金鈺 李娜

摘要：近年來(lái)，隨著人們對(duì)汽車(chē)市場(chǎng)的需求不斷增大，汽車(chē)行業(yè)可謂飛速發(fā)展，汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。汽車(chē)性能、質(zhì)量及節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)在消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)提出的要求。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，新材料不斷在汽車(chē)車(chē)身中應(yīng)用，這也對(duì)車(chē)身焊接技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。本文將主要探討目前車(chē)身焊接技術(shù)以及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)車(chē)身;焊接技術(shù)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活品質(zhì)不斷提高，對(duì)汽車(chē)的追求也從剛開(kāi)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(chē)。面對(duì)這一要求，各個(gè)汽車(chē)廠(chǎng)也不斷研發(fā)應(yīng)用于汽車(chē)的新技術(shù)。汽車(chē)的車(chē)身焊接在汽車(chē)工業(yè)中占有重要地位，隨著新材料在車(chē)身上的應(yīng)用，車(chē)身焊接技術(shù)的發(fā)展和新型汽車(chē)焊接技術(shù)在焊接生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)用，汽車(chē)車(chē)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(chē)的質(zhì)量、性能、安全性及生產(chǎn)率。重視車(chē)身焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)尤為重要。

1 車(chē)身材料

隨著汽車(chē)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(chē)的美觀和使用性能的前提下，為了使車(chē)身輕量化，達(dá)到節(jié)能和提高整車(chē)性能以及延長(zhǎng)壽命周期，車(chē)身采用大量新型材料。車(chē)身結(jié)構(gòu)材料從單一鋼結(jié)構(gòu)，逐步向高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)而向輕質(zhì)合金和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)發(fā)展。車(chē)身新材料的開(kāi)發(fā)越來(lái)越引起人們的關(guān)注。

1.1高強(qiáng)度鋼

為減輕車(chē)身重量，提高車(chē)身抗沖擊強(qiáng)度，汽車(chē)生產(chǎn)中大量應(yīng)用高強(qiáng)度鋼。近年來(lái)，我國(guó)高強(qiáng)度鋼使用率逐步提高，2007年高強(qiáng)度鋼使用的平均比例已近17%。許多新開(kāi)發(fā)車(chē)型車(chē)身高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用比例超過(guò)50%。高強(qiáng)度鋼的使用，給焊接工藝提出了新的挑戰(zhàn)。高強(qiáng)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(qiáng)度鋼板的焊接性能以及焊接強(qiáng)度。由于高強(qiáng)度鋼具有強(qiáng)度高、回彈小、成形性好和良好的抗腐蝕性等特點(diǎn)，主要用在車(chē)身骨架、車(chē)門(mén)和保險(xiǎn)杠等部件上，。熱沖壓成形和中頻點(diǎn)焊、激光焊接是實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)度鋼車(chē)身部件沖壓成形和高質(zhì)量焊接的重要手段。

1.2 新型車(chē)身材料

（1）輕合金材料 近年來(lái)，為進(jìn)一步減輕車(chē)身重量，國(guó)外的汽車(chē)廠(chǎng)家在汽車(chē)白車(chē)身中開(kāi)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(diǎn)焊難度較大，因此需要采用新的焊接工藝，給車(chē)身焊接帶來(lái)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(guó)焊接研究所，新發(fā)明的摩擦攪拌點(diǎn)焊技術(shù)據(jù)稱(chēng)可以解決鋁合金的車(chē)身焊接，得到很好的焊接強(qiáng)度，但由于摩擦攪拌點(diǎn)焊的焊點(diǎn)中心有個(gè)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(shí)需要像織布一樣紡織成片狀，用有機(jī)膠浸潤(rùn)成形并固化，制作過(guò)程類(lèi)似于玻璃鋼。碳纖維具有絕佳的韌性和抗拉強(qiáng)度，且重量只有鋼的1/4。輕量、高強(qiáng)的特性正是高性能車(chē)所需的，目前法拉利、蘭博基尼等超跑的車(chē)身由碳纖維制成。不過(guò)碳纖維缺乏延展性是其缺點(diǎn)，在受到超出極限的沖擊時(shí)碳纖維結(jié)構(gòu)會(huì)如同玻璃一樣破碎。而且碳纖維與其它材料的連接也是個(gè)問(wèn)題，使用傳統(tǒng)的栓接，連接孔周?chē)苋菀桩a(chǎn)生裂紋。碳纖維材料的制造成本居高不下也是限制其應(yīng)用的一個(gè)方面。

