吳式勝 徐澤家 雷燕紅 王澤楷 范斯琦

摘 要：隨著我國居民生活水平的持續(xù)提高，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡闹匾鲂泄ぞ?，而這也是我國汽車制造業(yè)得以快速發(fā)展的前提條件。現(xiàn)如今，汽車生產(chǎn)制造中的機械焊接技術(shù)，逐漸向著多元化方向發(fā)展，氣體保護焊接、電阻焊接、高能束熱源焊接等應(yīng)運而生，促使汽車生產(chǎn)制造的效率和質(zhì)量得到保障。為了提高焊接質(zhì)量，文章針對汽車制作中的機械焊接質(zhì)量提升策略進行分析。研究表現(xiàn)，相關(guān)人員需要重點關(guān)注焊接前的預(yù)熱、確定坡口方式以及焊接熱處理等要點。機械焊接技術(shù)往往會受到零件、裂縫、焊鉗電極以及焊接參數(shù)等多種因素的影響。為降低影響、提高質(zhì)量，相關(guān)人員需要持續(xù)完善焊接技術(shù)，同時，對于焊接裂縫進行管控，并合理優(yōu)化焊接的工作環(huán)境，優(yōu)化焊接工藝，確保機械焊接技術(shù)能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用。

關(guān)鍵詞：汽車制造 機械焊接 質(zhì)量提升

我國汽車制造業(yè)有著較為廣闊的市場發(fā)展前景，為了滿足不同用戶在汽車產(chǎn)品功能方面提出的個性化需求，汽車制造環(huán)節(jié)中的機械焊接技術(shù)應(yīng)用成為諸多企業(yè)關(guān)注的核心。機械焊接本就是汽車產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中不可或缺的重要內(nèi)容，當(dāng)下的機械焊接技術(shù)也逐漸向著多元化方向發(fā)展，汽車制造質(zhì)量和效率都能夠得到保障。但在目前較為激烈的市場競爭環(huán)境下，汽車制造企業(yè)必須就影響機械焊接技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)元素深入進行研究，并在創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)的同時，從裂縫控制、焊接技術(shù)完善等層面出發(fā)，保障技術(shù)的應(yīng)用效果能夠達(dá)到預(yù)期?；诖?，文章通過研究汽車制造中的機械焊接技術(shù)應(yīng)用影響因素以及對策，為該項技術(shù)的創(chuàng)新和普及提供參考。

1 汽車制造中常見的機械焊接技術(shù)

1.1 氣體保護焊接

在當(dāng)下汽車生產(chǎn)制造過程中，氣體保護焊接是最為常見的一項機械焊接技術(shù)，其中又以二氧化碳焊接和氬弧焊為主。二氧化碳焊接方法主要是在機械焊接的過程中由生產(chǎn)人員選擇成盤焊絲，在先后經(jīng)過送絲機構(gòu)以及焊槍、軟管等多臺設(shè)備之后，從導(dǎo)電嘴送出的一種焊接方法[1]。焊接和焊槍上分別分布著二氧化碳焊接過程中的兩個電源輸出端，在焊絲焊接接觸之后便會產(chǎn)生相應(yīng)的電弧。隨著高溫的持續(xù)影響，金屬便會出現(xiàn)局部熔化的現(xiàn)象，最終滴落到熔池之中。此外，二氧化碳?xì)怏w是按照一定的流量和壓力使用以及排放，通常都會從焊槍的噴嘴中直接噴出形成對應(yīng)的保護氣流，保障熔池和電弧區(qū)能夠和空氣之間彼此隔離，熔池金屬也會不斷凝固最終形成焊縫。與傳統(tǒng)的電弧焊方法相比，二氧化碳焊接在生產(chǎn)效率、成本投入等方面的優(yōu)勢變得更加明顯，并且在完成機械焊接之后，不需要進行清渣操作，能夠幫助相關(guān)人員及時進行監(jiān)視和控制。但實際上，這種機械焊接方法如果使用的電流較大，很容易導(dǎo)致表面焊接成型較差，存在一定的飛濺現(xiàn)象。對于容易氧化的各種有色金屬材料，不能使用二氧化碳方法進行焊接。

