吳式勝 徐澤家 雷燕紅 王澤楷 范斯琦

摘 要：隨著我國(guó)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(guó)汽車制造業(yè)得以快速發(fā)展的前提條件?，F(xiàn)如今，汽車生產(chǎn)制造中的機(jī)械焊接技術(shù)，逐漸向著多元化方向發(fā)展，氣體保護(hù)焊接、電阻焊接、高能束熱源焊接等應(yīng)運(yùn)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(duì)汽車制作中的機(jī)械焊接質(zhì)量提升策略進(jìn)行分析。研究表現(xiàn)，相關(guān)人員需要重點(diǎn)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(diǎn)。機(jī)械焊接技術(shù)往往會(huì)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(shí)，對(duì)于焊接裂縫進(jìn)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(jī)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(jī)械焊接 質(zhì)量提升

我國(guó)汽車制造業(yè)有著較為廣闊的市場(chǎng)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(gè)性化需求，汽車制造環(huán)節(jié)中的機(jī)械焊接技術(shù)應(yīng)用成為諸多企業(yè)關(guān)注的核心。機(jī)械焊接本就是汽車產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程中不可或缺的重要內(nèi)容，當(dāng)下的機(jī)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，汽車制造企業(yè)必須就影響機(jī)械焊接技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)元素深入進(jìn)行研究，并在創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)的同時(shí)，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。基于此，文章通過(guò)研究汽車制造中的機(jī)械焊接技術(shù)應(yīng)用影響因素以及對(duì)策，為該項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新和普及提供參考。

1 汽車制造中常見的機(jī)械焊接技術(shù)

1.1 氣體保護(hù)焊接

在當(dāng)下汽車生產(chǎn)制造過(guò)程中，氣體保護(hù)焊接是最為常見的一項(xiàng)機(jī)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(jī)械焊接的過(guò)程中由生產(chǎn)人員選擇成盤焊絲，在先后經(jīng)過(guò)送絲機(jī)構(gòu)以及焊槍、軟管等多臺(tái)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(guò)程中的兩個(gè)電源輸出端，在焊絲焊接接觸之后便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電弧。隨著高溫的持續(xù)影響，金屬便會(huì)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(huì)從焊槍的噴嘴中直接噴出形成對(duì)應(yīng)的保護(hù)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(huì)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(shì)變得更加明顯，并且在完成機(jī)械焊接之后，不需要進(jìn)行清渣操作，能夠幫助相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行監(jiān)視和控制。但實(shí)際上，這種機(jī)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(duì)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(jìn)行焊接。

氬弧焊是指在機(jī)械焊接的過(guò)程中，送絲機(jī)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(guò)之后，保障在電極和母材之間能夠產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)氣，以此對(duì)進(jìn)行ARC 及焊接區(qū)保護(hù)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(huì)用于高合金鋼以及有色金屬的焊接工作，為了進(jìn)一步改善在焊接過(guò)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(guò)程中可以選擇使用混合氣體保護(hù)焊方法。

1.2 電阻焊接

電阻焊接作為常見的機(jī)械焊接方法，在汽車生產(chǎn)制造過(guò)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(shí)間內(nèi)通過(guò)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(shí)間內(nèi)，能夠?qū)Ω黜?xiàng)組件進(jìn)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(shì)。在汽車生產(chǎn)制造的過(guò)程中，該項(xiàng)技術(shù)無(wú)法進(jìn)行非破壞性檢查，將會(huì)對(duì)焊接部位的具體位置以及焊接形狀產(chǎn)生明顯的影響。點(diǎn)焊又是其中最具有代表性的技術(shù)，在點(diǎn)焊工作開展時(shí)，焊接材料可以利用上下電極進(jìn)行對(duì)正加壓，工件接觸變得更加緊密，隨后通電。因?yàn)楣ぜg的接觸位置存在著較大的電阻，在加熱過(guò)程中溫度會(huì)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(huì)持續(xù)加大，熔核就會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶凝固的現(xiàn)象，焊點(diǎn)的組織有著明顯的致密性特征。同時(shí)，電極與工件接觸位置的熱量會(huì)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(guò)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(guò)程中，一般都會(huì)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(guò)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(jī)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(guò)程中，要求相關(guān)人員針對(duì)熱源夾角盡可能地進(jìn)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(shí)際需求。目前這種焊接技術(shù)方法通常會(huì)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(shí)，在機(jī)械焊接過(guò)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(jī)械焊接技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 焊接前預(yù)熱

