浅谈汽车焊接技术的应用及发展趋势

余 尧（郑州煤矿机械制造技工学校 河南郑州 450013）



浅谈汽车焊接技术的应用及发展趋势

余 尧
（郑州煤矿机械制造技工学校 河南郑州 450013）

摘 要：焊接是现代机械制造业中重要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛的应用。汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。本文介绍汽车焊接生产中的应用及焊接技术在汽车行业的发展趋势。

关键词：汽车制造 焊接结束 应用发展

汽车工业生产中，焊接是汽车零部件与车身制造中的一个关键环节，车身的焊装质量直接决定着后面工序的质量，车身的装配质量不良，不仅影响整车外观，还会导致漏雨、风噪、路噪和车门关闭障碍的发生。在当今汽车产品种类众多，成型结构复杂、零部件生产专业化、标准化以及汽车制造产业化的发展下，焊接部位清爽、变形小的要求越来越高，焊接技术的研究和推广对汽车工业的影响有着极其重要的作用。

一、焊接在汽车工业中的历史

1810年，Humphrey Davy在电路的两极造了一个稳定的电弧---电弧焊的基础。在1881年的巴黎“首届世界电器展”上，俄罗斯人Nikolai Benardos展示了一种电弧焊的方法。他在碳极和工件间打出一个弧。填充金属棒或填充金属丝可以送进这个电弧并熔化。那时他是法国Cabot实验室的学生，和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年间在几个国家得到了专利权。该专利展示了早期电极夹。到19世纪末和20世纪上半叶，碳弧焊越来越流行。［1］

1.世纪末，一种氧乙炔火焰的气焊在法国出现了。大约在1900年，Edmund Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬。实验证明焊炬发出的火焰炙热，大约在3100℃以上。后来焊炬成为了焊接切割钢时的重要工具。

首例电阻焊要追溯到1856年。James Joule（Joule加热原理发明者）成功用电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。 第1台电阻焊机用于对接焊。1886年，英国的Elihu Thomson造出了第1个焊接变压器并在来年为此项工艺申请了专利。该变压器在2V空载电压时能产生200A电流输出。此后，Thomson又发明了点焊机、缝焊机、凸焊机以及闪光对焊机，后来点焊成为电阻焊最常用的方法，如今已广泛应用于汽车工业和对其它许多金属片的焊接上。1964年，Unimation生产的首批用于电阻点焊的机器人在通用汽车公司使用。

上世纪80年代，焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次世界大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本焊接方法—电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前发明的。但20世纪早期，气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后，电焊得到了同样的认可。［2］

二、汽车焊接技术的方法

汽车制造业的发展与焊接技术的发展密切相关，随着焊接技术的发展，其在汽车制造中的应用也随之技术的更新而发展。

1.电阻焊

电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，目前广泛应用于汽车制造中。

点焊主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。多点焊用于车身底板、载货车车厢、车门、发动机盖和行李箱盖等。凸焊及滚凸焊用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等。缝焊用于车身顶盖雨檐、减震器封头、油箱、消声器和机油盘等。对焊用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。

2.电弧焊

CO2保护焊用于车箱、后桥、车架、减震器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸和千斤顶等的焊接。氩弧焊用于机油盘、铝合金零部件的焊接和补焊。焊条电弧焊用于厚板零部件如支架、备胎架、车架等。埋弧焊用于半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等。

3.激光焊

激光焊是利用激光器受激产生的激光束，通过聚焦系统并调焦到焊件接头处，将光能转换为热能，使金属熔化形成接头。与传统的点焊相比，激光焊接在焊接精度、效率、可靠性、自动化、轻量化和降低成本等方面都具有无可比拟的优越性。激光焊接被认为是21世纪最有发展前景的制造技术之一。

三、汽车焊接技术的发展趋势

1.电阻焊的节能及控制技术

目前，电阻焊机大量使用交流50Hz的单相交流电源，容量大、功率因数低 。发展三相中频电阻焊机、三相次级整流接触焊机和IGBT逆变电阻焊机，可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。在标准焊接电流的条件下中频点焊机按设置的焊接电流无飞溅。焊接电流小、电极发热量小，延长了电极使用时间，同时可进一步节约电能，利于实现参数的微机控制。由于焊接回路小型轻量化还可进一步减轻设备重量。［3］

2.气体保护焊接技术

（1）表面张力过渡波形控制技术：用2个电流脉冲完成1个熔滴过渡，第1个脉冲形成熔滴直至熔滴与工件短路；第2个脉冲是1个短时窄脉冲并不断检测di/dt，同时控制电流脉冲值，以产生适当的电磁收缩力，使熔滴颈部收缩，靠熔池表面张力拉断，完成1个熔滴过渡而不产生飞溅。

（2）逆变电源波形控制技术：利用逆变电源良好的动特性和可控性，采用波形控制，在短路阶段初期抑制电流上升，以减少大颗粒飞溅，并利于熔滴在熔池铺开；当熔滴在熔池铺开后，使电流迅速上升，以加速形成缩颈，使小桥爆断时飞溅减少。

（3）氩弧焊新技术：氩弧焊有非熔化极和熔化极两种，均用于汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为改善CO2气体保护焊的成形和减少飞溅，采用加入80%或20%Ar的混合气体保护焊。

3.激光和电弧复合热源焊接

由于激光焊接成本较高，因此以激光为核心的复合热源焊接技术孕育而生。现在研究最多、应用最广的是激光-电弧复合热源焊接技术，主要目的是有效利用电弧热源，在较小的激光功率条件下获得较大熔深，同时提高激光焊接对焊缝间隙的适应性，实现高效率、高质量的焊接过程

近年来，汽车产品在轻量化、安全性以及防腐耐蚀方面的需求，促进了高强钢板、镀层钢板等新型材料的研制，亦对焊材品种及其相关工艺不断提出了新的课题。例如，为满足机器人焊接高效率的需求，从提高送丝性能和引弧陈功率，减少飞溅、改善电弧稳定性等方面考虑，开展了不镀铜型MAG焊实芯焊丝的研制；新开发的脉冲MAG焊接用的实芯焊丝，通过改变组织成分，降低熔滴的粘度和表面张力，焊丝经过表面处理，促进了电弧喷射过渡，与普

通的焊丝相比较，焊接速度达到1.5倍左右；针对焊接管板、轻型钢架等镀锌钢材的专用药芯焊丝，能明显减少镀锌钢材焊接时的飞溅量和气孔数量，获得优良的焊接性能。另外，低尘低飞溅型药芯焊丝、极薄板的MAG焊焊丝等都在迅速发展中。同时，根据汽车焊接加工的特点和汽车用钢的焊接材料专业性，正逐步形成使焊接对象、焊接材料、焊接方法三者匹配的工艺。

如今面对国际竞争的全球化形势，我国要在世界汽车工业林中占一席之地，唯有依靠包括焊接技术在内的基础制造技术的新工艺新材料，实现具有中国特色的汽车工业自主发展的目标。

参考文献

［1］ 许瑞麟等.汽车车身焊接技术现状及发展趋势［J］.电焊机.2010，40卷（5）：P1～P18。

［2］ 黄金河等.中国汽车焊接技术的回顾与展望. 汽车工艺与材料.2004.

［3］ 宋天虎.焊接技术在汽车制造中的应用［J］.航空制造技术.2004，（3）：P24～P27.