汽车制造中机械焊接质量的提升策略研究

李志鹏

摘 要：汽车制造中的机械制造朝着大型化、高质量和高精度的方向不断发展，这对机械焊接质量提出了更高的要求。同时，机械制造以及使用的进程中经常会出现问题与故障的主要原因是焊接质量控制不当。所以，非常有必要分析焊接工艺技术以及焊接质量影响因素，从而找到对焊接质量进行有效控制的重要措施。本文对汽车制造中的机械焊接方法做了分类，并阐述了机械焊接质量问题的成因，阐述了汽车制造中机械焊接质量的提升策略，为汽车制造行业的发展贡献力量。

关键词：汽车制造 机械焊接 质量

Abstract：Machinery manufacturing in automobile manufacturing is constantly developing in the direction of large-scale， high-quality and high-precision， which puts forward higher requirements for the quality of mechanical welding. At the same time， the main reason for problems and failures that often occur in the process of machinery manufacturing and use is improper welding quality control. Therefore， it is very necessary to analyze the welding process technology and the influencing factors of welding quality， so as to find important measures to effectively control the welding quality. This paper classifies the mechanical welding methods in automobile manufacturing， expounds the causes of mechanical welding quality problems， and expounds the strategy of improving mechanical welding quality in automobile manufacturing， so as to contribute to the development of automobile manufacturing industry.

Key words：automobile manufacturing， mechanical welding， quality

焊接是一種使用热、压力或两者结合的方法，通过原子在金属内的结合和扩散，将金属的两个独立部分牢固、永久地结合在一起的过程。受到科技发展的影响，焊接工艺日益完善，当前已经形成了电弧、激光与超声波等，不仅能够被用于工程生产和加工中，同时还能够用于零部件的维修中，可是实际操作的时候容易受到工艺与环境等多种因素的影响。目前，机械制造中的焊接工艺较为复杂，焊接质量的稳定性对产品质量与性能尤为重要。可是，对焊接质量产生影响的因素众多，并且贯穿了汽车制造的整个过程。如果焊接结束，产生焊缝，此时在进行焊缝的修复会消耗大量的物力、人力和财力，有着高昂的成本，假如修复不成功，会使得产品报废，导致更大损伤。如果可以为其操作制定一套高效而又完整的管理措施与质量控制，那么可以全面提高产品质量，降低成本安全，提高企业竞争实力。如此来看，焊接质量控制非常必要与关键。在机械制造过程中，加强质量管控尤为重要，并使用高效的举措，加强控制与处理，有效降低质量问题。

1 汽车制造中机械焊接方法分类

焊接方法有几十种，用于汽车车身焊接和修补的焊接方法包含了熔焊与压焊。熔焊通常是采用局部加热的方式，保证焊头被加热到能够融化金属的状态，添加或者是不添加填充金属，冷却结晶后形成牢固接头的焊接方法，可分为气体保护焊、手工电弧焊和埋弧焊。压焊是利用压力或同时加热使被焊金属接头紧密接触的方法。 可分为电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊和高频焊。

1.1 CO2气体保护焊

CO2气体保护焊被认为是一种有效的焊接手段，其具备了成本低、变形小等又是，在汽车制造业中应用比较广泛。可是，该方法也存在着一定的问题，比如焊接电流、电弧电压或者是焊接回路的电感匹配度不高、焊丝的长度不科学等，这些都会导致焊接电弧出现飞溅、不稳定以及漏焊等问题，从而影响焊缝成型与力学性能。

首先，焊机的选择。通常使用专用焊机，其原因在于专用焊机能够很容易的将厚度为1.0mm的承载车身板焊透，电流也比较稳定。如果用非专用焊机，那么在电压、电网的持续变化下，焊接时候的电流会极不稳定，不利于钣金焊接。其次，焊接材料的选择，对于车身焊接一般采用0.6mm直径的焊丝。应降低焊接电流，以保证焊缝成型而不熔透。为了确保小电流焊接的进程中有足够的稳定性，要采用细焊丝，对于1.5-2.5mm的钢板则需要采用0.8mm的焊丝，该焊丝不适用于厚度为1.0mm左右的钢板。再次，保护气体的选择。保护气体需要使用氩气（75%）与二氧化碳（25%）混合气体，保持电弧稳定燃烧，减少飞溅，提升抗氧化性，有效提升氩焊时候的表面张力，不容易漂移，改善熔焊深度蘑菇状，优化汽车覆盖件的焊接效果。二氧化碳是一种保护气体，焊接的时候会存在较大熔化深度，更加容易焊接。最后，焊接方法的确定。不同车身焊接所采用的焊接方法是不同的，经常使用的焊接方法包括了对焊、塞焊以及搭焊等。按照汽车制造作业相关要求，需要使用分段焊接，保证各个焊缝的冷却，避免零件发生变形。

