焊接设备与金属材料的需求特点

冯菁菁

（渤海船舶职业学院，辽宁 葫芦岛 125100）

汽车工业是增强我国经济基础的重要支撑，在汽车工业能源和资源消耗中占很大比例。据统计，每年汽车质量都会降低9%的燃油消耗，严重影响了实现汽车轻量化的目标。材料轻量化是汽车轻量化经常采用的一种工艺技术，这对汽车材料的要求较高，尤其在金属材料轻量化的研究上，需要以高强度钢为主，通过增加材料的厚度和强度降低材料用量，从而实现材料性能达到轻量化的目的。

自动焊接设备是工艺施工通常采用的自动化设备，可以有效提高材料轻量的效率和生产质量。但在焊接设备与金属材料的使用上，会影响材料轻量化的质量，进而分析焊接设备与金属材料的需求特点[1]。

1 焊接设备的需求特点

通过调查我国经济发展的总体形势发现我国粗钢的年产量突破了2亿元，在2010年至2016年一直保持这样的生产水平，从2017年开始我国铝产量的需求下降，焊接产品构成情况，如下所示。

表1是焊接产品构成情况，从2010年至2014年焊接设备需求量较多，在2015年焊接设备需求逐年下降。可以看出，相对国内市场来说，焊接设备产量需求相对是不很稳定。当前焊接设备需求大于产量，在激烈的竞争市场下，需要多功能的焊接设备，增长市场需求量。焊接是汽车制造过程中一个重要的工序，也是必不可少的一部分。焊接质量会影响材料轻量化的安全和可靠性。

常用的工艺方法有电阻焊中的电焊和凸焊[2]。在汽车制造行业中，采用的焊接工艺方法对焊接设备的性能要求是不同的，在基础能力方面需要具备以下几个条件。

第一，焊接设备的机械性能可靠性较强，设备程序运行稳定，保证设备性能符合焊接工艺的要求。第二，要求焊接设备在参数高速采样时具备较高的分辨率和快速分析能力，并且保证通信数据的精准性和准确性[3]。第三，要求设备缩小控制精度产生的误差值。第四，高端设备需要具备输出参数的动态监测功能、自动修正功能和输出功率自动补偿功能，通过实现以上功能形成闭环控制系统。此外，还需要设备的监测功能和补偿精度满足焊接工艺质量的需求。按照工艺规定需要将工艺质量控制在5%以内。第四，保证设备安全，具备较强的保护功能。第五，焊接设备维修成本较低，方便备件更换，提高工艺施工的效率。第六，设备体积小，重量轻，安装与搬运过程需要符合焊接材料的需求。

表1 焊接产品构成

2 金属材料的需求特点

在早期汽车制造业对汽车需求量不大，对使用的金属材料密度和质量较高。在小康社会，人们对代步工具的要求越来越高，汽车制造的材料由高密度材料发展为低密度材料。轻金属材料相比传统材料更具有优势，主要表现为以下几个方面。

第一，新型金属材料的密度较低，制造出汽车质量也会偏低。第二，轻金属具有耐磨性强和耐热性好的特点，相比传统金属的硬度大，密度更小。第三，新型材料可以节约能源，促进汽车制造行业可持续战略的发展[4]。

相比其他铝材料来说，铝具有较多的特点，是汽车制造业中非常受青睐的材料，技术人员根据铝的优势制造汽车发动机，在加工工艺强度上相比其他金属材料更成熟。据调查，2015年每辆车上都使用大约140kg的铝。铝用量逐渐增加，预测在2021年会达到190kg。在汽车制造中铸铝和锻铝是使用最多的负荷材料。其中铝是使用量最多的金属材料，主要应用在保险杠和发动机等汽车部件中。该金属材料不但可以提升发动机性能、汽车主体结构性能和车辆行驶速度，还能减轻汽车的重量[5]。

不同的金属材料具备的功能不一样，铝材料的强度相比其他金属材料重量更轻，制作过程是由传统的金属复合材料组成，相比之前激光加工的金属材料密度更小，重量更强。在高温和高压的环境下，铝会与氧气产生反应，生成一层氧化膜，避免材料被腐蚀，通过上述分析，说明该材料具有极高的耐热性和延展性。

3 结语

汽车轻量化对金属材料和焊接设备的要求较高，当前我国焊接技术和金属材料在研发和制造费用上相对较低，可以减少制造行业的成本投入。在设备操作上，相对传统方法更易操作，材料采购的时间较短，可以有效减少成本支出的费用。此外，在选择相关设备是需要考虑产品的焊接特点和金属材料的需求特点上，选择适合企业发展的产品。