白车身侧围后流水槽焊接工艺技术分析

彭俊 苏明 陈绍翰 郑明 彭欣强

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院）

随着国内经济的飞速发展，人民生活水平的普遍提高，人们对于汽车的要求不仅仅局限于交通工具，而且对外观、质量、性能有着更高层次的需求。目前国内自主品牌汽车后流水槽一般采用点焊工艺，焊点存在扭曲、成型不良、间距不均等外观缺陷，这给消费者带来做工粗糙的既视感，也降低了人们的购买欲望。反观合资品牌汽车则已在后流水槽应用激光钎焊、阿普拉斯焊等先进的焊接工艺，汽车后流水槽经电泳涂装后完全看不出焊接痕迹，整车的外观品质也得到了极大地提升。基于此，文章对汽车后流水槽常用的点焊、激光钎焊、阿普拉斯焊3 种焊接工艺各自的应用现状及优缺点进行了对比分析。经分析论证，阿普拉斯焊具有外观品质好、成本低、技术难度小等优势，值得在自主品牌车企推广应用。

1 点焊工艺分析

1.1 点焊定义

焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊件时产生的电阻热熔化母材金属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。

1.2 点焊应用现状

点焊是一种高速、经济的焊接方法，广泛地应用于汽车白车身焊接，是汽车行业最常见的一种焊接方式。目前主流自主品牌后流水槽与侧围外板的焊接均采用人工点焊方案，如图1 所示。

图1 白车身侧围后流水槽与侧围外板人工点焊操作示意图

汽车点焊工艺一般应用在外观不可视面上，如果用在外观可视面上，会影响到感官品质，因为点焊的焊点存在扭曲、成型不良等外观缺陷，后流水槽点焊效果，如图2 所示。

图2 白车身侧围后流水槽与侧围外板点焊效果图

1.3 解决方案

针对点焊焊点外观品质差的问题，建议在焊接时增加铜垫，铜垫可以降低焊点的扭曲状态，如图3 所示。增加铜垫的后流水槽在电泳及喷漆后只会有轻微的焊点痕迹。

图3 白车身后流水槽增加铜垫后点焊效果图

部分合资中高档车型采取增加饰板来遮挡焊点的方案，整体显得更加高档，但是成本也相对较高，图4示出白车身后流水槽采用饰板遮挡效果。

图4 白车身后流水槽采用饰板遮挡效果图

2 激光钎焊

2.1 激光钎焊定义

激光钎焊是以激光为热源加热钎料融化的钎焊技术。激光钎焊的主要特点是利用激光的高能量密度实现局部或微小区域快速加热完成钎焊过程，图5 示出白车身顶盖外板激光钎焊[1]。

图5 白车身顶盖外板激光钎焊示意图

2.2 激光钎焊的应用现状

在汽车行业，激光钎焊主要应用于顶盖与侧围的搭接处，部分德系车在侧围后流水槽处也采用激光钎焊，如图6 所示。采用激光钎焊的后流水槽成型美观，外观品质较好。

图6 白车身侧围后流水槽与侧围外板搭接处激光钎焊效果图

2.3 激光钎焊的应用展望

激光钎焊是无压力焊接，焊接过程中不会对板材本身造成影响，也不会出现点焊时容易造成的板材机械扭曲和波浪边缘等缺陷。后流水槽采用激光钎焊后，焊缝成型均匀美观，视觉效果较好。但是，激光钎焊的激光器、激光头等核心设备价格昂贵，初期投资相对较高，且对冲压件精度要求非常高，这也限制了激光钎焊在后流水槽上的应用[2]。

3 阿普拉斯焊

3.1 阿普拉斯焊定义

阿普拉斯（AL-S）焊接技术是汽车白车身制造领域钣金件连接的一种新工艺。它的基本原理是在保证焊点强度要求的前提下，采用最小的能量输入，并在极短的时间内达到脉冲峰值，使零件与零件达成熔合焊接。这种技术基于电阻焊原理，但需要预制凸台，焊接参数值也比传统电阻焊低很多。阿普拉斯焊接成型，如图7所示[3]。

图7 阿普拉斯焊接成型示意图

3.2 阿普拉斯焊的优缺点

阿普拉斯焊通电时间非常短（4 ms），电流脉冲很大，输入焊点的能量很少，所以焊点周围的热影响区非常小。传统电阻焊中普遍存在的热应力，在阿普拉斯焊接技术中几乎不存在。焊接后的零件没有传统电阻焊的压痕及扭曲等外观缺陷，是提高外表件焊接品质的一种极好的焊接手段，阿普拉斯焊与传统点焊效果对比，如图8 所示。

图8 阿普拉斯焊与传统点焊效果对比图

阿普拉斯焊基于电阻焊原理，但是焊接方式与电阻焊不同。它需要预制凸台，如图9 所示。这就需要使用专门的制凸设备，设备投入成本比点焊高，但远低于激光焊设备。阿普拉斯焊上下电极与凸台的对中性要求比较高，其焊接质量受对中度的影响很大，因此，对钣金件的成型精度及零件定位精度的要求也非常高。

图9 阿普拉斯焊凸台示意图

3.3 阿普拉斯焊的应用展望

目前，通用系（凯迪拉克、昂科威、GL8、迈锐宝、君威等）普遍使用阿普拉斯焊用于焊接侧围外板与流水槽搭接处，经过涂装电泳喷漆后，外表看不出焊接痕迹，外观品质及质量都非常好，阿普拉斯焊接效果，如图10 所示。

图10 白车身后流水槽阿普拉斯焊效果图

阿普拉斯焊接技术作为一种全新的焊接工艺，其应用成果对于提高产品外观品质、节能环保、减重降本有着重要的意义：1）阿普拉斯焊的焊接强度高，焊接变形及焊接压痕小，能有效提高整车的感官品质及顾客满意度；2）阿普拉斯焊可以节约70%的电能且不需水，是一种节能环保的焊接方式；3）阿普拉斯焊是一种窄边焊，可以焊接约5 mm 的窄边（传统点焊需要15 mm），有利于车身的减重和降本。

4 结论

文章论述了国内汽车企业后流水槽3 种典型的焊接工艺各自的优缺点及应用现状。通过对比分析发现，传统的电阻点焊工艺容易产生热变形，且焊点扭曲压痕较深，破坏钣金表面原有的镀层，导致零件外观质量难以达到要求；激光钎焊作为一种先进的焊接手段，它可以减小焊接变形和压痕问题，但存在系统复杂、设备投资高、质量控制难等弊端，且能源消耗很高，与绿色环保的制造理念相悖；阿普拉斯焊作为一种全新的焊接方式，焊接外观质量好、节能环保且具有减重降本的优势，它能够很好地弥补传统点焊和激光钎焊所存在的缺陷。因此，阿普拉斯焊这种全新的焊接方式，将越来越广泛地应用于汽车后流水槽及其他外表件的焊接。