探究汽车制造中机械焊接质量提升策略

吴式胜 徐泽家 雷燕红 王泽楷 范斯琦

摘 要：随着我国居民生活水平的持续提高，汽车已经成为人们日常生活不可或缺的重要出行工具，而这也是我国汽车制造业得以快速发展的前提条件。现如今，汽车生产制造中的机械焊接技术，逐渐向着多元化方向发展，气体保护焊接、电阻焊接、高能束热源焊接等应运而生，促使汽车生产制造的效率和质量得到保障。为了提高焊接质量，文章针对汽车制作中的机械焊接质量提升策略进行分析。研究表现，相关人员需要重点关注焊接前的预热、确定坡口方式以及焊接热处理等要点。机械焊接技术往往会受到零件、裂缝、焊钳电极以及焊接参数等多种因素的影响。为降低影响、提高质量，相关人员需要持续完善焊接技术，同时，对于焊接裂缝进行管控，并合理优化焊接的工作环境，优化焊接工艺，确保机械焊接技术能够发挥应有的作用。

关键词：汽车制造 机械焊接 质量提升

我国汽车制造业有着较为广阔的市场发展前景，为了满足不同用户在汽车产品功能方面提出的个性化需求，汽车制造环节中的机械焊接技术应用成为诸多企业关注的核心。机械焊接本就是汽车产品生产制造过程中不可或缺的重要内容，当下的机械焊接技术也逐渐向着多元化方向发展，汽车制造质量和效率都能够得到保障。但在目前较为激烈的市场竞争环境下，汽车制造企业必须就影响机械焊接技术应用的相关元素深入进行研究，并在创新相关技术的同时，从裂缝控制、焊接技术完善等层面出发，保障技术的应用效果能够达到预期。基于此，文章通过研究汽车制造中的机械焊接技术应用影响因素以及对策，为该项技术的创新和普及提供参考。

1 汽车制造中常见的机械焊接技术

1.1 气体保护焊接

在当下汽车生产制造过程中，气体保护焊接是最为常见的一项机械焊接技术，其中又以二氧化碳焊接和氩弧焊为主。二氧化碳焊接方法主要是在机械焊接的过程中由生产人员选择成盘焊丝，在先后经过送丝机构以及焊枪、软管等多台设备之后，从导电嘴送出的一种焊接方法[1]。焊接和焊枪上分别分布着二氧化碳焊接过程中的两个电源输出端，在焊丝焊接接触之后便会产生相应的电弧。随着高温的持续影响，金属便会出现局部熔化的现象，最终滴落到熔池之中。此外，二氧化碳气体是按照一定的流量和压力使用以及排放，通常都会从焊枪的喷嘴中直接喷出形成对应的保护气流，保障熔池和电弧区能够和空气之间彼此隔离，熔池金属也会不断凝固最终形成焊缝。与传统的电弧焊方法相比，二氧化碳焊接在生产效率、成本投入等方面的优势变得更加明显，并且在完成机械焊接之后，不需要进行清渣操作，能够帮助相关人员及时进行监视和控制。但实际上，这种机械焊接方法如果使用的电流较大，很容易导致表面焊接成型较差，存在一定的飞溅现象。对于容易氧化的各种有色金属材料，不能使用二氧化碳方法进行焊接。

氩弧焊是指在机械焊接的过程中，送丝机将焊丝持续不断地投入到焊枪内，随后与CONTACT TIP产生接触，并在电流经过之后，保障在电极和母材之间能够产生相应的保护气，以此对进行ARC 及焊接区保护而产生的一种焊接技术。氩弧焊一般是包含非熔化极和熔化极两种，通常会用于高合金钢以及有色金属的焊接工作，为了进一步改善在焊接过程中的成型条件，并避免出现大规模的飞溅现象，在生产加工过程中可以选择使用混合气体保护焊方法。

1.2 电阻焊接

电阻焊接作为常见的机械焊接方法，在汽车生产制造过程中，需要在等待焊接母材的接触部位提供相应的电流，以电阻发热方法完成焊接部位挤压，可以在较短的时间内通过较高的电流完成焊接工作，接触面已有的接触电阻能够瞬间形成焊缝。在电流持续通电后的一段时间内，能够对各项组件进行加压结合。电阻焊接技术在作业速度、批量生产以及热集中性、热损失低等方面都有着明显的优势。在汽车生产制造的过程中，该项技术无法进行非破坏性检查，将会对焊接部位的具体位置以及焊接形状产生明显的影响。点焊又是其中最具有代表性的技术，在点焊工作开展时，焊接材料可以利用上下电极进行对正加压，工件接触变得更加紧密，随后通电。因为工件之间的接触位置存在着较大的电阻，在加热过程中温度会迅速升高，从而出现金属熔化的现象，以此为基础形成焊核。在电流断开之后，压力依旧会持续加大，熔核就会出现结晶凝固的现象，焊点的组织有着明显的致密性特征。同时，电极与工件接触位置的热量会凭借铜极自身的良好导热性逐渐消散，意味着在上下电极升温过程中存在一定的限制[2]。