用于汽車生產(chǎn)制造的機(jī)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(guò)程中的機(jī)械焊接工作能夠滿足既有標(biāo)準(zhǔn)的要求，在全面落實(shí)預(yù)熱工作的同時(shí)，要對(duì)焊接零部件表面進(jìn)行處理，同時(shí)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(shí)際溫度需求，避免出現(xiàn)變形以及裂縫的問(wèn)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(jī)械焊接過(guò)程中出現(xiàn)環(huán)境污染的現(xiàn)象，同時(shí)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(guò)程中，機(jī)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(duì)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(duì)材料焊接過(guò)程中存在的坡口有效進(jìn)行處理。坡口處理的質(zhì)量對(duì)于焊縫金屬的需求量以及焊縫碳元素含量都會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，在汽車生產(chǎn)制造過(guò)程中，生產(chǎn)制造企業(yè)想要有效地控制裂縫問(wèn)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(shí)機(jī)械焊接工作[5]。

2.3 焊接熱處理

在汽車生產(chǎn)制造過(guò)程中，機(jī)械焊接之后的熱處理將會(huì)直接影響到各零部件以及汽車產(chǎn)品的焊接強(qiáng)度和質(zhì)量，熱處理工作開展的最終目標(biāo)便是對(duì)溫度和時(shí)間這類參數(shù)進(jìn)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(shí)，確保材料的焊接強(qiáng)度明顯提高?？傮w看來(lái)，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(guò)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)械焊接技術(shù)應(yīng)用影響因素

3.1 零件因素

目前機(jī)械焊接技術(shù)通常會(huì)用于汽車零部件的生產(chǎn)加工，但實(shí)際上在外界裝卸溫度等多種因素的影響下，一般都會(huì)出現(xiàn)焊接的飛濺和穿板這類問(wèn)題，故此在機(jī)械焊接工作中要求相關(guān)人員針對(duì)零部件的相關(guān)質(zhì)量全方位進(jìn)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(jī)械焊接過(guò)程中，如果熔渣處理工作落實(shí)不到位，通常會(huì)出現(xiàn)焊接材料分離這類現(xiàn)象，也就是常見的裂縫問(wèn)題。裂縫問(wèn)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(huì)帶來(lái)裂縫問(wèn)題。這些裂縫意味著在汽車生產(chǎn)或者是運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)裂縫持續(xù)擴(kuò)張以及出現(xiàn)新裂縫的問(wèn)題，直接拉低汽車的運(yùn)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(guò)程中，機(jī)械焊接技術(shù)的應(yīng)用會(huì)因?yàn)樯a(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(jī)械焊接過(guò)程中，電極對(duì)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(jì)利潤(rùn)水平，通常都會(huì)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(huì)受到影響。此外，這類焊夾電極的持續(xù)使用，必然會(huì)出現(xiàn)電機(jī)頭直徑不斷增大的問(wèn)題，必須開展定期維修以及保養(yǎng)工作，一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題要立即進(jìn)行替換。在替換過(guò)程中，如果電極尚未有效進(jìn)行調(diào)理，很容易影響到最終的散熱效果，故此在電機(jī)安裝更換的過(guò)程中要對(duì)其位置進(jìn)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(jī)械焊接工作中的電壓以及電流這類參數(shù)會(huì)對(duì)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(guò)程中，因?yàn)楹附釉O(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(huì)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(guò)程中，對(duì)于生產(chǎn)車間內(nèi)的供電設(shè)備實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及調(diào)整，通常都會(huì)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(huì)因?yàn)槭褂么螖?shù)逐漸增加而出現(xiàn)老化問(wèn)題，輸出功率明顯下降，要求相關(guān)人員對(duì)于電纜的質(zhì)量嚴(yán)格進(jìn)行檢查，更換其中存在質(zhì)量問(wèn)題的電纜部分。

