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汽车车身焊接的新技术和发展趋势

众所周知，汽车车身是由大量的薄板经过冲压后通过装配和焊接而形成的一

个复杂的结构体，故而车身焊接工艺成为汽车车身制造工艺的重要部分。下面，根据我查阅和掌握的资料，就汽车车身焊接的新技术和发展趋势简单的谈谈我个人的观点和建议。

车身的焊装质量直接决定着后面工序的质量，车身的装配质量不良，不仅影响整车外观，还会导致漏雨、风噪、路噪和车门关闭障碍的发生，所以，焊接应该引起足够重视。在目前汽车零部件及白车身的制造中，主要的焊接方法有电阻点焊、CO2气体保护焊和激光焊，另外也有采用氩弧焊、电子束焊等。 一：焊接技术的特点

焊接是汽车制造过程中一项重要的环节。汽车的白车身、发动机和变速箱等都离不开焊接技术的应用。在以“钢结构”为主的汽车车身的焊接加工中，汽车焊接又有不同于其他产品焊接的要求： 1. 对焊接件的尺寸精度要求高 2. 对焊缝接头的性能要求高

3. 对批量焊接生产品质高且一致性好的要求 4. 对焊接生产过程高节拍、高效率的要求

5. 对“零缺陷”的质量控制与保证，提出了自动化焊接过程的监测与信息化管理的要求

二：主要焊接方法

汽车制造业是焊接应用最广的行业之一，其中主要的焊接方法如下： 1. 电阻焊

电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，目前广泛应用于汽车制造中。

在点焊过程中，影响焊点质量的因素有：焊接电流、焊接压力、电极的端面形状、穿过电极的铁磁性物质及分流等。

2. 气体保护焊

用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。CO2气体保护焊作为一种高效的焊接方法，以其焊接变形小和焊接成本低的特点，在我国汽车业获得了广泛的运用。

3. 激光焊

激光焊是利用激光器受激产生的激光束，通过聚焦系统并调焦到焊件接头处，将光能转换为热能，使金属熔化形成接头。与传统的点焊相比，激光焊接在

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焊接精度、效率、可靠性、自动化、轻量化和降低成本等方面都具有无可比拟的优越性。激光焊接被认为是21世纪最有发展前景的制造技术之一。 汽车工业中，激光技术主要用于车身拼焊和零件焊接。但激光焊接要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。否则很容易造成焊接缺陷。

以激光焊接为代表的精量化焊接生产方式用一种新的技术理念促进了汽车焊接技术的进步。此外，一些新的连接方法也率先在汽车制造中获得应用。如变极性 MIG／MAG焊接方法、激光-电弧复合焊接方法、磁脉冲焊接方法、胶接和机械连接方法等都已开始成功地应用在各类新车型的制造中。

三：焊接机器人技术的应用

焊接机器人是本体独立、动作自由度多、程序变更灵活、自动化程度高和柔性程度极高的焊接设备。具有重复精度高、焊接质量好、运动速度快和动作稳定可靠等特点，焊接机器人是焊接设备柔性化的最佳选择。

在国内，点焊机器人上所配备的焊钳均为气动焊钳，焊接时冲击力较大。当工件的重复精度较差、电极处于板材边缘时，焊钳易打滑并损坏被焊工件。而在国外，机器人用焊钳已逐步采用伺服焊钳，这种焊钳的开闭由伺服电机控制，每个焊点的焊接周期可大幅度降低。电极压紧力可实现无级调节，焊接时可减少碰撞变形和噪音，并能实现精确控制，提高焊接质量。

另外，从两种焊钳的时间压力曲线（见图1）比较中可以看出：电极压力由０升高到100%焊接所需压力值，伺服驱动系统比汽缸驱动系统快5倍。设置好的压力值在焊接过程中不再变化，从而保证很高的焊接质量。

图1 伺服电机驱动焊钳与气动焊钳

四：焊接技术的应用及发展趋势

1. 电阻焊的节能及控制技术

目前，电阻焊机大量使用交流50Hz的单相交流电源，容量大、功率因数低。发展三相中频电阻焊机、三相次级整流接触焊机和IGBT逆变电阻焊机，可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。在标准焊接电流的条件下中频点焊机按设置的焊接电流无飞溅。焊接电流小、电极发热量小，延长了电极使用时间，同时可进一步节约电能，利于实现参数的微机控制。由于焊接回路小型轻量化还可进一步减轻设备重量。

2. 气体保护焊接技术

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（1）表面张力过渡波形控制技术：用2个电流脉冲完成1个熔滴过渡，第1个脉冲形成熔滴直至熔滴与工件短路；第2个脉冲是1个短时窄脉冲并不断检测di/dt，同时控制电流脉冲值，以产生适当的电磁收缩力，使熔滴颈部收缩，靠熔池表面张力拉断，完成1个熔滴过渡而不产生飞溅。

（2）逆变电源波形控制技术：利用逆变电源良好的动特性和可控性，采用波形控制，在短路阶段初期抑制电流上升，以减少大颗粒飞溅，并利于熔滴在熔池铺开；当熔滴在熔池铺开后，使电流迅速上升，以加速形成缩颈，使小桥爆断时飞溅减少。

（3）氩弧焊新技术：氩弧焊有非熔化极和熔化极两种，均用于汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为改善CO2气体保护焊的成形和减少飞溅，采用加入80%或20%Ar的混合气体保护焊。 3. 激光和电弧复合热源焊接

由于激光焊接成本较高，因此以激光为核心的复合热源焊接技术孕育而生。现在研究最多、应用最广的是激光-电弧复合热源焊接技术，主要目的是有效利用电弧热源，在较小的激光功率条件下获得较大熔深，同时提高激光焊接对焊缝间隙的适应性，实现高效率、高质量的焊接过程。

五：汽车工业焊接总体发展趋势

1. 发展焊接机器人自动化柔性生产系统

从目前发展来看，自动化柔性生产系统是汽车焊接的发展趋势，而工业机器人因其自动化和灵活性在轿车生产中得到大规模使用。在焊接方面，主要使用的是六自由度点焊机器人和弧焊机器人。且机器人具有焊钳储存库，可根据焊装部位的不同要求或焊装产品的变更，自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。

2. 发展轻便组合式智能自动焊机

近年来，国内的汽车制造厂都非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上。各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。

3. 发展计算机与信息技术

随着计算机与信息技术的工业应用，促进了传统的焊接生产向“精量化”的制造方式转变。

总之，通过大力开发高效节能的焊接新技术、新材料、新工艺和新设备、应用机器人技术，轻便灵巧的智能设备及计算机和信息技术，汽车工业必将取得更大的进步。

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