基于CMT焊接技術(shù)在汽車全景天窗中的應(yīng)用研究

李艷鵬 郭松亮 楊焱 邢文濤 李琦

摘 要：為適應(yīng)新車型天窗結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)，解決傳統(tǒng)弧焊焊接時(shí)容易造成的焊接變形大、焊縫氣孔、裂紋等缺陷，在新車型全景天窗頂蓋結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)中采取CMT焊接工藝。文章重點(diǎn)針對(duì)CMT焊接原理進(jìn)行分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐驗(yàn)證工藝焊接參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響，設(shè)置合理焊接參數(shù)，滿足焊接質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：CMT焊接;氣體流量;工藝參數(shù)

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）19-190-03

Research on Application of CMT Welding Technology in Panoramic Skylight

Li Yanpeng， Guo Songliang， Yang Yan， Xing Wentao， Li Qi

（ Chery Commercial Vehicle （Anhui） Co.， Ltd.， Henan Branch， Henan Kaifeng 475000 ）

Abstract： In order to adapt to the development of new model skylight structure， to solve the defects such as large welding deformation， weld porosity， crack and so on， which are easily caused by traditional arc welding， CMT welding technology is adopted in the development of new panoramic roof structure. This paper focuses on the analysis of CMT welding principle， the influence of welding parameters on welding quality is verified through field practice， and reasonable welding parameters are set to meet the requirements of welding quality.

Keywords： CMT welding; Flow rate; Process parameters

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-190-03

1 引言

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)的逐步追求以及汽車制造技術(shù)的發(fā)展，大眾對(duì)汽車市場(chǎng)的需求也向高端平民化、個(gè)性化發(fā)展，一些之前只會(huì)出現(xiàn)在高端豪華車的配置開(kāi)始普遍應(yīng)用在各級(jí)別車型，“全景天窗”無(wú)疑就是最具代表性的一項(xiàng)新技術(shù)。同時(shí)也隨著消費(fèi)者需求及廠家造車?yán)砟畹淖兓?，全景天窗的尺寸也在逐步向大尺寸發(fā)展，從表1中列舉的幾種目前市場(chǎng)主流車型天窗尺寸的對(duì)比數(shù)據(jù)中也可窺探一二。

與此同時(shí)，大尺寸天窗對(duì)車身提出了更高的技術(shù)要求：①車身天窗安裝板的強(qiáng)度要求;②車身天窗安裝板的尺寸精度要求;③車身天窗安裝板的成本要求。因此，通過(guò)對(duì)全景天窗連接技術(shù)的研究，引入了CMT冷金屬過(guò)渡焊接技術(shù)（Cold Metal Transfer），CMT由熱輸入量小、變形小、無(wú)飛濺等優(yōu)點(diǎn)，使它在廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，更是突破傳統(tǒng)MIG/MAG技術(shù)在1mm以下的薄板應(yīng)用“禁區(qū)”，有效解決薄板焊接技術(shù)難題[1，2]。

2 CMT焊接原理及特點(diǎn)

CMT冷金屬過(guò)渡焊接技術(shù)（Cold Metal Transfer）是在鋼與鋁的焊接技術(shù)和無(wú)飛濺起弧的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種熱輸入量小、變形小、無(wú)飛濺的新型焊接技術(shù)。CMT焊接幾乎低至極限的熱輸入量，當(dāng)短路電流產(chǎn)生，焊絲回抽實(shí)現(xiàn)在無(wú)電流狀態(tài)下熔滴過(guò)渡并使得熔滴過(guò)渡無(wú)飛濺，因?yàn)檎麄€(gè)焊接過(guò)程在冷熱交替中快速循環(huán)往復(fù)，使得可以實(shí)現(xiàn)0.3mm以上超薄板焊接。

