料特定的工艺垫片,该工艺具有焊点面积大、直径大,接头易贯穿工件始终的特点,同时由于焊点较大,也易产生面积较大的空洞,这是由对接头的拉剪力不平衡造成的,我们可以采用适当增大电流下降的时间来解决这一现象。
2、SPCC钢与NdFeB永磁体的激光点焊
NdFeB稀土永磁材料是一种新型的复合材料,具有性能优越的磁能及环保性,因此在电子与汽车工业中得到了广泛的应用。同时由于其磁体本身具有较大的脆性,因此造成了其易碎、易破的脆弱一面。为了解决这一不良现状我们必须将其与一些刚性的材料进行保护连接,从而使点焊的工艺形成良好的焊接效果。SPCC钢与NdFeB永磁体的激光点焊过程主要采用UnitekMiyachiLW50A型脉冲Nd并采用YAG激光器作为激光点焊设备,可将最大脉冲能量设置为50J,并将最高峰值的功率控制在5 KW,同时采用固定搭接的方式,首先将装夹固定,然后采用激光器发射激光照射实现连接的过程。照射结束后还应对焊接形成的接头进行必要的磨制与抛光,可利用浓度为百分之四的硝酸酒精进行多余部位的腐蚀处理,并利用高效的电镜扫描仪器进行对接外观的勘察，测量其接头的硬度变化是否合理，提出可行性的接头强度处理建议。
四、车身焊接新技术
1、脉冲GMAW（P-GMAW）焊技术
脉冲GMAW焊是国外近几年发展起来的一种新型高效、高速焊接新工艺，容易与机器人配合，能充分体现高效化焊接的特点，实现机器人系统的空间可达性与焊接速度之间的协同和完美组合。P-GMAW电弧过程具有良好的稳定性，能有效保证焊缝质量的一致性，改善由于短路过渡焊接过程较低的热输入而造成的熔深不足。P-GMAW的射流过渡方式适用于薄板材料的高速焊接、钢或铝合金的车身框架的全位置焊接。在德国AUDIA8全铝合金车身框架结构的管状型材和结合点的焊接中，均大量地采用了P-GMAW的工艺。
2、等离子弧焊技术
由于激光焊接成本高昂，而且其对技术的要求非常严格，在国内大面积应用还存在较大困难，所以在某种程度上，我们可以研究等离子弧焊接，并将其应用于汽车企业。等离子弧弧柱温度高、能量密度大，所以对焊件的加热较为集中，且熔透能力强，在同样熔深下，等离子弧焊接速度比TIG焊高，从而可以极大地提高焊接生产效率。
3、激光-MIG复合焊技术
激光焊与电弧焊是两种不同的焊接工艺，前者是通过光纤将能量传输到工件上，而后者是通过弧柱传输能量。与电弧焊相比，激光焊的热影响区较窄，焊缝的深宽比高，焊接速度较快。但其焦点直径很小，所以焊缝“搭桥”能力很差。相反，电弧焊的能量密度比较低，加热面积大，但焊接速度相对较低。激光复合焊结合了这两种焊接技术的优点，使激光束和电弧同时作用于焊接区，从而获得优良的综合性能，不但改善了焊接质量和生产工艺，也极大地提高了效率成本比，为铝车身的焊接提供了一种全新的焊接工艺。此外，对于镀锌板的车身焊接，激光热丝钎焊是比较理想的选择，采用MIG焊电源预热填充焊丝，它与MIG复合焊的最大区别在于增加了一套软件。
4、机器人应用技术
按照在焊装车间的用途，可以将机器人分为:螺柱焊机器人、弧焊机器人、涂胶机器人、点焊机器人、装配及持件机器人和激光焊接机器人。点焊机器人是由机器人操纵各种点焊焊钳，实施点焊焊接。机器人可以操纵大型焊钳，对地板等零件进行点焊。具有焊点质量高，焊接速度快，质量稳定的优点。弧焊机器人是由机器人操纵弧焊焊炬，在进行仰焊、立焊等各种位置的焊接时非常方便。其可以通过传感器对焊缝进行跟踪，从而控制弧长。但此技术对零件匹配要求非常高，在零件间隙不均匀或者不平整的情况下，都会造成焊接缺陷。涂胶机器人是由机器人控制涂胶枪，对地板、车顶天窗、四门两盖、侧围和总拼调整工位进行折边胶、点焊胶、密封胶及减振胶得涂敷，这样对胶的流量控制比较精确，尤其适用于各种复杂的形状和空间位置的涂敷，且速度快、质量好。螺柱焊机器人是由机器人操纵螺柱焊枪，进行全方位的螺柱焊接，这样可以节省定位螺柱焊的导套夹具，精度高，工艺质量好。装配及持件机器人是由机器人抓取工件精确地装配到车身上，激光焊接机器人是由机器人操纵激光加工镜组，进行激光焊接，激光源可以采用CO2激光器或者YAG激光器，这对机器人的重复精度要求非常高。由于我国的劳动力成本远低于机器人的应用成本，因此，机器人的应用还不是很普遍，大多只是应用于人工劳动强度大和人工焊接质量难以保证的工位。
五、结束语
总而言之，我国汽车制造业必须要重视研究焊接技术，通过提高焊接技术水平来提高汽车制造水平，不断开拓焊接技术的新领域，不断研发新技术，从而为汽车制造业的发展奠定技术基础。
参考文献：
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