王廣勇

(神龍汽車公司，湖北 武漢 430056)

0 前言

為了滿足汽車行業(yè)“節(jié)能環(huán)保、安全性、輕量化”的發(fā)展趨勢(shì)，鍍鋅鋼板、高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金等新材料越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在汽車車身制造中。以工頻電阻焊為主，輔以MAG或CO2氣體保護(hù)焊的傳統(tǒng)車身焊接技術(shù)，已難以滿足新材料的焊接技術(shù)需求。為此，各種先進(jìn)焊接技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用在汽車制造中。

1 中頻電阻焊

目前國(guó)內(nèi)外主流整車廠的汽車車身焊接仍然以電阻點(diǎn)焊為主，隨著鍍鋅鋼板、低合金高強(qiáng)度鋼的大量使用，使用傳統(tǒng)的工頻電阻點(diǎn)焊設(shè)備容易造成焊接飛濺、焊接毛刺、工件與電極粘連、電極消耗量大等問(wèn)題。中頻電阻焊因動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、控制精度高、焊接電流脈動(dòng)小、加熱集中、焊接質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好滿足鍍鋅鋼板和低合金高強(qiáng)度鋼板焊接的技術(shù)要求，正在逐步應(yīng)用在車身制造中。

20世紀(jì)80年代，中頻逆變電阻焊設(shè)備開(kāi)始出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，中頻電阻焊接技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟；最近幾年，國(guó)內(nèi)外有不少電阻焊設(shè)備廠家已經(jīng)推出性能完善的中頻電阻焊接設(shè)備，有資料表明：國(guó)外部分汽車廠家40%以上的機(jī)器人焊鉗采用了中頻電阻焊接技術(shù)[1]。近幾年，國(guó)內(nèi)有些汽車主機(jī)廠家也開(kāi)始把中頻電阻焊接設(shè)備應(yīng)用在車身焊接中。

1.1 中頻電阻焊機(jī)工作原理

由三相交流電（380 V/50 Hz）經(jīng)整流電路和濾波電容轉(zhuǎn)換成約500 V脈動(dòng)直流電，再經(jīng)由功率開(kāi)關(guān)器件組成的逆變電路轉(zhuǎn)換成中頻方波（1000 Hz），然后輸入變壓器降壓后，經(jīng)大功率二極管整流成直流電供給電極對(duì)工件進(jìn)行焊接。逆變器通常采用電流反饋脈寬調(diào)制（PWM）獲得穩(wěn)定的恒電流輸出，如圖1所示[2]。

1.2 中頻電阻焊的優(yōu)點(diǎn)

（1）中頻逆變直流電流與工頻交流電流相比，由于沒(méi)有明顯的峰值電流，電流波形平直，減少了焊接飛濺，提高了焊接質(zhì)量。（2）三相負(fù)荷均衡，不受電網(wǎng)波動(dòng)的影響，即使在網(wǎng)壓波動(dòng)+15%情況下，仍可將焊接電流精度控制在2%以下；功率因數(shù)高。（3）中頻變壓器體積小、質(zhì)量輕，輸入熱量低，便于使用一體化焊鉗。尤其運(yùn)用于機(jī)器人點(diǎn)焊操作時(shí)，可減輕機(jī)器人的負(fù)荷，而使用工頻焊接控制器時(shí)則需要載荷能力更大的機(jī)器人。（4）中頻焊接控制器的調(diào)節(jié)反饋控制周期為千分之一秒，響應(yīng)速度是工頻焊接控制器的20倍，能瞬時(shí)分析和調(diào)整焊接參數(shù)，焊接質(zhì)量控制更精確。

1.3 焊接質(zhì)量控制技術(shù)新進(jìn)展——中頻自適應(yīng)控制技術(shù)

