流水槽外观连接工艺选型

杨德福　李雪丰　杨树龙

摘 要：针对白车身后流水槽外露区域的连接工艺，通过对比点焊、激光钎焊、CMT Braze+、Arplas焊等工艺，从制造限制要求，单车制造成本，工艺优缺点等方面分析，结合整车成本，外观品质及造型要求，形成后流水槽连接工艺的选型指南。

关键词：后流水槽 点焊 激光钎焊 CMT Braze+ Arplas

The Selection of Connection Process for the Rear Drain Channel Appearance

Yang Defu Li Xuefeng Yang Shulong

Abstract：In order to improve the appearance quality of the rear drain channel area of the BIW， by comparing the spot welding， laser Brazing， CMT Braze+， Arplas welding， such as from the，manufacturing costs， MR requirements， technological advantages and disadvantages to analysis， combined with the vehicle cost and the appearance quality requirement， turn into the connection process selection guide.

Key words：Rear Drain Channel， Resistance spot-welding， laser Brazing， CMT Braze+， Arplas

1 引言

根据车身外观焊点的定义等级，后流水槽区域属于第二外观区，外露在此区域的连接工艺品质直接影响到客户的体验度和满意度。目前各主流车企在后流水槽区域使用的连接工艺各不相同，通过对比目前行业内常用的连接工艺的优缺点，形成统一的工艺选型指南，为新项目提供参考。

2 后流水槽区域连接工艺

2.1 点焊工艺

点焊工艺（图1），利用电极对被焊工件施加一定的压力，并通以电流，使母材熔化，形成熔核的一种连接工艺。

点焊是汽车行业应用最广泛的连接工艺，但存在焊点压痕较深，易扭曲，焊接表面美观度差等缺陷，用作外观面连接工艺，难以达到客户的质量要求。

2.2 激光钎焊

激光钎焊工艺（图2），通过激光光束加热焊丝并填充到焊缝中，利用熔化的焊丝实现零件连接的一种连接工艺。

钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化，使得焊接热影响区小，零件不易产生热变形，可以获得光滑的焊缝表面，使产品外观更加美观，车型豪华感强。

2.3 CMT Braze+

CMT Braze+工艺（图3），属于电弧钎焊的一种，以CMT电弧为热源的钎焊工艺，采用低熔点的铜基合金焊丝作为钎焊材料，且作为电弧的一个电极，使用氩气保护，焊接时母材不熔化而通过熔化的焊丝把两种材料连接起来[1]。

CMT Braze+工艺，相比于激光钎焊工艺投资成本更低，使用其专利的气体喷嘴，使得钎焊速度更快，同时可以获得规整，干净的焊缝。

2.4 Arplas工艺

Arplas工艺（图4），采用平头式电极帽，在极短的时间内使用高电流快速熔化零件完成焊接，焊接热变形和压痕极小，因此，焊接完成后呈现出良好的表面质量。

3 制造限制条件

3.1 点焊工艺

a.要求零件搭接宽度最小15mm;

b.要求焊接空间最小宽度52mm（图5）;

c.受造型影响，此区域多数车型需要选用75°电极焊枪（图6）。75°电极焊枪前期调试时间长，电极帽损耗大，外观质量不易控制，焊点易扭曲;

3.2 激光钎焊

a.要求零件搭接边宽度最小8mm（图7）;

b.对零件精度要求高，搭接间隙要求在0.3mm以内;

c.切边线要求0.3-0.5mm（有在线引导系统，非风险项）;

3.3 CMT Braze+

a. 要求零件搭接边宽度最小8mm;

b. 对零件精度要求高，拼接间隙要求在0.3mm以内;

c.切边线要求控制在0.3mm以内;

3.4 Arplas

a. 要求产品搭接边宽度最小6mm;

b. 不能焊接3层板。对于背门气撑杆布置在Y向的車型，会存在三层板焊接的情况（侧围外板+气撑杆加强板+流水槽），不能选用Arplas焊接工艺（图8）;