氬弧焊是指在機械焊接的過程中，送絲機將焊絲持續(xù)不斷地投入到焊槍內(nèi)，隨后與CONTACT TIP產(chǎn)生接觸，并在電流經(jīng)過之后，保障在電極和母材之間能夠產(chǎn)生相應(yīng)的保護氣，以此對進行ARC 及焊接區(qū)保護而產(chǎn)生的一種焊接技術(shù)。氬弧焊一般是包含非熔化極和熔化極兩種，通常會用于高合金鋼以及有色金屬的焊接工作，為了進一步改善在焊接過程中的成型條件，并避免出現(xiàn)大規(guī)模的飛濺現(xiàn)象，在生產(chǎn)加工過程中可以選擇使用混合氣體保護焊方法。

1.2 電阻焊接

電阻焊接作為常見的機械焊接方法，在汽車生產(chǎn)制造過程中，需要在等待焊接母材的接觸部位提供相應(yīng)的電流，以電阻發(fā)熱方法完成焊接部位擠壓，可以在較短的時間內(nèi)通過較高的電流完成焊接工作，接觸面已有的接觸電阻能夠瞬間形成焊縫。在電流持續(xù)通電后的一段時間內(nèi)，能夠?qū)Ω黜椊M件進行加壓結(jié)合。電阻焊接技術(shù)在作業(yè)速度、批量生產(chǎn)以及熱集中性、熱損失低等方面都有著明顯的優(yōu)勢。在汽車生產(chǎn)制造的過程中，該項技術(shù)無法進行非破壞性檢查，將會對焊接部位的具體位置以及焊接形狀產(chǎn)生明顯的影響。點焊又是其中最具有代表性的技術(shù)，在點焊工作開展時，焊接材料可以利用上下電極進行對正加壓，工件接觸變得更加緊密，隨后通電。因為工件之間的接觸位置存在著較大的電阻，在加熱過程中溫度會迅速升高，從而出現(xiàn)金屬熔化的現(xiàn)象，以此為基礎(chǔ)形成焊核。在電流斷開之后，壓力依舊會持續(xù)加大，熔核就會出現(xiàn)結(jié)晶凝固的現(xiàn)象，焊點的組織有著明顯的致密性特征。同時，電極與工件接觸位置的熱量會憑借銅極自身的良好導(dǎo)熱性逐漸消散，意味著在上下電極升溫過程中存在一定的限制[2]。

1.3 高能束熱源焊接技術(shù)

目前高能束熱源焊接技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造加工的過程中，一般都會將激光和電弧焊接方法聯(lián)合使用。激光焊接在汽車生產(chǎn)制造的過程中，焊縫較窄且分布較深，電弧焊接技術(shù)形成的焊縫寬而淺，意味著激光焊接技術(shù)需要投入較多的成本，二者的科學(xué)組合應(yīng)用，能夠明顯提高機械焊接的工作效率。在激光以及電弧復(fù)合加熱焊接技術(shù)應(yīng)用的過程中，要求相關(guān)人員針對熱源夾角盡可能地進行控制，并維持在較小的范圍內(nèi)[3]。此外，焊炬也需要滿足激光以及雙電弧電源結(jié)合的實際需求。目前這種焊接技術(shù)方法通常會在4～8mm厚度的鋼結(jié)構(gòu)焊接工作中使用，用于汽車部件生產(chǎn)以及鋁合金的焊接。同時，在機械焊接過程中，激光焊接技術(shù)的應(yīng)用，能夠在各零部件的摩擦表面形成良好的重熔復(fù)合層，部件自身的耐磨性明顯提升。