1.3 高能束热源焊接技术

目前高能束热源焊接技术在汽车生产制造加工的过程中，一般都会将激光和电弧焊接方法联合使用。激光焊接在汽车生产制造的过程中，焊缝较窄且分布较深，电弧焊接技术形成的焊缝宽而浅，意味着激光焊接技术需要投入较多的成本，二者的科学组合应用，能够明显提高机械焊接的工作效率。在激光以及电弧复合加热焊接技术应用的过程中，要求相关人员针对热源夹角尽可能地进行控制，并维持在较小的范围内[3]。此外，焊炬也需要满足激光以及双电弧电源结合的实际需求。目前这种焊接技术方法通常会在4～8mm厚度的钢结构焊接工作中使用，用于汽车部件生产以及铝合金的焊接。同时，在机械焊接过程中，激光焊接技术的应用，能够在各零部件的摩擦表面形成良好的重熔复合层，部件自身的耐磨性明显提升。

2 汽车制造中的机械焊接技术应用要点

2.1 焊接前预热

用于汽车生产制造的机械焊接技术，为了发挥已有的作用，并全面提高焊接工作质量，焊接前预热工作是必不可少的环节，生产人员也需要结合碳钢焊接需求合理调整预热标准。生产人员为了保障汽车生产制造过程中的机械焊接工作能够满足既有标准的要求，在全面落实预热工作的同时，要对焊接零部件表面进行处理，同时要准备好相应的焊接工作环境以及设备。在科学预热之后，焊接材料能够满足焊接工作实际温度需求，避免出现变形以及裂缝的问题[4]。表面处理则是能够将焊接件表面存在的氧化层以及污垢全方位清除，焊接工作质量也能够得到保障。工作环境和设备准备工作则能够避免在机械焊接過程中出现环境污染的现象，同时焊接设备的质量也能够得到保障。

2.2 坡口方式确定

目前在汽车生产制造的过程中，机械焊接工作在不同零部件焊接方面形成了较为严格的焊接要求，生产人员需要结合制造工艺方面的差距，选择相对应的焊接技术。在焊接材料厚度控制在4mm以内的情况下，要对材料焊接过程中存在的坡口有效进行处理。坡口处理的质量对于焊缝金属的需求量以及焊缝碳元素含量都会产生明显的影响，在汽车生产制造过程中，生产制造企业想要有效地控制裂缝问题的发生概率，需要以焊接工作的要求为基础，从U型和X型的坡口方式中合理选择，以此为基础落实机械焊接工作[5]。

2.3 焊接热处理

在汽车生产制造过程中，机械焊接之后的热处理将会直接影响到各零部件以及汽车产品的焊接强度和质量，热处理工作开展的最终目标便是对温度和时间这类参数进行管控，确保焊接材料的组织结构以及性能能够得到改善，避免在出现较大焊接残余应力的同时，确保材料的焊接强度明显提高。总体看来，退火、正火、淬火、回火是最为常见的热处理方法，退火能够有效地降低材料焊接过程中存在的残余应力，而正火能够保障焊接材料的硬度和强度符合相关标准的要求，淬火同样能够保证焊接材料在强度和硬度方面得到提高，回火则是能够避免在淬火后出现材料变脆的现象，材料自身的韧性水平明显提高。

3 汽车制造中的机械焊接技术应用影响因素

3.1 零件因素

目前机械焊接技术通常会用于汽车零部件的生产加工，但实际上在外界装卸温度等多种因素的影响下，一般都会出现焊接的飞溅和穿板这类问题，故此在机械焊接工作中要求相关人员针对零部件的相关质量全方位进行监督，并控制工件自身的尺寸，在合理去除零部件表面异物的前提下，避免出现飞溅的现象。

3.2 裂缝因素

在机械焊接过程中，如果熔渣处理工作落实不到位，通常会出现焊接材料分离这类现象，也就是常见的裂缝问题。裂缝问题的存在与焊接温度数值控制不到位以及压力数值不满足相关标准要求等方面有着密切的联系。如果焊接设备自身存在着较大的刚度或者是固化速度明显提高同样也会带来裂缝问题。这些裂缝意味着在汽车生产或者是运行过程中会出现裂缝持续扩张以及出现新裂缝的问题，直接拉低汽车的运行性能以及安全性。

3.3 焊钳电极

目前在汽车生产制造过程中，机械焊接技术的应用会因为生产厂家在综合考量生产成本以及导电性能等因素的前提下，使用以铜为原料生产的焊夹电极。在机械焊接过程中，电极对于电流输出的冲击影响较为严重，正因如此要合理选择电极头材料。部分厂商为了提高经济利润水平，通常都会以铜材作为主要的电极，意味着使用年限明显缩短，并且焊接工作的质量也会受到影响。此外，这类焊夹电极的持续使用，必然会出现电机头直径不断增大的问题，必须开展定期维修以及保养工作，一旦出现故障问题要立即进行替换。在替换过程中，如果电极尚未有效进行调理，很容易影响到最终的散热效果，故此在电机安装更换的过程中要对其位置进行调整，保障散热效果能够符合预期要求。

