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谈汽车工业焊接技术现状与发展

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摘要:汽车制造基本需要经过冲压、焊接、喷涂、总装等环节,才可将钢板制造成汽车。在汽车制造过程中采用的技术不同,汽车的生产品质会有所区别,采用先进的汽车焊接技术可以提高汽车的可靠性。为此本文主要分析了目前汽车工业的焊接技术现状及未来汽车焊接技术的发展趋势。

关键词:汽车工业;焊接技术;发展趋势

1引言

汽车的车身焊接在汽车工业中占有重要地位,随着车身焊接技术的发展和新型汽车焊接技术在焊接生产线中的应用,汽车车身焊接的质量和生产效率都得到了明显的提高。由于汽车工业的不断发展,对汽车车身焊接提出更高的要求。汽车白车身作为汽车的主要组成部分,是整个汽车的其他零部件载体。汽车的焊装生产线是指汽车白车身全部成型的工位,它的用途是通过工装夹具定位、夹紧、使用电阻焊技术或激光焊接技术等焊接技术,将前道工序的冲压件加工成符合工艺尺寸精度和焊接强度的白车[1]。焊接质量的好坏直接影响着整车的质量、性能、安全性及生产率,本文对汽车工业的焊接技术现状及发展趋势进行了分析。

2汽车工业的焊接技术现状

汽车制造的基本过程为首先通过冲压车间的冲床等设备和冲压模具将钢卷冲压出组成车身的各式各样的钣金件(如五门一盖、叶子板、顶蓬等等),紧接着各钣金件送往焊装车间进行车身组立,这里所用的到设备主要是焊枪、治具等,随着工业科技的发展越来越多的人工点焊作业将被robot所取代,组立完车身被送到涂装,涂装是一家汽车制造厂核心技术的聚集地,那一般涂装都至少要进行三次喷涂,第一层主要是ED层用于防锈,其他两层主要是用来美观。涂装结束后就到最后一站总装站,总装主要是将汽车上各种配件装配在车身上,如发动机变速箱悬架轮胎等[2]。总装结束后一辆车基本上就生产结束,但总装后的车一定要经过一些严谨的测试,只有通过测试的车,才能最终被送到客户手中。为了满足汽车行业“节能环保、安全性、轻量化”发展趋势,镀锌钢,高强度钢,铝合金,镁合金等新材料在汽车车身制造中得到越来越广泛的应用。传统的车身焊接技术,主要基于工频电阻焊,并辅以MAG或CO2气体保护焊,已难以满足新材料的焊接工艺要求。为此,各种先进的焊接技术越来越多地用于汽车制造。中频电阻焊目前,国内外主流汽车制造商的汽车车身焊接仍以电阻点焊为主。传统的工频电阻点焊设备的使用容易出现诸如焊接飞溅,焊接毛刺,工件和电极粘附以及大电极消耗的问题。中频电阻焊接由于其动态响应速度快,控制精度高,焊接电流纹波小,集中加热,焊接质量稳定,在当前汽车焊接技术中得到广泛应用。

3汽车工业焊接技术的发展趋势

汽车行业焊接技术的发展趋势主要包括以下几类:一是激光焊接。激光焊接使用激光辐射来加热待处理的表面,并且表面热量通过热传导在内部扩散。使工件熔化,形成特定的熔池。激光焊接可以通过连续或脉冲激光束实现。导热焊接的功率密度小于10~10W/cm。当功率密度大于10~10W/cm时,金属表面在热作用下凹入“孔”,形成深熔焊,具有焊接速度快,纵横比大的特点。激光焊接技术已广泛应用于汽车,船舶,飞机,高速铁路等高精度制造领域,为人们的生活质量带来了显着的提升,引领家电业进入精密时代。特别是在汽车制造中的无缝焊接技术,大大提高了车身整体性和稳定性之后,先进的激光技术可以为人民的生活带来巨大的改变。二是激光复合焊接。激光混合焊接是激光束焊接和MIG焊接技术的结合。激光复合焊的优点是:速度快,热变形小,热影响区域小,保证焊缝的金属结构和机械性能。除了汽车钣金零件的焊接外,激光混合焊接也适用于许多其他应用。例如,该技术应用于混凝土泵和移动式起重机臂的生产,这需要高强度钢加工。由于需要其他辅助工艺(如预热),传统技术往往会增加成本。此外,该技术还可以应用于轨道车辆和传统钢结构(例如桥梁,燃料箱等)的制造。三是搅拌摩擦焊。摩擦搅拌焊接使用摩擦热和塑性变形热作为焊接热源。摩擦搅拌焊接过程包括突出到工件接头中的圆柱或其他形状(例如螺纹圆柱)。通过焊头的高速旋转,它摩擦焊接工件的材料,从而软化接头处的材料的温度。摩擦搅拌焊接在焊接过程中,工件刚性固定在背垫上,焊头高速旋转,沿工件边缘的接头相对于工件移动。