2 汽車制造中的機械焊接技術(shù)應(yīng)用要點

2.1 焊接前預(yù)熱

用于汽車生產(chǎn)制造的機械焊接技術(shù)，為了發(fā)揮已有的作用，并全面提高焊接工作質(zhì)量，焊接前預(yù)熱工作是必不可少的環(huán)節(jié)，生產(chǎn)人員也需要結(jié)合碳鋼焊接需求合理調(diào)整預(yù)熱標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)人員為了保障汽車生產(chǎn)制造過程中的機械焊接工作能夠滿足既有標(biāo)準(zhǔn)的要求，在全面落實預(yù)熱工作的同時，要對焊接零部件表面進行處理，同時要準(zhǔn)備好相應(yīng)的焊接工作環(huán)境以及設(shè)備。在科學(xué)預(yù)熱之后，焊接材料能夠滿足焊接工作實際溫度需求，避免出現(xiàn)變形以及裂縫的問題[4]。表面處理則是能夠?qū)⒑附蛹砻娲嬖诘难趸瘜右约拔酃溉轿磺宄?，焊接工作質(zhì)量也能夠得到保障。工作環(huán)境和設(shè)備準(zhǔn)備工作則能夠避免在機械焊接過程中出現(xiàn)環(huán)境污染的現(xiàn)象，同時焊接設(shè)備的質(zhì)量也能夠得到保障。

2.2 坡口方式確定

目前在汽車生產(chǎn)制造的過程中，機械焊接工作在不同零部件焊接方面形成了較為嚴(yán)格的焊接要求，生產(chǎn)人員需要結(jié)合制造工藝方面的差距，選擇相對應(yīng)的焊接技術(shù)。在焊接材料厚度控制在4mm以內(nèi)的情況下，要對材料焊接過程中存在的坡口有效進行處理。坡口處理的質(zhì)量對于焊縫金屬的需求量以及焊縫碳元素含量都會產(chǎn)生明顯的影響，在汽車生產(chǎn)制造過程中，生產(chǎn)制造企業(yè)想要有效地控制裂縫問題的發(fā)生概率，需要以焊接工作的要求為基礎(chǔ)，從U型和X型的坡口方式中合理選擇，以此為基礎(chǔ)落實機械焊接工作[5]。

2.3 焊接熱處理

在汽車生產(chǎn)制造過程中，機械焊接之后的熱處理將會直接影響到各零部件以及汽車產(chǎn)品的焊接強度和質(zhì)量，熱處理工作開展的最終目標(biāo)便是對溫度和時間這類參數(shù)進行管控，確保焊接材料的組織結(jié)構(gòu)以及性能能夠得到改善，避免在出現(xiàn)較大焊接殘余應(yīng)力的同時，確保材料的焊接強度明顯提高?？傮w看來，退火、正火、淬火、回火是最為常見的熱處理方法，退火能夠有效地降低材料焊接過程中存在的殘余應(yīng)力，而正火能夠保障焊接材料的硬度和強度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，淬火同樣能夠保證焊接材料在強度和硬度方面得到提高，回火則是能夠避免在淬火后出現(xiàn)材料變脆的現(xiàn)象，材料自身的韌性水平明顯提高。

3 汽車制造中的機械焊接技術(shù)應(yīng)用影響因素

3.1 零件因素

目前機械焊接技術(shù)通常會用于汽車零部件的生產(chǎn)加工，但實際上在外界裝卸溫度等多種因素的影響下，一般都會出現(xiàn)焊接的飛濺和穿板這類問題，故此在機械焊接工作中要求相關(guān)人員針對零部件的相關(guān)質(zhì)量全方位進行監(jiān)督，并控制工件自身的尺寸，在合理去除零部件表面異物的前提下，避免出現(xiàn)飛濺的現(xiàn)象。

