陳春燕

(廣州德恒汽車裝備科技有限公司，廣東 廣州 510800)

傳統(tǒng)的汽車車身多采用鋼材，為實(shí)現(xiàn)汽車輕量化發(fā)展，選擇更為合理的材料是當(dāng)前的主要工作。鋁合金質(zhì)量約為鋼材的1/3，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要車身材料。同時(shí)，鋁合金材料可以回收利用，利用率高，減少資源消耗和浪費(fèi)；可塑性強(qiáng)，能夠滿足復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

一、鋁合金車身焊接存在的問題

針對(duì)鋁合金車身焊接技術(shù)，需要分析鋁合金車身焊接存在的問題，根據(jù)分析結(jié)果，選擇合理的焊接技術(shù)。鋁合金車身主要由鋁合金擠壓型材、鋁合金壓鑄件和鋁合金覆蓋件等構(gòu)件構(gòu)成。目前，鋁合金的焊接主要存在以下問題：

（一） 材質(zhì)問題

相較于傳統(tǒng)鋼材車身，鋁合金車身質(zhì)量小，鋁合金質(zhì)量、體積約為鋼材的1/3，但與此同時(shí)，彈性模量較弱，約為鋼材的1/3，在具有較強(qiáng)可塑性的同時(shí)，鋁合金車身在焊接過程中易發(fā)生形變。

（二）焊接過程存在的問題

鋁合金車身在進(jìn)行厚板焊接時(shí)，要求的溫度梯度大，焊縫強(qiáng)度一般能達(dá)到母材強(qiáng)度的70%；但在進(jìn)行薄板焊接時(shí)，由于要求的溫度梯度小，焊縫強(qiáng)度一般低于母材強(qiáng)度的60%，造成焊縫強(qiáng)度的損失。

（三）焊接資源、成本問題

鋁合金焊接相較于傳統(tǒng)鋼材焊接的資源和成本方面，存在著培訓(xùn)成本高、培訓(xùn)難度大，勞動(dòng)力短缺；同時(shí)，由于鋁合金焊接受環(huán)境影響大，濕度和溫度是鋁合金焊接的重要影響因素，在許多環(huán)境下，為保證溫度和濕度，造成的資源浪費(fèi)和成本增加等問題不容忽視。

（四）焊接污染問題

在進(jìn)行鋁合金焊接時(shí)，產(chǎn)生的煙塵對(duì)環(huán)境污染和勞動(dòng)者健康影響也是較大的問題。

二、鋁合金車身的焊接技術(shù)

綜合鋁合金焊接的特點(diǎn)及車身焊接的成本，針對(duì)鋁合金焊接存在的問題，經(jīng)過對(duì)比分析，在進(jìn)行鋁合金車身焊接時(shí)，MIG 焊和攪拌摩擦（點(diǎn)）焊是適用性較強(qiáng)的焊接技術(shù)。

（一）鋁合金車身 MIG 焊

MIG 焊是目前鋁合金車身的主要焊接技術(shù)之一，在焊接過程中，電弧穩(wěn)定，氧化性弱，適合焊接多種活潑金屬及合金；焊縫均勻，焊縫強(qiáng)度較大，能進(jìn)行鋁合金薄板焊接并有效保證焊接強(qiáng)度達(dá)到母體強(qiáng)度的70%。例如：德國(guó)奧迪在焊接過程中，使用 MIG 電弧釬焊，對(duì)車身及構(gòu)件進(jìn)行焊接，有效焊接鋁合金，保證焊縫均勻，焊接強(qiáng)度達(dá)到母體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，并有效提高焊接效率。為不斷適應(yīng)鋁合金車身焊接需要，MIG焊不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了脈沖MIG焊、單絲MIG焊、單槍焊絲MIG焊、復(fù)合熱源MIG焊等多種新型MIG焊接技術(shù)。通過不斷研發(fā)、創(chuàng)新MIG焊接技術(shù)和設(shè)備，提高焊接效率，提高焊接質(zhì)量和自動(dòng)化焊接水平。例如：奧地利 Fronius 公司在傳統(tǒng)MIG焊基礎(chǔ)上開發(fā)了單槍焊絲 MIG 焊技術(shù)，保留了焊接效率高的特點(diǎn)，同時(shí)焊接變形小，提高了鋁合金車身焊接質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)MIG焊，單槍焊絲MIG焊的焊槍小巧，受限較少，可焊接鋁合金車身的各個(gè)位置。

（二）鋁合金車身攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊技術(shù)是 20 世紀(jì) 90年代興起的焊接技術(shù)，主要依靠攪拌頭的機(jī)械摩擦作用實(shí)現(xiàn)接頭連接。經(jīng)過分析，攪拌摩擦焊具有熱輸入少，溫度低，焊接難度小的特點(diǎn)；同時(shí)，由于熱輸入少，在進(jìn)行鋁合金材料焊接時(shí)不容易發(fā)生形變，焊接強(qiáng)度較大；符合鋁合金焊接母體強(qiáng)度的要求，缺陷較少，焊接質(zhì)量好；焊接產(chǎn)生的鋁合金內(nèi)部殘余應(yīng)力較小，無需焊絲保護(hù)，焊接質(zhì)量高。

三、汽車白車身激光焊接生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能分析

（一）PLC控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用兩套觸摸屏與PLC控制裝置為激光焊接提供控制操作系統(tǒng)，觸摸屏主要負(fù)責(zé)信息輸入與監(jiān)控，其實(shí)時(shí)與焊接頭、送絲機(jī)、光纖激光器、焊接機(jī)器人以及滾壓輪等進(jìn)行通信，同時(shí)還與光柵、通道門、安全門等安全設(shè)備進(jìn)行連接，通過與主線系統(tǒng)控制構(gòu)成結(jié)構(gòu)清晰、操作便捷以及性能安全的整條生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

（二）設(shè)備工作與工藝模式

本系統(tǒng)主要有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作模式，其中手動(dòng)模式下可實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)操作，而自動(dòng)控制模式下，主要通過生產(chǎn)線自動(dòng)生產(chǎn)，分別在正常、空運(yùn)與排空三種模式下運(yùn)行。具體工藝控制模式包括兩種，一種是用于設(shè)備正常焊接的帶激光模式，另一種是用于設(shè)備調(diào)試及程序演示的不帶激光模式。

（三）PLC集成系統(tǒng)安全功能帶安全功能的PLC集成系統(tǒng)其主要用于控制系統(tǒng)安全狀態(tài)，本系統(tǒng)均采用安全程序分別對(duì)維修門開光信號(hào)、急停信號(hào)及光柵信號(hào)等進(jìn)行處理，其能夠用于故障檢測(cè)以及本地操作中斷后快速恢復(fù)生產(chǎn)。

（四）維修門門禁系統(tǒng)

為保證設(shè)備可靠與穩(wěn)定，整個(gè)激光焊接都在密閉激光防護(hù)房中進(jìn)行，焊接過程中為防止維修門打開中斷焊接過程，系統(tǒng)采用電磁鎖門禁系統(tǒng)控制激光防護(hù)房外圍的操作盒，由此保證焊接操作人員安全。

四、結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)汽車輕量化是汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在此過程中，運(yùn)用鋁合金制作車身能有效實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。但在鋁合金車身焊接過程中，由于鋁合金各個(gè)方面因素的影響，焊接難度大，焊接效率不高，焊接質(zhì)量不夠強(qiáng)。因此，針對(duì)存在的問題，選擇合理的焊接技術(shù)進(jìn)行有效焊接，不斷提高鋁合金車身焊接的質(zhì)量和效率，減小焊接難度和消耗。