電阻焊接質(zhì)量監(jiān)控方式主要有：恒電壓控制、恒電流控制、超聲波控制、表面溫度與紅外輻射法等。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是恒電流控制方式：將二次回路的電流通過(guò)電流傳感器采樣后，作為反饋量送回焊接控制器，焊接控制器再根據(jù)所得到的反饋量與設(shè)定的電流值進(jìn)行比較，輸出調(diào)節(jié)量，以保證次級(jí)電流恒定?？梢哉f(shuō)，對(duì)于電阻焊機(jī)這種控制是一種全閉環(huán)控制。但對(duì)于焊點(diǎn)質(zhì)量來(lái)講，它就是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制，并且控制期間沒(méi)有任何直接或間接來(lái)自焊接質(zhì)量的反饋信號(hào)，因此不能完全保證焊點(diǎn)質(zhì)量。而焊接過(guò)程中影響質(zhì)量的干擾因素很多，主要包括焊點(diǎn)間距、鋼板間隙、電極冷卻狀態(tài)、工件形狀、電極修磨狀態(tài)、電壓波動(dòng)、鍍層厚度變化等。為了在焊接過(guò)程中應(yīng)對(duì)各種干擾因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，焊接技術(shù)研究人員開(kāi)發(fā)出了中頻自適應(yīng)控制技術(shù)。

中頻自適應(yīng)控制技術(shù)是在中頻阻焊變壓器二次側(cè)直接測(cè)量整個(gè)焊接過(guò)程中的二次電流和二次電壓，依此計(jì)算出動(dòng)態(tài)電阻（點(diǎn)焊過(guò)程中，上下電極之間的等效電阻），根據(jù)動(dòng)態(tài)電阻的變化，調(diào)整焊接電流和焊接時(shí)間。

目前車身鋼板主要有兩大類：普通低碳鋼板和低合金高強(qiáng)度鋼板。它們?cè)邳c(diǎn)焊過(guò)程中的動(dòng)態(tài)電阻具有顯著特征：先下降，后上升，再下降；呈現(xiàn)的電阻曲線特征如圖2所示。

圖2 低碳鋼點(diǎn)焊過(guò)程中的動(dòng)態(tài)電阻曲線

AB段：工件受熱緊密接觸，接觸電阻迅速下降，曲線陡降，動(dòng)態(tài)電阻下降。焊接區(qū)域的金屬溫度增加，但未熔化。

BC段：接觸電阻逐漸減小，焊接區(qū)域的溫度持續(xù)升高，金屬電阻率不斷變大，曲線上升，在C點(diǎn)的時(shí)候，動(dòng)態(tài)電阻最終達(dá)到最大值。在這個(gè)階段后期，金屬開(kāi)始熔化，熔核開(kāi)始形成。

CD段：繼續(xù)加熱，焊點(diǎn)熔核區(qū)域長(zhǎng)大，電流密度變小，電阻變小，由最大值持續(xù)下降。

中頻自適應(yīng)控制正是基于動(dòng)態(tài)電阻先下降、后上升、再下降的特征去控制焊接過(guò)程參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的控制。具體實(shí)施過(guò)程中：首先根據(jù)工件的厚度、層數(shù)和鍍層狀態(tài)，在焊接參數(shù)區(qū)間內(nèi)選擇3～5套焊接參數(shù)進(jìn)行試焊，試焊過(guò)程中焊接控制器自動(dòng)計(jì)算次級(jí)回路的電阻值，建立起3～5個(gè)電阻曲線，保存焊接質(zhì)量良好的電阻曲線，作為以后焊接中的電阻參考曲線。在以后的焊接中，焊接控制器自動(dòng)計(jì)算次級(jí)回路的電阻，與電阻參考曲線進(jìn)行比較和運(yùn)算，求出焊接時(shí)間和電流的調(diào)整量，即時(shí)調(diào)整焊接過(guò)程中的焊接時(shí)間和電流，從而達(dá)到控制焊接質(zhì)量的目的。

1.4 中頻電阻焊接技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

最近幾年隨著中頻電阻焊接技術(shù)的成熟和完善，相關(guān)焊接設(shè)備在國(guó)內(nèi)外主流汽車廠家得到越來(lái)越多的使用，中頻機(jī)器人點(diǎn)焊鉗、中頻手工點(diǎn)焊鉗已經(jīng)出現(xiàn)在汽車車身的生產(chǎn)線中。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)主流廠家如神龍汽車、東風(fēng)乘用車、一汽大眾、北京奔馳、華晨寶馬等已經(jīng)在有些中高檔車型的生產(chǎn)線中使用了中頻電阻焊設(shè)備。