3.2 裂縫因素

在機械焊接過程中，如果熔渣處理工作落實不到位，通常會出現(xiàn)焊接材料分離這類現(xiàn)象，也就是常見的裂縫問題。裂縫問題的存在與焊接溫度數(shù)值控制不到位以及壓力數(shù)值不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求等方面有著密切的聯(lián)系。如果焊接設(shè)備自身存在著較大的剛度或者是固化速度明顯提高同樣也會帶來裂縫問題。這些裂縫意味著在汽車生產(chǎn)或者是運行過程中會出現(xiàn)裂縫持續(xù)擴張以及出現(xiàn)新裂縫的問題，直接拉低汽車的運行性能以及安全性。

3.3 焊鉗電極

目前在汽車生產(chǎn)制造過程中，機械焊接技術(shù)的應(yīng)用會因為生產(chǎn)廠家在綜合考量生產(chǎn)成本以及導(dǎo)電性能等因素的前提下，使用以銅為原料生產(chǎn)的焊夾電極。在機械焊接過程中，電極對于電流輸出的沖擊影響較為嚴(yán)重，正因如此要合理選擇電極頭材料。部分廠商為了提高經(jīng)濟利潤水平，通常都會以銅材作為主要的電極，意味著使用年限明顯縮短，并且焊接工作的質(zhì)量也會受到影響。此外，這類焊夾電極的持續(xù)使用，必然會出現(xiàn)電機頭直徑不斷增大的問題，必須開展定期維修以及保養(yǎng)工作，一旦出現(xiàn)故障問題要立即進行替換。在替換過程中，如果電極尚未有效進行調(diào)理，很容易影響到最終的散熱效果，故此在電機安裝更換的過程中要對其位置進行調(diào)整，保障散熱效果能夠符合預(yù)期要求。

3.4 焊接參數(shù)

在機械焊接工作中的電壓以及電流這類參數(shù)會對焊接工作的最終結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響。尤其是在汽車大批量生產(chǎn)制造的過程中，因為焊接設(shè)備正在不斷增加，如果一直使用維持不變的傳統(tǒng)功率，車間電壓狀態(tài)將會受到明顯的影響，也不利于汽車產(chǎn)能的整體提高。正因如此，要求汽車生產(chǎn)制造廠商在產(chǎn)品批量加工生產(chǎn)的過程中，對于生產(chǎn)車間內(nèi)的供電設(shè)備實時進行監(jiān)測以及調(diào)整，通常都會利用電纜輸送焊接設(shè)備的電流，電纜使用的是銅絲導(dǎo)電原理，而銅絲則會因為使用次數(shù)逐漸增加而出現(xiàn)老化問題，輸出功率明顯下降，要求相關(guān)人員對于電纜的質(zhì)量嚴(yán)格進行檢查，更換其中存在質(zhì)量問題的電纜部分。

4 汽車制造中的機械焊接技術(shù)應(yīng)用保障措施

4.1 焊接技術(shù)完善

焊接技術(shù)水平以及工作步驟都會對機械焊接工作的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，在汽車生產(chǎn)加工制造的過程中，各環(huán)節(jié)都必須符合焊接標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)程序的要求。生產(chǎn)廠商要對各項作業(yè)程序不斷進行調(diào)整，機械焊接技術(shù)本就帶有明顯的復(fù)雜性特征，與之相對應(yīng)的作業(yè)內(nèi)容也變得更加復(fù)雜，任何一道工序出現(xiàn)問題都會對整體的焊接工作質(zhì)量產(chǎn)生影響。故此，企業(yè)在焊接技術(shù)改革發(fā)展的過程中需要建立企業(yè)專屬的焊接系統(tǒng)，并根據(jù)不同型號的汽車生產(chǎn)要求形成相應(yīng)的操作流程，邀請行業(yè)專家提供指導(dǎo)，避免出現(xiàn)各種錯誤操作現(xiàn)象[6]。此外，企業(yè)也需要針對機械焊接技術(shù)全方位進行宣傳和教育，保障工作人員能夠在思想上和行為上對于機械焊接技術(shù)的應(yīng)用給予關(guān)注，確保生產(chǎn)操作能夠符合企業(yè)的規(guī)范要求，配合企業(yè)內(nèi)部機械焊接工作的全流程監(jiān)控，從根源上提高汽車產(chǎn)品焊接的質(zhì)量。

