POLO車身制造中的焊接技術

   轎車的白車身幾乎都是由板金件構成的，所以用于連接金屬材料的焊接就成了其主要的加工工藝。而白車身結構的復雜性決定了焊接工藝的多樣性。在上海大眾POLO新車型的焊接過程中，通過合理運用激光焊、點焊、MIG焊、螺柱焊、螺母凸焊、壓鉚焊等多種焊接技術，使其質量得到可靠保障。

激光焊

1、激光焊在車身上的主要應用激光焊和激光釬焊由于具有焊縫外形美觀、穿透力強、熱影響區小、母材燒損少、效率高和焊接強度高等優點，近年來被廣泛應用于轎車生產中。目前激光焊不僅被應用于單件成型的焊接，也被大量應用在車身的總成焊接中（圖1、圖2）。激光焊最先是在Passat車型的焊接中取得了成功。在焊接Passat車型的前后縱梁等沖壓單件時，采用了不同板厚材料對接后再沖壓成型的技術，不僅達到了不同承載采取不同板厚的設計要求，而且由于零件一次沖壓成型，免去了多個沖壓零件拼焊所造成的積累誤差，大大提高了零件的尺寸精度。同時由于減少了部分車身的拼焊而降低了制造成本，并在一定程度上降低了車身重量；激光焊取代通常的點焊及銅釬焊用于Passat車頂與側圍的拼焊，解決了車頂漏水的問題，提高了車身制造精度，并大大節省了返工時間；激光釬焊技術用于后蓋外板上下板間的拼焊，解決了后蓋外板形狀復雜給沖壓帶來的困難。

在POLO車型的前后縱梁、B柱、前地板、四門內板等零件的焊接中，也采用了不同板厚材料激光焊后一次沖壓成型的技術；在車身總成焊接中，主要應用了激光焊和激光釬焊。激光焊不僅被用于車頂與側圍的拼焊，而且被用于底板與側圍和側圍與車頂橫梁的焊接。POLO三廂車上的激光焊縫長度共計7051mm，主要是側圍與底板的結合焊縫；激光釬焊焊縫長度約為2010mm，主要是車頂與側圍的焊縫。

在焊接中，如果間隙過大，能量無法集中于板材，會造成板材不能融化；如果間隙過小，高溫下產生的鋅蒸氣只能通過熔池排出，會產生大量氣孔。所以在POLO車的車頂和側圍之間以及后蓋外板的上板和下板之間采用了激光釬焊。激光釬焊所采用的填料為CuSi3，其熔點大于900℃，可有效避免高溫下鋅層蒸發而引起的焊縫及附近區域防腐蝕性能的下降。從圖2的釬焊焊縫可以看出，激光釬焊焊縫比較平滑。在POLO車身上，由于在車頂和側圍之間應用了激光釬焊技術，取消了以往車型所附加的裝飾條。

激光焊在車身上的大量應用，一方面增加了車身的強度和剛度，同時也對沖壓零件、夾緊技術（零件間理想匹配要求為0.1～0.2mm）以及設備的維護提出了較高的要求。

2、機器人激光焊接

機器人激光焊系統由激光器、冷卻系統、熱交換器、光纜轉接器、激光電纜、激光加工鏡組和機器人等部分組成。

在POLO兩箱車身骨架焊接中，由2臺激光源通過光纜轉接器分別為5臺機器人所帶的激光頭提供激光輸入。為使系統正常運行，冷卻系統為激光源、熱交換器為激光頭分別提供足夠的冷卻。由于激光焊接對焊接位置和零件配合要求非常高，因此對機器人重復精度要求較高，一般要高于±0.1mm。

點焊

點焊技術以其靈活性和經濟性的特點而成為POLO車身中應用最為廣泛的一種焊接方法。以三箱POLO車為例，整個車身共有3725個焊點，幾乎遍及每一個總成。

為了達到VW的標準，POLO車身車間采用了多種形式的點焊槍，如手動點焊槍和機器人點焊槍；C型和X型兩種槍體。點焊槍主要采用ARO和NIMARK公司的產品，控制器采用MEDAR公司的產品。

1、機器人點焊

由機器人操縱各種點焊焊槍，實施點焊焊接。機器人可以操縱重達150kg的大型焊鉗對地板等零件進行點焊，也可以利用微型焊鉗對車身總裝如側圍和后輪罩連接處等空間小而且位置復雜的焊點進行焊接。通過切換系統可以更換焊槍，進行各種位置的點焊。焊點的質量高且穩定。焊接速度快，簡單位置的焊接速度一般可達2～3s,復雜位置的焊接速度可達3～4s。在上海帕薩特和POLO車的制造中，采用了KUKA公司的機器人。