目前中頻電阻焊接設(shè)備廠家以歐美品牌為主，經(jīng)過(guò)我國(guó)焊接技術(shù)人員不斷的科研攻關(guān)，國(guó)內(nèi)有些電阻焊設(shè)備廠家也已成功推出性能完善的中頻電阻焊接設(shè)備。由于中頻電阻設(shè)備的采購(gòu)成本高，目前在市場(chǎng)中所占的比例還比較小。

2 激光焊接

激光焊接具有能量密度高、工件變形小、熱影響區(qū)窄、焊接速度高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、無(wú)后續(xù)加工的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已經(jīng)成為金屬材料加工與制造的重要手段，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于汽車、航空航天、國(guó)防工業(yè)、造船、海洋工程、核電設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域[3]。

汽車制造領(lǐng)域是當(dāng)前最大規(guī)模使用激光焊接技術(shù)的行業(yè)，從汽車零部件生產(chǎn)到車身制造，激光焊接已經(jīng)成為汽車制造生產(chǎn)中的重要焊接方法之一?？傮w上講，激光焊接在汽車車身制造中的應(yīng)用主要包括三個(gè)方面：激光拼焊板、激光釬焊、激光熔焊。

2.1 激光拼焊板

激光拼焊板技術(shù)是根據(jù)車身不同部位的性能要求，選擇強(qiáng)度等級(jí)相同或不同，厚度不同的鋼板，通過(guò)激光裁剪和拼焊在一起，然后再?zèng)_壓成車身零件。激光拼焊技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：減少零件和模具數(shù)量；縮短設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)周期；減少材料浪費(fèi)；合理使用不同級(jí)別、厚度和性能的鋼板，減輕車身質(zhì)量；降低制造成本；提高尺寸精度；提高車身結(jié)構(gòu)剛度和安全性[4]。

蒂森克虜伯公司與大眾公司合作，最早把此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在奧迪100的地板拼焊上。到目前為止，世界上幾乎所有的著名汽車制造商都大量采用了激光拼焊技術(shù)，所涉及的汽車結(jié)構(gòu)件如行李箱加強(qiáng)板、行李箱內(nèi)板、減震器支座、后輪罩、側(cè)圍內(nèi)板、前地板、前縱梁、保險(xiǎn)杠、橫梁、輪罩、車門內(nèi)板、中立柱等[5]。車身某些部位的激光拼焊板如圖3所示。

圖3 車身某些部位的激光拼焊板

2.2 激光釬焊

激光釬焊也稱激光填絲釬焊，基本原理為：激光發(fā)生器發(fā)出的激光束聚焦在焊絲表面上加熱，使焊絲受熱熔化（工件未熔化）成高溫液態(tài)金屬浸潤(rùn)工件連接處，填充接頭間隙與工件結(jié)合，液態(tài)金屬冷卻后形成焊縫，如圖4所示[6]。通常采用直徑1.2 mm的CuSi3焊絲，熔點(diǎn)950℃，被焊工件為低碳鋼鍍鋅板（鋼板熔點(diǎn)1400℃以上），在焊絲熔化的情況下，工件不熔化。

圖4 激光釬焊原理

目前激光釬焊主要用于汽車頂蓋、行李箱蓋等車身的可視工件焊接中。很多主流汽車廠家在中、高檔車型中都應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)，神龍汽車公司在標(biāo)致508和雪鐵龍C5車型也應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)，如圖5所示。以頂蓋的激光釬焊為例，與電阻點(diǎn)焊相比的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）搭接凹槽長(zhǎng)度由40 mm減少到5 mm以內(nèi)，減輕了車身質(zhì)量，可以節(jié)能降耗。（2）頂蓋單側(cè)的激光釬焊縫約為1.5 m，是連續(xù)的金屬連接，提高了車身的連接強(qiáng)度，進(jìn)而增強(qiáng)了車身安全性。（3）點(diǎn)焊需要涂膠工藝，激光釬焊不需要涂膠工藝，減少工藝內(nèi)容，降低了制造成本。（4）搭接凹槽無(wú)須使用裝飾條，減少了零件數(shù)量，降低了制造成本，提高了車身的美觀度。（5）由于是局部加熱，工件熱影響區(qū)小，提高了車身安全。（6）負(fù)離焦方式加熱，加熱帶寬，無(wú)飛濺，填充劑熔化后自然浸潤(rùn)，焊縫外觀質(zhì)量良好。（7）光束容易傳輸和控制，因而容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，位置精度高。

