談汽車車身的焊接工藝及其措施

摘要：汽車車身殼體是由百余種、甚至數百種薄板沖壓件經焊接、鉚接、機械聯結及粘接等方法聯結而成的一個復雜的結構件，由于車身沖壓件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳鋼，焊接具有節省鋼材、操作簡單、密封性能好等眾多優勢，廣泛應用于現代車身制造中。闡述了汽車車身常見的焊接工藝，并分析了其焊接特點及其措施。

1 現代車身焊裝生產特點：

（1）車身輕量化，促使新材料應用和新焊接技術發展；

（2）追求車身安全性，提高車身焊接質量；

（3）改善車身品質，提高焊裝幾何尺寸精度；

（4）適應多品種車型，實現柔性混合焊裝生產；

（5）車型加速換代，焊接裝備更新加快；

（6）高可靠性、高節拍生產，要求焊裝生產線裝備高度自動化；

（7）采用信息化工程技術開發車身焊裝生產線裝備。

2 點焊技術

點焊（圖 1）由于生產效率高、操作簡單、焊接變形小、易于實現機械化和自動化等優點，在車身制造中應用最為廣泛；目前點焊工藝依然是國內外各大轎車廠家車身焊接方法中最重要的方法。通常一個轎車車身有 3000～5000 個焊點。焊點的裝配關系主要有兩種：兩層鋼板和三層鋼板；四層鋼板焊接在少數情況也可以獲得合格的焊點，但其對鋼板強度、鋼板厚度及裝配關系的要求很高，且焊接時飛濺大，焊點壓痕深，焊點疲勞強度有所下降，因此四層鋼板點焊需要謹慎使用。

圖 1 電焊

電阻焊是電能轉化為熱能的焊接方法，計算公式如下。式中：Q 為產生的熱量；I 為焊接電流；R 為焊接電阻；T 為焊接時間。

焊接電阻包括電極與工件之間的接觸電阻、工件與工件之間的接觸電阻、以及工件本身的電阻。其中接觸電阻與焊接壓力有直接的關系，要獲得合格的焊點，需要合適的焊接壓力。形成一個合格焊點需要三個主要因素，即焊接電流、焊接時間和焊接壓力。每個焊點的具體焊接參數值由鋼板厚度、鋼板強度、鋼板鍍層情況及鋼板裝配狀態等因素綜合決定。焊點質量水平是衡量車身質量的重要指標，影響焊點質量的因素較多，即零件裝配狀態、鋼板鍍鋅層厚度、焊點間距、零件結構、電極對中狀態、焊鉗冷卻狀態、電極帽修磨狀態、夾具是否分流、程序轉換開關是否失效、焊接參數值是否合理等，在出現焊接質量問題時，應需從多方面進行分析。

3 螺柱焊技術螺柱焊接具有快速，可靠、操作簡單等優點，可以替代鉚接、鉆孔等工藝。主要方式有兩種：儲能式和拉弧式。儲能式焊接時間、焊接電流不可調，熔深很淺，在汽車行業的應用很少。目前應用最多的是拉弧式，螺柱接觸工件后，扣動焊槍開關，螺柱被拉起，離開工件，然后工件與螺柱之間產生電弧，電弧產生的熱量熔化螺柱頂部法蘭和工件表面，隨后螺柱下降浸入工件表面形成的熔池里，設備斷電，熔池冷卻形成焊接接頭，焊接完畢。焊接過程。螺柱焊接時間非常短，以 ms 為單位，通常在 20～40ms 之間，汽車行業采用的這種螺柱焊接工藝也稱為短周期螺柱焊。

螺柱焊設備焊接電源現在以逆變式電源為主，已經基本替代了晶閘管控制弧焊整流器電源。螺柱焊槍已經從氣動發展到電動，可通過彈簧的伸縮來控制螺柱的提升、下降過程，發展到伺服電機控制螺柱的運動，精確控制螺柱的運動行程，提高了螺柱焊接質量。現在螺柱焊接技術發展較快，自動化程度高，廣泛采用了計算機技術、模糊系統、專家系統程序等智能控制系統技術。螺柱焊設備不僅能精確設置和記錄、
儲存焊接參數，而且能對焊接過程進行實時檢測，具有故障自我診斷專家系統，并能自動調節焊接參數，以保證焊接質量；且 1 臺焊接主機可以最多帶 5 把焊槍工作，極大地提高了焊接主機的利用率。國內汽車行業的螺柱焊機主要依靠進口，存在價格高、維修成本高的問題。目前通過國內焊接技術人員的不斷攻關，已有部分焊機設備廠家研制出可用于汽車行業使用的螺柱焊接設備，填補了國內這塊領域的空白。

4 攪拌摩擦焊技術

攪拌摩擦焊技術這種焊接方式由于沒有金屬熔化，具有變形小、無熔化焊的焊接缺陷等特點，所以攪拌摩擦焊非常適合長平直焊縫和鋁合金的焊接。目前由于攪拌摩擦焊的應用范圍比較窄（只適合于長平直焊縫），且成本較高，在國外廠商、國內的軌道客車企業和部分軍工企業內有所應用。

5 等離子弧焊技術

這種技術因等離子弧弧柱溫度高，能量密度大，所以對焊件加熱集中，熔透能力強，在同樣熔深下其焊接速度比 TIG焊高，故可提高焊接生產效率。由于激光焊接高昂的成本和嚴格的技術要求，此技術在國內進行廣泛的應用目前比較難。

6 結語

隨著我國經濟發展需求的不斷擴大，對各個領域的要求相較以前也有所不同，汽車焊接技術的要求更是嚴格。現今，國內的焊接專用設備制造水平與國外的先進水平相比，還存在一定差距。對于中頻逆變電阻焊機、大功率固體激光器、焊接機器人等設備，國內設備廠家尚沒有推出可以滿足大規模焊裝生產的產品。