2、Arplas凸焊

在轎車四門的結構設計中，由于門內板與門框件的連接在窗框內側的切邊尺寸很窄(約為7mm)，采用點焊工藝會有很大的困難，經常造成半點焊、假焊或虛焊。所以在POLO車的該位置處采用了Arplas凸焊技術，很好地解決了因為邊緣窄對焊點布置帶來的困難，并且焊點表面無焊痕，效果非常好（圖3、圖4）。Arplas凸焊具有以下優點：

●外覆蓋件表面幾乎看不見焊痕；
●不損壞表面鍍層（鍍Zn層及Bonazinc鍍層）；
●焊后不需要后道打磨工序；
●可滿足焊接對邊緣尺寸的要求；
●可達到與電阻焊相同的焊接強度。

MIG/CO2焊

在白車身中一些電極頭無法到達的特殊形狀或有加強板的地方，MIG焊作為電焊的有益補充，在POLO車身車間得到廣泛應用。

整個車身上的釬焊焊縫長度大約為9602mm，主要分布在車身底板、側圍、四門兩蓋及總裝上。在側圍生產線上就有2個機器人MIG焊工位，承擔著側圍門檻區域近1200mm的MIG焊工作。

由機器人操縱弧焊焊矩可以很方便地進行仰焊、立焊等各種位置的弧焊。通過傳感器可以跟蹤焊縫，控制弧長。但是機器人弧焊對零件匹配要求較高，當零件間縫道不均勻或者不平整時，就會產生焊接缺陷（圖5）。螺柱焊

螺柱焊是快速焊接緊固件的一種方法，不僅效率高，而且可以通過專用設備對接頭質量進行有效控制，得到全斷面熔合的焊接接頭，保證接頭的導熱性、導電性和接頭強度。一些非承重的車身構件和一些裝飾件就是利用焊接螺柱被裝配在車身上的，如ABS模塊、隔熱板、部分儀表盤、部分塑料件等，此外還包括汽車電氣連接線的綁扎。POLO車身上共有148個螺柱，主要分布在前后底板、前圍板、前后縱梁上（圖6）。

POLO車間所用到的螺柱焊機都是由德國TUCKER公司提供的專用型電弧螺柱焊機，并配以專用的手工焊導向套或專用機器人。

由機器人操縱螺柱焊槍焊接螺栓時，可以進行全方位的焊接。機器人螺柱焊具有位置精度高、焊接質量高且穩定、焊接速度快等優點，一般焊一個螺釘的速度可達2～3s。

螺母凸焊

通常除了動力總成與車身采用螺栓機械連接以外，電池固定塊、安全帶固定塊、油箱固定塊等也采用相同的連接方式。為了保證足夠的連接強度，一般都采用凸焊的方法將螺栓連接的螺母端固定在白車身上。

POLO車身上共有135個凸焊螺母或螺釘，分布在前后地板、前后縱梁、側圍、四個門、前后蓋和輪罩上（圖7）。在POLO車間，主要采用上海成套設備公司的凸焊機、MEDAR公司的控制器、ROMAN公司的變壓器等。TOX壓鉚連接

TOX壓鉚連接技術是隨著表面鍍層材料的廣泛應用、針對異種材料的連接需要而研制、開發的一種新的連接技術。它采用具有TOX專利的氣液增力缸，通過6bar或10bar的空氣壓力產生2～2000KN的工作壓力，使用具有TOX專利的連接模，形成鉚接點。鉚接點上連接材料相互鑲嵌，底部既無棱邊也無毛刺，避免了應力集中，可承受很高的動載荷。連接過程無熱輸入，連接點處的材料表面鍍層也不會被破壞，并避免了焊接飛濺及焊接變形，可實現多層材料、不同板厚、不同材質的連接。在施壓過程中，采用“軟到位技術”及“增力自適應技術”，大大節省了能耗，降低了噪音并延長了設備的壽命。

POLO車型一共有110個壓鉚聯結點，全部分布在前蓋及后蓋中。我們用TOX鉚接點完全取代了點焊連接，焊點表面無焊痕，生產過程無飛濺、無煙塵、無噪音，生產效率可達到點焊速度（每點約3s），并且連接點質量穩定可靠，不受電極頭磨損的影響，效果非常好。

值得一提的是，在POLO車身中，由于大量使用了雙面鍍鋅板，雖然從一個方面增加了車身的防腐能力，但在另一方面卻對焊接條件提出了較高的要求。對于點焊，由于功率大約增加了10~20%，從而增加了對能源的需求。同時為了減少產生的鋅蒸氣對人體健康的傷害，車間必須采用更大容量的通風系統；對于弧焊，為了避免鋅蒸氣的大量產生而破壞鍍鋅表面，大量使用了MIG釬焊（融化溫度低），而不是傳統的CO2焊；對于激光焊，為了獲得良好的焊接質量，在設計時必須在沖壓件上增加鋅蒸氣的工藝逸出點。