CMT焊接的熔滴過(guò)渡形式同時(shí)造就了其高效率，CMT焊接電弧一個(gè)循環(huán)周期大約為14ms，每秒鐘可產(chǎn)生70余次電弧高頻率運(yùn)動(dòng)。電弧每一次引燃，電弧就被重新被修正一次從而保證電弧的穩(wěn)定性，在焊絲伸長(zhǎng)或焊接速度變化情況下，焊接電弧同樣能夠保持一致。這個(gè)特點(diǎn)就保證了CMT焊接電弧的穩(wěn)定性，電弧穩(wěn)定性及焊接質(zhì)量對(duì)焊接速度的變化適應(yīng)性比較強(qiáng)，同時(shí)也有效降低了操作者的技能要求。

選取同等材質(zhì)板材進(jìn)行焊接，具體參數(shù)如表2所示，CMT與傳統(tǒng)MIG/MAG焊對(duì)比，CMT焊以更低的熱輸入量，有效保證了焊縫的均勻一致性，且焊縫飛濺極少，焊縫表面質(zhì)量較好，如圖3所示。并且研究表明CMT焊接的熱輸入量對(duì)比普通MIG/MAG焊要降低20%～30%，較低的熱輸入也使得焊接引起的鈑金變形大大減小[3]。

3 CMT在全景天窗焊接中質(zhì)量分析與控制

結(jié)合目前市場(chǎng)主流的全景天窗連接方式，主要集中在電阻點(diǎn)焊工藝、機(jī)器人包邊工藝、膠黏工藝幾個(gè)方面，奇瑞商用車CX62項(xiàng)目頂蓋與天窗安裝板首次采用CMT焊接工藝，與傳統(tǒng)幾個(gè)連接技術(shù)相比，采取CMT焊接的自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等方面有了明顯提升，詳見(jiàn)表3。

CMT焊接質(zhì)量受到的影響因素眾多，例如常見(jiàn)的焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度、機(jī)器人焊接角度、機(jī)器人焊接軌跡等。隨著焊接電流.電壓的增加，焊縫的寬度和深度會(huì)明顯增加，當(dāng)電流增加至一定程度，會(huì)出現(xiàn)燒穿、氣孔等缺陷;隨著焊接速度的提高，焊縫直徑越小;焊絲伸出長(zhǎng)度和焊槍焊接角度直接影響焊接過(guò)程穩(wěn)定;因?yàn)轫斏w與天窗安裝板為搭接配合關(guān)系，零部件的一致性狀態(tài)發(fā)生改變直徑影響焊接過(guò)程的一致性，因此采取合適的焊接軌跡可以有效的提高板件配合引起的焊接缺陷，很大程度上提高焊接對(duì)板件匹配的容錯(cuò)能力[2，4，5]。

同時(shí)，保護(hù)氣體流量在CMT焊接中也起到至關(guān)重要的作用，這個(gè)也是往往最容易被忽略的一項(xiàng)參數(shù)。在確保電流設(shè)定在85A、電壓11V、焊絲伸出長(zhǎng)度10mm、焊接速度80cm/min條件下，對(duì)氣體流量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，隨著保護(hù)氣體流量的增加，焊縫的寬度會(huì)隨之變寬，當(dāng)氣體增加至一定程度時(shí)寬度趨于穩(wěn)定，氣體流量過(guò)大，會(huì)造成焊縫中出現(xiàn)氣孔。焊縫寬度及單臺(tái)車焊缺（焊縫總數(shù)30個(gè)/單車）變化趨勢(shì)如下圖4所示。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)大量的工藝分析與實(shí)驗(yàn)表明，氣體流量大于25 L/min時(shí)缺陷個(gè)數(shù)明顯開(kāi)始下降，焊縫寬度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)達(dá)到35 L/min以上時(shí)，缺陷個(gè)數(shù)及焊縫寬度區(qū)域穩(wěn)定，再增加流量會(huì)造成焊縫氣孔等缺陷產(chǎn)生。結(jié)合CX62項(xiàng)目實(shí)際要求，針對(duì)頂蓋與天窗安裝板的焊接參數(shù)設(shè)定如表4所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)頂蓋全景天窗CMT焊接技術(shù)的研究，結(jié)合新項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中參數(shù)調(diào)試及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)設(shè)置合理的工藝參數(shù)，在保證較高生產(chǎn)效率的前提下，有效保證焊接質(zhì)量，使得CMT焊接技術(shù)在汽車大尺寸全景天窗連接中得到很好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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