金鈺 李娜

摘要：近年來，隨著人們對汽車市場的需求不斷增大，汽車行業(yè)可謂飛速發(fā)展，汽車行業(yè)的競爭也越來越激烈。汽車性能、質(zhì)量及節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)在消費者對汽車提出的要求。為滿足市場需求，新材料不斷在汽車車身中應用，這也對車身焊接技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。本文將主要探討目前車身焊接技術(shù)以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車車身;焊接技術(shù)

隨著社會的不斷發(fā)展，人們的生活品質(zhì)不斷提高，對汽車的追求也從剛開始的“代步工具”逐漸發(fā)展到高性能、節(jié)能環(huán)保的安全汽車。面對這一要求，各個汽車廠也不斷研發(fā)應用于汽車的新技術(shù)。汽車的車身焊接在汽車工業(yè)中占有重要地位，隨著新材料在車身上的應用，車身焊接技術(shù)的發(fā)展和新型汽車焊接技術(shù)在焊接生產(chǎn)線中的應用，汽車車身焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都得到了明顯的提高。焊接質(zhì)量的好壞直接影響著整車的質(zhì)量、性能、安全性及生產(chǎn)率。重視車身焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢尤為重要。

1 車身材料

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，從節(jié)約能源和安全性考慮，在不影響轎車的美觀和使用性能的前提下，為了使車身輕量化，達到節(jié)能和提高整車性能以及延長壽命周期，車身采用大量新型材料。車身結(jié)構(gòu)材料從單一鋼結(jié)構(gòu)，逐步向高強度優(yōu)質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)，進而向輕質(zhì)合金和復合材料結(jié)構(gòu)發(fā)展。車身新材料的開發(fā)越來越引起人們的關(guān)注。

1.1高強度鋼

為減輕車身重量，提高車身抗沖擊強度，汽車生產(chǎn)中大量應用高強度鋼。近年來，我國高強度鋼使用率逐步提高，2007年高強度鋼使用的平均比例已近17%。許多新開發(fā)車型車身高強度鋼板應用比例超過50%。高強度鋼的使用，給焊接工藝提出了新的挑戰(zhàn)。高強度鋼的性能致使塑性溫度區(qū)間變窄，這樣要想獲得同樣的塑性變形就需要更大的電極壓力，使得焊接工藝參數(shù)范圍變窄。近些年發(fā)展迅猛的激光焊接工藝能夠有效的提高高強度鋼板的焊接性能以及焊接強度。由于高強度鋼具有強度高、回彈小、成形性好和良好的抗腐蝕性等特點，主要用在車身骨架、車門和保險杠等部件上，。熱沖壓成形和中頻點焊、激光焊接是實現(xiàn)超高強度鋼車身部件沖壓成形和高質(zhì)量焊接的重要手段。

1.2 新型車身材料

（1）輕合金材料 近年來，為進一步減輕車身重量，國外的汽車廠家在汽車白車身中開始使用鋁合金、鎂合金、鈦合金等輕合金材料。鋁合金具有良好的延展性、耐腐蝕性以及較低的密度使得其成為輕量化結(jié)構(gòu)的首選材料。但鋁合金點焊難度較大，因此需要采用新的焊接工藝，給車身焊接帶來了新的課題。目前，較多的情況還是采用TIG/MIG焊，或鉚接/TOX連接法，或膠粘結(jié)的方法。英國焊接研究所，新發(fā)明的摩擦攪拌點焊技術(shù)據(jù)稱可以解決鋁合金的車身焊接，得到很好的焊接強度，但由于摩擦攪拌點焊的焊點中心有個小孔，故往往用于內(nèi)板結(jié)構(gòu)件上。

（2）碳纖維材料 碳纖維是一種纖維絲狀的材料，在制作成型時需要像織布一樣紡織成片狀，用有機膠浸潤成形并固化，制作過程類似于玻璃鋼。碳纖維具有絕佳的韌性和抗拉強度，且重量只有鋼的1/4。輕量、高強的特性正是高性能車所需的，目前法拉利、蘭博基尼等超跑的車身由碳纖維制成。不過碳纖維缺乏延展性是其缺點，在受到超出極限的沖擊時碳纖維結(jié)構(gòu)會如同玻璃一樣破碎。而且碳纖維與其它材料的連接也是個問題，使用傳統(tǒng)的栓接，連接孔周圍很容易產(chǎn)生裂紋。碳纖維材料的制造成本居高不下也是限制其應用的一個方面。