圖5 標(biāo)致508頂蓋激光釬焊及雪鐵龍C5行李箱激光釬焊

激光釬焊系統(tǒng)主要包括：激光器、激光傳輸光纖、激光焊接頭、機(jī)器人、工裝夾具、送絲機(jī)、自動(dòng)化控制電柜等。工作過(guò)程為：工件在焊裝夾具上就位后，焊接工裝夾緊工件，機(jī)器人得到信號(hào)指令，運(yùn)動(dòng)到起焊位置，然后激光器得到信號(hào)發(fā)出激光，激光經(jīng)過(guò)傳輸光纖到達(dá)激光焊接頭，此時(shí)送絲機(jī)得到信號(hào)進(jìn)行送絲，由激光焊接頭把激光照射在焊絲和焊接區(qū)域，焊絲被加熱熔化浸潤(rùn)工件連接處，機(jī)器人帶著激光焊接頭和送絲機(jī)構(gòu)末端按照設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，整個(gè)焊接工作完成后，送絲機(jī)停止送絲，激光器停止工作，機(jī)器人返回待機(jī)位置，焊裝夾具自動(dòng)打開(kāi)，整個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。

激光釬焊是一種精度高、自動(dòng)化高、柔性好的焊接工藝，其焊接質(zhì)量的控制難度比較高，要實(shí)現(xiàn)完美的焊接質(zhì)量，不僅需要先進(jìn)的設(shè)備，更需要與之匹配的工藝參數(shù)，其工作過(guò)程中的每個(gè)參數(shù)公差范圍窄。主要的工藝參數(shù)有：送絲角度、光斑直徑、激光功率、焊絲預(yù)熱電流、送絲速度和焊接速度等。這些工藝參數(shù)需要通過(guò)不斷的調(diào)試和摸索，合理匹配，才能取得良好的焊接質(zhì)量。另外工件尺寸的穩(wěn)定性和焊接夾具的重復(fù)精度對(duì)焊接質(zhì)量也有著重要的影響[7]。

2.3 激光熔焊

激光熔焊與激光釬焊不同，工件被快速熔化，通常不需要使用焊絲。基本原理：金屬在激光的照射下被迅速加熱，其表面溫度在極短時(shí)間內(nèi)升高到沸點(diǎn)，金屬發(fā)生汽化。金屬蒸汽以一定的速度離開(kāi)金屬熔池表面，產(chǎn)生一個(gè)反作用力于熔化的金屬，使其向下凹陷，在激光光束下產(chǎn)生一個(gè)凹坑。激光直接射入凹坑底部，形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的小孔。當(dāng)金屬蒸汽的反作用力與液態(tài)金屬的表面張力和重力平衡后，小孔將不再繼續(xù)深入。小孔隨著激光束在焊接方向前進(jìn)，金屬在小孔前方熔化，繞過(guò)小孔流向后方，重新凝固結(jié)晶形成焊縫，如圖6所示[8]。

圖6 激光熔焊原理

目前歐美主流汽車廠家對(duì)激光熔焊的使用比較多，在車門內(nèi)板、前地板、側(cè)圍內(nèi)板等處都有應(yīng)用。神龍汽車公司最近開(kāi)發(fā)的雪鐵龍C4L和標(biāo)致3008車型，在車門內(nèi)板焊接應(yīng)用了激光熔焊，如圖7所示。激光熔焊基本上可以替代電阻點(diǎn)焊，并且具有很多優(yōu)勢(shì)：（1）熱量集中，焊縫“深寬比”大，熱影響區(qū)小，工件變形很小，無(wú)需焊后處理。（2）焊縫質(zhì)量好，強(qiáng)度高，提高了車身強(qiáng)度和安全性。（3）光束易于控制，焊接速度快，適合柔性化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。（4）可焊材料范圍廣，可以進(jìn)行異種材料焊接。（5）搭接面寬度小，節(jié)省材料，并可以減重降耗。

