汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)概述

劉云飛

摘 要：汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)作為汽車(chē)制造核心技術(shù)之一，一直備受重視。汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)伴隨著汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，目前如激光焊接技術(shù)，焊接機(jī)器人技術(shù)等被大量應(yīng)用。汽車(chē)焊接技術(shù)領(lǐng)域凸顯出自動(dòng)數(shù)字化，柔性化，虛擬化等一些發(fā)展趨勢(shì)。本文從汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)特點(diǎn)入手，到分析技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀再到對(duì)未來(lái)汽車(chē)焊接技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)展望，僅供參考。

關(guān)鍵詞：車(chē)身 焊接技術(shù) 激光焊接 機(jī)器人焊接

Overview of Automobile Body Welding Technology

Liu Yunfei

Abstract：As one of the core technologies of automobile manufacturing， automobile body welding technology has always been valued. Car body welding technology has developed along with the development of automobile industry technology. At present， laser welding technology and welding robot technology are widely used. The field of automotive welding technology highlights some development trends such as automatic digitization， flexibility， and virtualization. This article starts with the characteristics of automobile body welding technology， analyzes the status quo of technology application， and then looks forward to the future development trend of automobile welding technology for reference.

Key words：car body， welding technology， laser welding， robot welding

1 前言

汽車(chē)車(chē)身焊接的質(zhì)量直接影響后續(xù)工序的質(zhì)量，車(chē)身焊接質(zhì)量直接關(guān)系車(chē)輛外觀，以及汽車(chē)風(fēng)噪、路噪、空間密閉性等重要質(zhì)量參數(shù)。汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)工藝較其他更具有對(duì)精度要求高，對(duì)性能質(zhì)量要求高，焊接工作要求高效率、“零缺陷”等一系列高標(biāo)準(zhǔn)要求。伴隨著工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)步，一系列新型高科技材料在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用和新時(shí)代對(duì)汽車(chē)工業(yè)環(huán)保節(jié)能的新要求，汽車(chē)焊接這個(gè)原本就具多學(xué)科，技術(shù)集成性強(qiáng)的領(lǐng)域被催生著更高更精湛的技術(shù)革新。

2 汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 電阻焊技術(shù)

在汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)領(lǐng)域目前被廣泛使用的依然是電阻焊技術(shù)，其原理是利用電流將所需要的金屬母件加熱或塑形，從而讓金屬之間相結(jié)合，見(jiàn)圖1。要進(jìn)行點(diǎn)焊，焊點(diǎn)就顯得尤為重要，汽車(chē)車(chē)身一般有3000到5500不等數(shù)量的焊點(diǎn)。焊接電流、電極端面形狀、焊接壓力、通過(guò)電極的磁性材料和分流等都是影響焊點(diǎn)質(zhì)量的重要因素。多焊接車(chē)間，焊機(jī)之間的相互感應(yīng)對(duì)電網(wǎng)的影響，會(huì)影響焊接質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，就需要更高的電阻點(diǎn)焊控制技術(shù)。膠接點(diǎn)焊技術(shù)是先對(duì)焊接部件涂膠再點(diǎn)焊，是目前較好的可以使焊接更牢固可靠的方法之一。

2.2 激光焊接技術(shù)

激光焊接技術(shù)近年來(lái)迅猛發(fā)展，是被行業(yè)最為看好的焊接技術(shù)之一。其原理是將高強(qiáng)度的激光束輻射至焊接金屬的表面，經(jīng)過(guò)金屬與激光的互相作用，使前者吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬冷卻結(jié)晶完成焊接，原理見(jiàn)圖2示。如今汽車(chē)工業(yè)發(fā)展越具輕量化，高強(qiáng)度的特點(diǎn)，使用激光在焊接不銹鋼、鋁合金等材料時(shí)具有很好的效果。與傳統(tǒng)點(diǎn)焊相比，激光焊接具有焊接強(qiáng)度高、速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)、無(wú)需矯形等明顯優(yōu)勢(shì)。

激光焊接的關(guān)鍵設(shè)備是大功率激光器，目前有兩種類(lèi)型，一種是固體激光器，另一種是氣體激光器（CO2激光器）。前者的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的光束可以經(jīng)過(guò)光纖傳送，可適用柔性制造系統(tǒng)和遠(yuǎn)程加工;后者是以分子氣體作為工作介質(zhì)，可以不間斷工作并輸出高功率。激光焊接不僅自身優(yōu)勢(shì)明顯并且也直接促成了另外一些新技術(shù)在汽車(chē)焊接中的應(yīng)用，比較具有代表性的有激光-電弧復(fù)合焊接方法、磁脈沖焊接方法、變極性MIG/MAG焊接方法等。