1.2 激光加工技术

激光焊接技术是一种以激光为焊接源的自动化焊接技术。采用激光热源，在零件上聚焦大量的热源，提升焊接位置焊接速度。在特定功率下，激光能够提升金属特定部位的加热速度，使金属表面汽化，然后从金属表面脱落。在气化过程中，当金属表面受到应力时，表面会出现凹陷现象。进一步的激光可以击中凹陷的底部，产生又小又薄的孔，并且随着激光移动，孔也向焊接方向移动。 当金属在孔前熔化时，孔后部会重新凝固并形成焊缝。激光功率密度决定了焊缝的深度。 激光功率密度高，熔深大，焊缝深度和宽度也大。反之，激光功率密度越低，熔深越浅，焊缝深度宽度越小。

上世纪初期，民族汽车工业刚起步，部分汽车企业采用了激光焊接技术，该技术被用于汽车地盘以及车身焊接。伴随着激光技术的不断进步，更多的国内车企开始选择激光焊接技术，激光焊接技术也被广泛的用于更多的汽车制造环节中。激光技术具备了噪音小，能够提升车身稳定性的作用，最大化的提升车辆行驶进程中的稳健性以及安全性，所以，激光加工技术逐渐的代替了传统手工焊接方式。虽然国家当前已经在众多领域获得了突破性的发展，可是焊接技术依然需要进一步发展，要让更多的车企认识并采用激光焊接技术。当前，激光焊接技术中的三维激光切割技术发展速度较快，被广泛的用在了工业制造企业中，特别是航空制造以及汽车制造领域。在国内汽车行业中，3D激光切割技术多用于切割整个报废汽车的车身，激光切割技术的普遍应用能够减少汽车制造过程中的成本与时间，有着良好的工业技术发展前景。

1.3 焊接新技术

首先，激光复合焊接技术。该技术是将激光焊接技术作为基础，充分融合激光和其他热源，从而有效提升焊接的效果，提升焊接的速度，强化焊接与桥接能力。

其次，激光远程焊接技术。因为传统激光焊接技术要快速移动焊接的部位，在实际生产进程中无法充分满足生产的要求，所以远程焊接技术产生。远程焊接技术逐渐开始取代传统激光焊接技术，可是，该技术在我国还处于概念发展的时期，要对其做深入的研究，以提升其在汽车制造领域中的实践应用频率和效果。

2 汽车制造中机械焊接质量问题成因

2.1 零件影响

在焊接汽车零件的时候，会受到温度和搬运等相关外界因素的共同影响，可能会在某种意义上导致零件加工的进程中零件飞溅与焊接穿板等问题的产生，因此，在机械焊接的时候，需要加强质量监控，严格控制零件大小，将零件表面的杂质去除，从而导致表面飞溅。

2.2 焊接参数的改变

焊接最终结果将会受到焊接电压以及电流的共同影响，在大规模生产的进程中，因为焊接设备数量的持续增加，忽视了目前工厂设备采用的设备功率，一直采用传统功率加工，导致了车间电压不稳定，对产能提升会产生不利的影响。因此在加工的进程中，要监测与改变整个生产车间供电设备，焊接设备采用的电流通常使采用电缆输送，电缆借助对铜体导电原理，铜体会由于使用次数增多而逐渐老化，输出功率会随之降低，因此面对该问题，需要经常检查电缆的质量，如果电缆存在质量问题，要及时更换。

2.3 焊钳电极

通常考虑生产成本以及导电性问题，多数采用将铜作为原材料的焊钳电极，电极对输出电流会产生严重的影响，对电极头材质選择尤为关键，很多厂家考虑公司利益，会选择铜材为电极，导致了电极使用寿命不长，对焊接质量会产生严重的影响，随着时间的延长，会导致电极头直径增加。因此，需要定期维护电极头，如果发现电极头有问题，要及时进行更换。在更换的时候，还要观察是否是因为电极没有对好或者是电极冷却位置不对，对电极冷却产生不利的影响，因此，在安装或更换电极头的进程中，要对好电极，使其处在正确冷却位置。

2.4 焊接参数

焊接监控获得的数据，主要是压力、电流和通电时间等相关因素中获得的，很多盲目的企业降低通电时间，提升焊接电流，以此提升生产效率，这种做法会导致零件飞溅，对焊接质量会产生严重的影响，使得最终的结果无法获得质量保证。

3 汽车制造中机械焊接质量的提升策略

3.1 提升焊接人员综合技能

为了更加深入的推动机械焊接的质量水平，需要从根本上提升机械焊接操作人员的综合素质水平。首先，定期组织机械焊接人员参与机械焊接技术得培训和再教育，并且注重分享新近焊接方面的知识以及研究进展，使其可以更加深入的掌握这些内容。其次，制定严苛的考评机制，并对机械设备焊接人员做定期的考核，保证考核的公开透明，并且将其作为职称晋升、年终奖以及是否续聘的依据，加强对焊接理论相关知识的学习，对焊接实践提供理论支持与指导。