圖7 東風(fēng)標(biāo)致3008車門內(nèi)板激光熔焊縫

激光熔焊系統(tǒng)主要包括：激光器、激光傳輸光纖、激光焊接頭、機(jī)器人、自動(dòng)化控制電柜等。與激光釬焊相比，不需要焊絲填充，沒(méi)有送絲機(jī)構(gòu)。激光熔焊時(shí)，工件被快速加熱熔化，焊接質(zhì)量控制相對(duì)激光釬焊來(lái)說(shuō)難度更大，對(duì)被焊工件的尺寸穩(wěn)定性和工裝夾具的定位精度及重復(fù)性精度要求特別高。主要的工藝參數(shù)有：焊接速度、激光功率、焦距、光斑直徑等。工件通常是鍍鋅鋼板，在焊接過(guò)程中，鋅鍍層特別容易汽化，對(duì)焊接質(zhì)量影響比較大；為了使汽化的鋅金屬順利揮發(fā)，通常在零件沖壓時(shí)會(huì)在焊接部位沖壓出一段高度很小的凸臺(tái)，這樣工件在搭接時(shí)，工件之間就會(huì)存在一定的間隙，可以使鋅在焊接過(guò)程中順利揮發(fā)，減少焊縫氣孔的產(chǎn)生；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最佳的間隙量約為0.2 mm。

2.4 激光器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)于激光焊接系統(tǒng)來(lái)言，核心設(shè)備是激光器。目前應(yīng)用于汽車工業(yè)的激光器主要有兩類：第一類是CO2氣體激光器，其為最早應(yīng)用于車身焊接的激光器，效率較高，光束質(zhì)量較好，但波長(zhǎng)較長(zhǎng)（10.6μm），無(wú)法通過(guò)光纖傳輸，不靈活。第二類是固體（Nd∶YAG）激光器，效率較低，光束質(zhì)量差一些，輸出功率較小，可滿足車身薄板的釬焊和熔焊，波長(zhǎng)1.06μm，可以通過(guò)光纖傳輸，與CO2氣體激光器相比可以省去復(fù)雜的光束傳送系統(tǒng)，適用于柔性制造系統(tǒng)，近年來(lái)已經(jīng)逐步取代了CO2氣體激光器。國(guó)內(nèi)的車身生產(chǎn)線，引入激光焊接技術(shù)的時(shí)間比較晚，通常采用的是功率為4 kW的固體（Nd∶YAG）激光器。

最近幾年，科研人員又成功研發(fā)了新型固定激光器——光纖激光器和碟片激光器，都是利用摻Y(jié)b晶體作為增益介質(zhì)（Yb∶YAG），不過(guò)幾何形狀不同，光釬激光器采用又長(zhǎng)又薄的幾何形狀，碟片激光器采用盤(pán)狀幾何形狀。與固體（Nd∶YAG）激光器相比，新型激光器的光電轉(zhuǎn)換效率高，光束質(zhì)量高，維護(hù)成本低。目前光纖激光器和碟片激光器已經(jīng)成功應(yīng)用在汽車車身焊裝生產(chǎn)線上，除了激光熔焊和釬焊外，還可以通過(guò)與光學(xué)掃描系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)激光遠(yuǎn)程焊接。在車身焊接領(lǐng)域，固體（Nd∶YAG）激光器在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)被新型固體（Yb∶YAG）激光器所取代。

3 CMT冷金屬過(guò)渡焊

由于焊接時(shí)輸入熱量高，薄板容易變形、焊穿等原因，電弧焊在車身焊接的應(yīng)用比較少，只有點(diǎn)焊工藝無(wú)法實(shí)施的部位才會(huì)考慮使用。通常應(yīng)用的電弧焊方式是熔化極氣體保護(hù)焊：CO2氣體保護(hù)焊、MAG焊、MIG焊；這三種焊接方式所使用的焊接設(shè)備相同，焊絲和保護(hù)氣體有所區(qū)別。由于焊縫不美觀，涉及車身外觀的部位幾乎不會(huì)考慮熔化極氣體保護(hù)焊。為了使熔化極氣體保護(hù)焊更好地適用在車身薄板連接工藝上，目前國(guó)外有焊接設(shè)備廠家開(kāi)發(fā)了一種新的熔化極氣體保護(hù)焊方式“CMT——cold metal transfer冷金屬過(guò)渡”。冷金屬過(guò)渡是設(shè)備廠家的說(shuō)法，更準(zhǔn)確的定義應(yīng)該是低能量的金屬過(guò)渡，這種焊接方式是短路過(guò)渡，輸入熱量比通常的MAG焊和MIG焊的短路過(guò)渡要低。其獨(dú)特之處是：特殊的送絲機(jī)構(gòu)能夠和焊接過(guò)程的熔滴過(guò)渡情況相結(jié)合，當(dāng)熔滴長(zhǎng)大后，焊絲可以回抽使熔滴脫落，并通過(guò)控制短路電流，避免產(chǎn)生飛濺，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)飛濺的焊接。CMT焊接過(guò)程如圖8所示。