4 单台制造成本对比

4.1 设备成本

根据设备清单，年产量，折旧年限等因素，将设备投入费用折算成单车成本。按60JPH，6车型共线生产计算，经过对比得出，点焊工艺的设备投资成本最低，激光钎焊工艺比点焊高约23%，Arplas工艺比点焊高约11%，CMT Braze+工艺比点焊高约8%。

4.2 占地面积成本

根据四种工艺的布局图和面积折算公式，将占地面积折算成单车成本，其中点焊、激光钎焊、CMT Braze+成本接近，Arplas工艺占地面积最大，折算的单车成本最高。

4.3 运营成本

运营成本包含辅料成本和损耗件成本。

点焊工艺与Arplas工艺不需要辅料，只有电极等损耗件，运行成本低，两种工艺运营成本接近。

激光钎焊有辅料焊丝;CMT Braze+工艺辅料有焊丝和保护气体（氩气），两种工艺运营成本接近，成本比点焊工艺和Arplas焊接工艺高约10%左右。

4.4 人员投入

根据四种工艺的线体规划，点焊、Arplas、CMT Braze+工位投入人员一致，激光钎焊工艺需要设置人工打磨工位，会比其他工艺多投入1名员工。

4.5 单车制造成本

单车制造成本=设备折算成本+面积折算成本+辅料成本+人员投入成本。

按60JPH，6车型共线生产计算，点焊工艺单车制造成本最低，激光钎焊成本比点焊工艺高约15%，CMT Braze+工艺比点焊工艺高约9%，Arplas比點焊工艺成本高约4%。

5 工艺优缺点对比

5.1 点焊工艺

优点：

a. 投资成本与设备维护成本低;

b. 对零部件精度要求低;

缺点：

a. 点焊工艺为双边连接工艺，多车型共线生产时，易受造型限制，设备共用难度大，同时对侧围外板与流水槽的搭接角度限制性较大，不易满足产品需求（图9）;

b.焊接后外观质量不好，焊点压痕深，易扭曲;

5.2 激光钎焊

优点：

a.焊缝美观，车型豪华感强;

b.激光钎焊工艺为单边连接工艺，在多车型共线生产时，更容易满足造型的需求;

c.技术应用广泛，虽技术难度大、专业性强，但调试队伍成熟;

缺点：

a.投资成本与设备维护成本高;

b.易出现气孔、焊缝塌陷问题;

c.焊后需对焊缝进行打磨处理;

d.需建立单独的焊接房;

5.3 CMT Braze+

优点：

a.设备成本低;

b.激光钎焊工艺为单边连接工艺，在多车型共线生产时，更容易满足造型的需求;

缺点：

a.需要对钣金表面进行除油处理;

b.根据现场调研结果，焊接质量不如激光钎焊，焊后需进行打磨处理;

c.清枪时间>15s，且需要专用清枪设备（超声波清枪）;

d.切边线公差冲压只能控制在±0.5mm，不能满足工艺要求，建议配备在线引导系统;

5.4 Arplas工艺

优点：

a.焊点外观质量较美观;

b.技术成熟、应用广泛、较易调试;

缺点：

a.工序数量多，占地面积大;

b.Arplas工艺为双边连接工艺，多车型共线生产时，易受造型限制，设备共用难度大，同时对侧围外板与流水槽的搭接角度限制性较大，不易满足产品需求。

6 结论

基于成本和外观质量综合考虑，在项目同意使用点焊工艺时，建议首选点焊工艺。

推荐理由：

a.点焊工艺成本最低，工艺成熟度最高;

b.新车型导入时，点焊工艺可以根据不同工厂约束条件更改为其他工艺，线体改造量小。

从外观质量考虑时，激光钎焊的焊缝最美观，在单车成本允许的情况下可优先选用。

从产品造型约束的程度考虑时，激光钎焊和CMT Braze+工艺对造型的限制较小，建议优先选用。

参考文献：

[1]林三宝，宋建岭.电弧钎焊技术的应用及发展[J].焊接，2007（4）：19-21.