3.4 焊接参数

在机械焊接工作中的电压以及电流这类参数会对焊接工作的最终结果产生明显的影响。尤其是在汽车大批量生产制造的过程中，因为焊接设备正在不断增加，如果一直使用维持不变的传统功率，车间电压状态将会受到明显的影响，也不利于汽车产能的整体提高。正因如此，要求汽车生产制造厂商在产品批量加工生产的过程中，对于生产车间内的供电设备实时进行监测以及调整，通常都会利用电缆输送焊接设备的电流，电缆使用的是铜丝导电原理，而铜丝则会因为使用次数逐渐增加而出现老化问题，输出功率明显下降，要求相关人员对于电缆的质量严格进行检查，更换其中存在质量问题的电缆部分。

4 汽车制造中的机械焊接技术应用保障措施

4.1 焊接技术完善

焊接技术水平以及工作步骤都会对机械焊接工作的质量产生直接的影响，在汽车生产加工制造的过程中，各环节都必须符合焊接标准以及相关程序的要求。生产厂商要对各项作业程序不断进行调整，机械焊接技术本就带有明显的复杂性特征，与之相对应的作业内容也变得更加复杂，任何一道工序出现问题都会对整体的焊接工作质量产生影响。故此，企业在焊接技术改革发展的过程中需要建立企业专属的焊接系统，并根据不同型号的汽车生产要求形成相应的操作流程，邀请行业专家提供指导，避免出现各种错误操作现象[6]。此外，企业也需要针对机械焊接技术全方位进行宣传和教育，保障工作人员能够在思想上和行为上对于机械焊接技术的应用给予关注，确保生产操作能够符合企业的规范要求，配合企业内部机械焊接工作的全流程监控，从根源上提高汽车产品焊接的质量。

4.2 裂缝控制

裂缝作为直接影响机械焊接工作质量以及效率的重要因素，必然也会带来汽车的结构性损伤问题。在机械焊接技术应用的过程中，要求生产制造厂商对于裂缝问题严格进行把控，考虑到在汽车焊接生产的过程中，焊接材料、焊接部位、焊接技术等方面的差异较为明显，相关人员必须结合材料的截面形状、焊接工作难度，就焊接位置合理布置以及調整。在正式开展机械焊接工作之前，需要就相关材料的质量全方位进行检测，避免在焊接过程中出现裂缝缺陷这类质量问题，保障机械焊接所用的材料、方法和质量都能够符合标准规范的要求。

4.3 焊接工作环境改进

机械焊接所处的环境对焊接的质量以及汽车产品的生产效率都会产生明显影响。焊接环境方面存在的差异导致在机械焊接过程中会存在不同的问题，故此在机械焊接技术应用过程中，要求生产制造厂商针对焊接工作环境进行调整，尤其是集中在温度湿度等参数方面。在机械焊接生产过程中，外界的环境温度数值要控制在20℃以下，如果外界温度数值过低，会出现金属加速冷却的问题，直接影响到焊缝的最终质量。此外，在焊接工作环境中，空气水分含量也需要进行调整，一般焊接环境的水分含量要控制在90%以内，避免对最终焊接工作质量产生影响。

4.4 焊接工序持续完善

生产制造厂商要以机械焊接生产的质量要求为基础，针对机械焊接工序全方位进行调整，考虑到机械焊接工作的相关内容变得越发复杂，并且工序数量明显增加，生产制造厂商要利用制度方法对机械焊接工序进行规划调整，以此为焊接工作提供必要的制度约束，避免在焊接操作过程中出现顺序混乱的问题。生产制造厂商在对焊接工序进行调整之后，要向生产人员进行普及和教育，并保障相关人员能够在思想上关注焊接工序的优化以及调整，在提高焊接操作规范性的同时，配合内部检测机制的建立，严格遵照已有的质量标准对焊接产品进行检测，从源头上控制焊接问题的发生。

5 总结

目前在我国汽车生产制造过程中，机械焊接技术应用变得更加普遍，并且已经出现了自动化、多元化发展的现象，能够有效地减少汽车生产制造过程中的人力资源投入，同时工作效率明显提高。在机械焊接工作中，为了进一步提高焊接的生产效率和质量，要求相关人员就零件、裂缝等多种因素带来影响深入进行分析，在持续改进焊接工作环境以及生产流程的基础上，持续完善焊接技术，并对生产参数不断调整，控制裂缝问题的发生，全面提高机械焊接的效率以及汽车产品的整体质量。

参考文献：

[1]李志鹏.汽车制造中机械焊接质量的提升策略研究[J].时代汽车，2023（05）：133-135.

[2]高飞，曹振.自动化焊接技术在机械制造中的应用策略[J].内燃机与配件，2021（21）：200-201.

[3]徐浩.机械制造工艺与精密加工技术分析[J].集成电路应用，2020，37（07）：102-103.

[4]戴斌.现代焊接技术在汽车制造中的运用[J].汽车实用技术，2020（04）：182-184.

[5]潘建忠.论金属焊接在汽车工业中的实际运用[J].世界有色金属，2017（23）：268+270.

[6]韩景春，郭佳.数字化、智能化助力汽车工业快速发展[J].金属加工（冷加工），2017（20）：20-21.