目前車身外觀部位的焊縫通常是激光釬焊焊縫，焊接質(zhì)量很好，外觀光滑均勻，焊后無(wú)需處理。但激光焊接設(shè)備投資成本高，為了降低投資成本，目前國(guó)內(nèi)有汽車廠家開(kāi)始嘗試采用CMT焊接技術(shù)替代激光釬焊。車身外觀零件的厚度薄，金屬連接采用熔焊，零件變形會(huì)很嚴(yán)重；使用熔點(diǎn)低的銅合金焊絲實(shí)現(xiàn)零件間的金屬連接，工件變形量比較小。圖9是厚度為0.77 mm和0.97 mm兩個(gè)鍍鋅薄板的對(duì)接焊縫，焊縫表面光滑，無(wú)焊接飛濺，工件變形量小，焊縫余高明顯，工件連接處有少許黑色氧化物。車身外觀零件的焊縫，外觀質(zhì)量要求特別高，CMT焊縫打磨后，符合生產(chǎn)要求，如圖10所示。對(duì)于節(jié)拍低、短焊縫的工位，考慮使用CMT焊接技術(shù)。

圖8 CMT的焊接過(guò)程

圖9 CMT焊縫

4 摩擦攪拌點(diǎn)焊

鋁合金、鎂合金的金屬密度比較低，是汽車輕量化的好材料。目前在汽車制造中鋁合金的用量越來(lái)越多，通常以鑄件或鍛壓件的應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等零部件上；在車身制造中的應(yīng)用主要集中在機(jī)罩和車門。鋁合金具有導(dǎo)電性優(yōu)良、散熱快的物理特性，電阻焊接效果不佳。針對(duì)鋁合金的塑性流動(dòng)性好的特點(diǎn)，研發(fā)人員開(kāi)發(fā)了摩擦攪拌點(diǎn)焊技術(shù)。具體焊接過(guò)程有三個(gè)步驟，如圖11所示：（1）壓入過(guò)程。摩擦攪拌頭不斷旋轉(zhuǎn)，通過(guò)施加頂鍛壓力插入工件之中，在壓力作用下工件與攪拌頭之間產(chǎn)生摩擦熱，軟化周圍材料，攪拌頭進(jìn)一步壓入工件。（2）連接過(guò)程。攪拌頭完全進(jìn)入工件之中，保持壓力并使攪拌頭軸肩接觸工件表面，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間。（3）回撤過(guò)程。完成連接后攪拌頭從工件退出，過(guò)程完畢。

圖10 打磨后CMT焊縫

摩擦攪拌點(diǎn)焊的連接機(jī)理是攪拌頭周圍高溫摩擦熱和材料塑性流動(dòng)互相作用的結(jié)果，冶金連接產(chǎn)生在攪拌頭周圍形成的圓環(huán)狀攪拌區(qū)域與材料發(fā)生重結(jié)晶的區(qū)域中。與傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊和鉚接技術(shù)相比，具有接頭強(qiáng)度高、質(zhì)量好、性能穩(wěn)定、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)[9]。

圖11 摩擦攪拌點(diǎn)焊示意

5 結(jié)論

以工頻電阻焊為主，輔少量的熔化極氣體保護(hù)焊的傳統(tǒng)車身焊接技術(shù)已不能適合車身焊接“高效、安全、節(jié)能”的發(fā)展要求，各種先進(jìn)的焊接技術(shù)正在逐步應(yīng)用在車身焊接生產(chǎn)線中，并取得了顯著的效益。但是我國(guó)焊接設(shè)備的制造水平還不能滿足國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展需要，大功率固體激光器、CMT焊機(jī)、中頻電阻焊機(jī)等先進(jìn)設(shè)備都依賴國(guó)外進(jìn)口。國(guó)內(nèi)焊接設(shè)備廠家應(yīng)該加快研發(fā)步伐，早日推出與國(guó)外先進(jìn)水平相媲美的產(chǎn)品。

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