4 汽車制造中的機(jī)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(huì)對(duì)機(jī)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(guò)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(duì)各項(xiàng)作業(yè)程序不斷進(jìn)行調(diào)整，機(jī)械焊接技術(shù)本就帶有明顯的復(fù)雜性特征，與之相對(duì)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(wèn)題都會(huì)對(duì)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(guò)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(hào)的汽車生產(chǎn)要求形成相應(yīng)的操作流程，邀請(qǐng)行業(yè)專家提供指導(dǎo)，避免出現(xiàn)各種錯(cuò)誤操作現(xiàn)象[6]。此外，企業(yè)也需要針對(duì)機(jī)械焊接技術(shù)全方位進(jìn)行宣傳和教育，保障工作人員能夠在思想上和行為上對(duì)于機(jī)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(jī)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(jī)械焊接工作質(zhì)量以及效率的重要因素，必然也會(huì)帶來(lái)汽車的結(jié)構(gòu)性損傷問(wèn)題。在機(jī)械焊接技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，要求生產(chǎn)制造廠商對(duì)于裂縫問(wèn)題嚴(yán)格進(jìn)行把控，考慮到在汽車焊接生產(chǎn)的過(guò)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(jī)械焊接工作之前，需要就相關(guān)材料的質(zhì)量全方位進(jìn)行檢測(cè)，避免在焊接過(guò)程中出現(xiàn)裂縫缺陷這類質(zhì)量問(wèn)題，保障機(jī)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(jìn)

機(jī)械焊接所處的環(huán)境對(duì)焊接的質(zhì)量以及汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)效率都會(huì)產(chǎn)生明顯影響。焊接環(huán)境方面存在的差異導(dǎo)致在機(jī)械焊接過(guò)程中會(huì)存在不同的問(wèn)題，故此在機(jī)械焊接技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，要求生產(chǎn)制造廠商針對(duì)焊接工作環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，尤其是集中在溫度濕度等參數(shù)方面。在機(jī)械焊接生產(chǎn)過(guò)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(guò)低，會(huì)出現(xiàn)金屬加速冷卻的問(wèn)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(jìn)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(duì)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(jī)械焊接生產(chǎn)的質(zhì)量要求為基礎(chǔ)，針對(duì)機(jī)械焊接工序全方位進(jìn)行調(diào)整，考慮到機(jī)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(duì)機(jī)械焊接工序進(jìn)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(guò)程中出現(xiàn)順序混亂的問(wèn)題。生產(chǎn)制造廠商在對(duì)焊接工序進(jìn)行調(diào)整之后，要向生產(chǎn)人員進(jìn)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(shí)，配合內(nèi)部檢測(cè)機(jī)制的建立，嚴(yán)格遵照已有的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，從源頭上控制焊接問(wèn)題的發(fā)生。

5 總結(jié)

目前在我國(guó)汽車生產(chǎn)制造過(guò)程中，機(jī)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(dòng)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(guò)程中的人力資源投入，同時(shí)工作效率明顯提高。在機(jī)械焊接工作中，為了進(jìn)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(lái)影響深入進(jìn)行分析，在持續(xù)改進(jìn)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(duì)生產(chǎn)參數(shù)不斷調(diào)整，控制裂縫問(wèn)題的發(fā)生，全面提高機(jī)械焊接的效率以及汽車產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

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