焊头的突出部分突出到用于摩擦和搅动的材料中,并且焊头的肩部摩擦工件的表面以产生热量。它还用于防止塑料材料溢出并去除表面氧化膜。在摩擦搅拌焊接结束时,在末端留下钥匙孔。通常可以通过其他焊接方法切割或密封锁孔。此外,搅拌摩擦焊可以实现金属,陶瓷,塑料等异种材料之间的焊接。摩擦搅拌焊接质量高,不易产生缺陷,易于实现机械化,自动化,质量稳定,成本低,效率高。四是电子束焊接。电子束焊接是一种通过加速和聚焦电子束轰击由置于真空或非真空中的焊件产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接具有无焊条,无氧化,工艺重复性好,热变形小的优点。广泛用于航空航天,原子能,国防和军事,汽车和电气仪表等许多行业。五是超声波金属焊接。超声波金属焊接是利用超声波频率的机械振动能量连接相同金属或异种金属的特殊方法。当金属超声波焊接时,既不向工件供应电流,也不向工件施加高温热源,但在静压下,框架振动能量转化为摩擦力,变形能量和有限的温升。接头之间的冶金结合是在没有基材熔化的情况下实现的固态焊接。该方法有效克服了电阻焊过程中产生的飞溅和氧化现象,超声波金属焊接机可用于铜,单点焊接,多点焊接和短条带焊接长丝或有色金属板材如银,铝和镍。可广泛用于晶闸管引线,保险丝片,电引线,锂电池极片,标签焊接。超声波金属焊接使用高频振动波传递到待焊接的金属表面,并且在压力下,两个金属表面相互摩擦以在分子层之间形成熔合。超声波金属焊接具有快速,节能,熔合强度高,导电性好,无火花,近冷加工等优点。缺点是焊接的金属部件不应太厚(通常小于或等于5毫米),焊点不应太大,并且需要压力。六是闪光对焊。闪光对焊的原理是使用对接焊机使两端的金属通过低电压和高电流接触,在将金属加热到一定温度并软化之后,进行轴向加压镦粗以形成对接焊接接头。两个焊件未接触前被两个夹钳电极夹紧并连接电源,移动可动夹具,两焊件端面轻轻接触即通电加热,接触点因加热形成液态金属发生爆破,喷射火花形成闪光,连续移动可动夹具,连续发生闪光,焊件两端获得加热,达到一定温度后,挤压俩工件端面,切断焊接电源,牢固的焊接在一起。利用电阻加热焊件接头使接触点产生闪光,熔化焊件端面金属,迅速施加顶端力完成焊接。

4结论

未来,汽车行业将朝着节能,安全,舒适,低碳和环保的方向多元化,如铝合金材料,高强度钢和复合材料等新材料的制造此外结构胶粘结、分区热处理等新工艺的应用也日益广泛。现代汽车焊接技术对焊接工艺和设备提出了新的要求,积极发展并采用新型汽车焊接技术可提高汽车工业的经济效益。

参考文献:

[1]林元航.激光焊接技术及其在汽车工业的应用[J].机电工程技术,2016,45(5):21-24.

[2]李伟,陆玉娇,周杨智.冷金属过渡焊接技术在汽车行业的应用[J].低碳世界,2018(1):55-56.

[3]王宇峰.汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J].山东工业技术,2016(13):48-48.

作者:蔡彧 单位:辽宁省沈阳市华晨宝马汽车有限公司

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