2 車(chē)身焊接新技術(shù)

（1）電阻點(diǎn)焊技術(shù) 在汽車(chē)制造中，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣是主機(jī)廠(chǎng)和客戶(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)，焊接質(zhì)量主要依靠焊接設(shè)備來(lái)保證。對(duì)車(chē)身點(diǎn)焊而言，主要由控制器保證設(shè)定焊接參數(shù)在一定的波動(dòng)范圍內(nèi)，從而獲得穩(wěn)定的焊點(diǎn)質(zhì)量。電阻焊機(jī)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(jī)、三相次級(jí)整流焊機(jī)（已在普通型點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī)、凸焊機(jī)中應(yīng)用）和IGBT逆變電阻焊機(jī)，可以解決電網(wǎng)不平衡和提高功率因數(shù)的問(wèn)題。同時(shí)還可進(jìn)一步節(jié)約電能，利于實(shí)現(xiàn)參數(shù)的微機(jī)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(jìn)一步減輕設(shè)備質(zhì)量。轎車(chē)車(chē)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(diǎn)焊機(jī)才能獲得較好的點(diǎn)焊質(zhì)量。

（2）激光焊接技術(shù) 激光焊接的特點(diǎn)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(duì)零件和工裝的精度要求較高。由于國(guó)內(nèi)汽車(chē)零件的精度較低，重復(fù)精度較差，對(duì)激光焊工藝的推廣應(yīng)用帶來(lái)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(guò)程的監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制，是激光利用領(lǐng)域的重要內(nèi)容。在汽車(chē)工業(yè)中，激光技術(shù)主要用于車(chē)身焊接、坯板拼焊和零件焊接。在車(chē)身制造中，采用激光焊技術(shù)，可以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性，降低制造成本，提高車(chē)身的剛度，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。例如，車(chē)門(mén)內(nèi)板采用激光拼焊板既可以保證門(mén)鉸鏈側(cè)的強(qiáng)度，又能夠降低車(chē)身自重和生產(chǎn)成本，減少零件數(shù)量，減少模具開(kāi)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(guò)程中沒(méi)有金屬熔化，變形小，但在焊接結(jié)束時(shí)會(huì)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(zhǎng)平直的焊縫焊接和鋁合金材料焊接，應(yīng)用范圍比較窄，且成本高。目前，在企業(yè)中應(yīng)用程度不高，要想在汽車(chē)行業(yè)中推廣使用，還有很多困難需要克服。

（4）冷金屬過(guò)渡焊 冷金屬過(guò)渡焊接是在傳統(tǒng)電弧焊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的精確控制型電弧焊方法和工藝，能夠在焊絲運(yùn)動(dòng)和熔滴過(guò)渡之間形成一個(gè)聯(lián)系，通過(guò)這個(gè)聯(lián)系能夠保證這種工藝實(shí)現(xiàn)熱輸入量小、變形小、無(wú)飛濺等特點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

人們對(duì)汽車(chē)的要求越來(lái)越高，汽車(chē)將向著安全，節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，高強(qiáng)鋼、鋁合金以及復(fù)合材料等新材料將逐步在汽車(chē)中使用，這意味著對(duì)焊接技術(shù)的要求及挑戰(zhàn)也越來(lái)越高。積極發(fā)展并采用新型汽車(chē)焊接技術(shù)可提高汽車(chē)工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。我們必須重視焊接技術(shù)在汽車(chē)車(chē)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(chē)車(chē)身的質(zhì)量。

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（作者單位：華晨汽車(chē)集團(tuán)控股有限公司 ）

作者簡(jiǎn)介：

金鈺（1990.2-），男，遼寧黑山人，工程師，沈陽(yáng)，研究方向：汽車(chē)制造。

李娜（1985.5-）女，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，沈陽(yáng)，研究方向：焊接。