2 車身焊接新技術(shù)

（1）電阻點焊技術(shù) 在汽車制造中，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣是主機廠和客戶關(guān)注的焦點，焊接質(zhì)量主要依靠焊接設備來保證。對車身點焊而言，主要由控制器保證設定焊接參數(shù)在一定的波動范圍內(nèi)，從而獲得穩(wěn)定的焊點質(zhì)量。電阻焊機大量使用交流50 Hz的單相交流電源，其容量大、功率因數(shù)低。發(fā)展三相低頻電阻焊機、三相次級整流焊機（已在普通型點焊機、縫焊機、凸焊機中應用）和IGBT逆變電阻焊機，可以解決電網(wǎng)不平衡和提高功率因數(shù)的問題。同時還可進一步節(jié)約電能，利于實現(xiàn)參數(shù)的微機控制，可更好地適用于焊接鋁合金、不銹鋼及其他不易焊接的金屬焊接。另外，還可進一步減輕設備質(zhì)量。轎車車身制造中，隨著鋁鎂合金的使用量不斷增加，只有采用逆變點焊機才能獲得較好的點焊質(zhì)量。

（2）激光焊接技術(shù) 激光焊接的特點是焊接速度快，被焊接工件變形極小，形成深而窄、熱影響區(qū)小的焊縫，對零件和工裝的精度要求較高。由于國內(nèi)汽車零件的精度較低，重復精度較差，對激光焊工藝的推廣應用帶來了一定的難度。由于激光焊能量密度高，焊接深度/寬度比高，其焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)焊接方法高。如何保證激光焊接的質(zhì)量，即激光焊接過程的監(jiān)測與質(zhì)量控制，是激光利用領(lǐng)域的重要內(nèi)容。在汽車工業(yè)中，激光技術(shù)主要用于車身焊接、坯板拼焊和零件焊接。在車身制造中，采用激光焊技術(shù)，可以提高產(chǎn)品設計的靈活性，降低制造成本，提高車身的剛度，提高產(chǎn)品的競爭力。例如，車門內(nèi)板采用激光拼焊板既可以保證門鉸鏈側(cè)的強度，又能夠降低車身自重和生產(chǎn)成本，減少零件數(shù)量，減少模具開發(fā)數(shù)量以及焊接工位數(shù)量。

（3）攪拌摩擦焊技術(shù) 攪拌摩擦焊接使用摩擦熱和塑性變形熱作為焊接熱源。在焊接過程中沒有金屬熔化，變形小，但在焊接結(jié)束時會在末端留下小孔，比較適合內(nèi)板結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)件上，不適用于外表面件。攪拌摩擦焊適合長平直的焊縫焊接和鋁合金材料焊接，應用范圍比較窄，且成本高。目前，在企業(yè)中應用程度不高，要想在汽車行業(yè)中推廣使用，還有很多困難需要克服。

（4）冷金屬過渡焊 冷金屬過渡焊接是在傳統(tǒng)電弧焊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的精確控制型電弧焊方法和工藝，能夠在焊絲運動和熔滴過渡之間形成一個聯(lián)系，通過這個聯(lián)系能夠保證這種工藝實現(xiàn)熱輸入量小、變形小、無飛濺等特點。

3 結(jié)束語

人們對汽車的要求越來越高，汽車將向著安全，節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，高強鋼、鋁合金以及復合材料等新材料將逐步在汽車中使用，這意味著對焊接技術(shù)的要求及挑戰(zhàn)也越來越高。積極發(fā)展并采用新型汽車焊接技術(shù)可提高汽車工業(yè)的經(jīng)濟效益。我們必須重視焊接技術(shù)在汽車車身質(zhì)量中的作用，在原有焊接方式和技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展創(chuàng)新，共同保障汽車車身的質(zhì)量。

參考文獻：

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（作者單位：華晨汽車集團控股有限公司 ）

作者簡介：

金鈺（1990.2-），男，遼寧黑山人，工程師，沈陽，研究方向：汽車制造。

李娜（1985.5-）女，遼寧沈陽人，工程師，沈陽，研究方向：焊接。