4.2 裂縫控制

裂縫作為直接影響機械焊接工作質(zhì)量以及效率的重要因素，必然也會帶來汽車的結(jié)構(gòu)性損傷問題。在機械焊接技術(shù)應(yīng)用的過程中，要求生產(chǎn)制造廠商對于裂縫問題嚴(yán)格進行把控，考慮到在汽車焊接生產(chǎn)的過程中，焊接材料、焊接部位、焊接技術(shù)等方面的差異較為明顯，相關(guān)人員必須結(jié)合材料的截面形狀、焊接工作難度，就焊接位置合理布置以及調(diào)整。在正式開展機械焊接工作之前，需要就相關(guān)材料的質(zhì)量全方位進行檢測，避免在焊接過程中出現(xiàn)裂縫缺陷這類質(zhì)量問題，保障機械焊接所用的材料、方法和質(zhì)量都能夠符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

4.3 焊接工作環(huán)境改進

機械焊接所處的環(huán)境對焊接的質(zhì)量以及汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)效率都會產(chǎn)生明顯影響。焊接環(huán)境方面存在的差異導(dǎo)致在機械焊接過程中會存在不同的問題，故此在機械焊接技術(shù)應(yīng)用過程中，要求生產(chǎn)制造廠商針對焊接工作環(huán)境進行調(diào)整，尤其是集中在溫度濕度等參數(shù)方面。在機械焊接生產(chǎn)過程中，外界的環(huán)境溫度數(shù)值要控制在20℃以下，如果外界溫度數(shù)值過低，會出現(xiàn)金屬加速冷卻的問題，直接影響到焊縫的最終質(zhì)量。此外，在焊接工作環(huán)境中，空氣水分含量也需要進行調(diào)整，一般焊接環(huán)境的水分含量要控制在90%以內(nèi)，避免對最終焊接工作質(zhì)量產(chǎn)生影響。

4.4 焊接工序持續(xù)完善

生產(chǎn)制造廠商要以機械焊接生產(chǎn)的質(zhì)量要求為基礎(chǔ)，針對機械焊接工序全方位進行調(diào)整，考慮到機械焊接工作的相關(guān)內(nèi)容變得越發(fā)復(fù)雜，并且工序數(shù)量明顯增加，生產(chǎn)制造廠商要利用制度方法對機械焊接工序進行規(guī)劃調(diào)整，以此為焊接工作提供必要的制度約束，避免在焊接操作過程中出現(xiàn)順序混亂的問題。生產(chǎn)制造廠商在對焊接工序進行調(diào)整之后，要向生產(chǎn)人員進行普及和教育，并保障相關(guān)人員能夠在思想上關(guān)注焊接工序的優(yōu)化以及調(diào)整，在提高焊接操作規(guī)范性的同時，配合內(nèi)部檢測機制的建立，嚴(yán)格遵照已有的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對焊接產(chǎn)品進行檢測，從源頭上控制焊接問題的發(fā)生。

5 總結(jié)

目前在我國汽車生產(chǎn)制造過程中，機械焊接技術(shù)應(yīng)用變得更加普遍，并且已經(jīng)出現(xiàn)了自動化、多元化發(fā)展的現(xiàn)象，能夠有效地減少汽車生產(chǎn)制造過程中的人力資源投入，同時工作效率明顯提高。在機械焊接工作中，為了進一步提高焊接的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，要求相關(guān)人員就零件、裂縫等多種因素帶來影響深入進行分析，在持續(xù)改進焊接工作環(huán)境以及生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)上，持續(xù)完善焊接技術(shù)，并對生產(chǎn)參數(shù)不斷調(diào)整，控制裂縫問題的發(fā)生，全面提高機械焊接的效率以及汽車產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

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