3.2 完善焊接工序

焊接流程和焊接工艺对于焊接质量会产生直接的影响。所以，单位要按照机械焊接的质量标准优化机械焊接的工艺与工序，提高机械焊接的质量。机械焊接存在一定的复杂性，焊接进程中牵涉到众多工序，每道工序都和焊接质量有必然的联系。为此，单位要采用文件、制度的方式规范机械焊接工序，为每项焊接工序都给予指导，防止在实际操作的进程中产生现场杂乱无章和顺序混乱的问题。此外，单位要合理而又科学的宣传教育，以此提升工作人员对于机械焊接工作的关注度，高度关注每道焊接工序，实现操作的规范化，确保机械焊接的有效性和完整性。为了确保各个工序的标准和规范，单位要组间监管队伍监管整个机械焊接的过程，在单位内部构建检测机制，按照质量标准检测焊接产品，从根本上确保焊接的整体质量，保证机械构件没有质量问题。

3.3 处理上游和预焊工艺

零件装配是改进上游活动的一个典型例子。如果冲压模具开始磨损，零件装配工艺就会发生变化，需要修改焊接参数以防止焊接缺陷，尤其是在自动化装配过程中，例如烧穿和尺寸过小或漏焊。在冲压操作的过程中，监控模具的实际状况并在必要时进行更换。对于可重复的机器人焊接，需要维护零件夹具以确保零件和焊缝位置正确。上游工艺可能会引入污染物，例如机加工油或拉丝油，这些污染物会导致焊接中出现与孔隙率相关的缺陷。为此，可以通过焊前清洁流程来最大限度地减少这些污染物，这通常比焊后返工花费的时间少得多。还要考虑原材料的状况。如果材料一开始是干净的，焊工就不需要清除重锈和其他污染物。可以将原材料存放在干净、干燥的地方或者使用替代填充金属。预焊活动可以在某些应用中提高产量，但在其他应用中会阻碍产量。例如，拱形通过在直线部件中引入弯曲或曲线来帮助补偿大型部件的变形。随后的焊接将弯曲部分扭曲成其预期的直线度。这有助于最大程度地减少变形造成的报废和返工，从而使更多零件可以通过焊接单元。由于弯曲操作费时，如果可能，需要重新考虑焊接工艺或零件设计以减少或消除变形源。

3.4 增加起弧时间

优化焊接参数是焊接单元中最重要的任务之一，但经常被忽视。科学的焊接参数会使焊工或机械无法尽快地进行焊接。最佳参数可提高沉积速率，从而提高行进速度并减少完成焊接的焊道次数。换言之，想要提升焊接的质量，还要考虑您选择的焊接工艺。有些焊接工艺具有比其他工艺更高的沉积速率和更快的焊接速度。比如与实心焊丝相比，金属芯焊丝的沉积速率与焊接速度更快。除了提高焊接行进速度外，金属芯焊丝还提供了一个宽阔的锥形電弧，可以弥合间隙，以应对因侧壁熔合不足而导致的烧穿或零件返工风险。采取措施防止过度焊接，这不会以牺牲人工时间和材料为代价来实际改善焊接性能。无论使用哪种填充金属，都需要按照填充金属制造商提供的产品数据进行操作。这些有价值的信息包括推荐的电流强度、电压、送丝速度和接触尖端到工件的距离等，优化焊接过程和送丝速度，并且有很好地协同工作，以最大限度地减少过焊并获得最佳的焊缝轮廓。

3.5 减少焊后和下游活动

加强根本原因分析有助于确定最长时间，减少焊后活动并保持零件合理移动的方法。与查看焊接操作中的每项任务并计算完成这些任务需要多长时间的时间研究不同，根本原因分析还可以评估问题发生的原因。例如，如果有气孔的零件到达焊后区域，是什么导致了气孔？可能是焊接设置、喷嘴维护不当或维护不频繁，或者保护气体泄漏。及早识别这些根本原因可以减少后期修复的需要。接受过培训的焊工，能够在零件离开焊接单元之前识别和纠正焊接不连续性。随着零件操作流程的延伸，返工的时间和成本呈指数增长。当有缺陷的零件到达焊后区域时，将需要额外的人工来修复它，耗费大量的人力和财力。为此，操作过程中要避免产生难看的焊缝，因为这些焊缝需要修整焊缝轮廓（打磨/机加工）以减少应力集中并使其美观。相反，在焊接单元中按照参数操作，可以保证焊接外观更好。还可以考虑使用防飞溅化合物或低飞溅焊接工艺和焊丝，以消除飞溅物的产生。选择易于产生熔渣、无熔渣和/或更少（或没有）硅岛的焊丝，焊接后移除它们的时间就会减少。

4 结语

目前，工业生产过程已经逐渐实现焊接的自动化，不仅可以有效降低人工成本的投入，同时也能够提高生产效率，实现对作业空间条件的优化，全面提升焊接的质量。在进行焊接质量管控的过程中，需要强化对焊接的重视，构建专业化的管理机制，从焊接的流程出发，强化各个环节的管控以及人员培训，从而实现汽车制造行业的机械焊接要求。

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