2.3 焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)

如今焊接機(jī)器人的大量應(yīng)用極大滿足了汽車(chē)制造批量化、高效率以及產(chǎn)品一致性的高要求（圖3），焊接機(jī)器人具有本體獨(dú)立、程序變更靈活、動(dòng)作自由度高、自動(dòng)化程度高、柔性程度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以焊接機(jī)器人是焊接柔性化的理想之選。機(jī)器人按照在車(chē)間的分工可以分為弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、涂膠機(jī)器人、裝配及持件機(jī)器人等一系列種類(lèi)。在我國(guó)工業(yè)機(jī)器人最開(kāi)始就是應(yīng)用在汽車(chē)和工程機(jī)械制造行業(yè)，在未來(lái)，汽車(chē)行業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求將繼續(xù)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)市場(chǎng)上的工業(yè)機(jī)器人大部分還是國(guó)外進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)焊接機(jī)器人在焊鉗等技術(shù)方面較之差距明顯，有很大的上升空間，就汽車(chē)行業(yè)而言，我們市場(chǎng)需求巨大。

2.4 攪拌摩擦焊技術(shù)

攪拌摩擦焊接技術(shù)（圖4）起源于上世紀(jì)90年代，該焊接方法無(wú)需使金屬融化，具有變形小的優(yōu)點(diǎn)，沒(méi)有融化類(lèi)焊接所帶來(lái)的缺陷。該技術(shù)非常適合于長(zhǎng)平直焊接以及鋁合金的焊接，目前應(yīng)用尚不廣泛，國(guó)內(nèi)在軌道客車(chē)領(lǐng)域內(nèi)有使用。但基于其技術(shù)特點(diǎn)，一旦技術(shù)開(kāi)發(fā)能夠更進(jìn)一步，相信其會(huì)在更廣泛領(lǐng)域得到應(yīng)用。

3 汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)工藝發(fā)展趨勢(shì)

3.1 自動(dòng)數(shù)字化

對(duì)于所有制造生產(chǎn)行業(yè)而言，自動(dòng)數(shù)字化都是一個(gè)大的趨勢(shì)。自動(dòng)數(shù)字化可以將很多復(fù)雜多樣的信息，機(jī)械設(shè)備等按照人的要求，在沒(méi)有人或者很少人參與的情況下完成工作。通過(guò)自動(dòng)數(shù)字化模式，整個(gè)生產(chǎn)制造行業(yè)都將采取數(shù)字化和機(jī)器人自動(dòng)化來(lái)運(yùn)作，對(duì)人員的需求大大減少，這樣一是節(jié)約了人力資源成本，二是能夠更加系統(tǒng)高效的完成生產(chǎn)過(guò)程，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更加批量化、系統(tǒng)化，在更短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造更多的產(chǎn)品和價(jià)值，長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)會(huì)大大的節(jié)約成本，提到行業(yè)產(chǎn)能。

3.2 焊接柔性化

由于汽車(chē)行業(yè)市場(chǎng)越來(lái)越具有個(gè)性化，汽車(chē)品型越來(lái)越多，產(chǎn)品日新月異，這就要求汽車(chē)在焊接線上要具有足夠的柔性，以提高對(duì)市場(chǎng)的靈活應(yīng)變能力。焊接機(jī)器人因其靈活性的優(yōu)點(diǎn)被行業(yè)大量使用，最具代表性的是六自由度點(diǎn)焊機(jī)器人以及弧焊機(jī)器人，它們可根據(jù)焊接的不同需求，自動(dòng)換取相應(yīng)的焊鉗。傳輸裝置方面，將使用大量無(wú)人駕駛的感應(yīng)導(dǎo)向小車(chē)，這些都使得整個(gè)汽車(chē)車(chē)身焊接線更具柔性化。

3.3 綠色環(huán)保化

隨著社會(huì)的發(fā)展，不僅安全性，環(huán)保也將成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主流線。未來(lái)的汽車(chē)車(chē)身焊接線會(huì)更具輕量化，最大限度減少車(chē)身負(fù)荷，在生產(chǎn)過(guò)程中減少對(duì)環(huán)境的污染。汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)要肩負(fù)起這樣的社會(huì)責(zé)任感和使命感，自覺(jué)成為節(jié)能環(huán)保大環(huán)境中的一員，不然勢(shì)必會(huì)被行業(yè)所淘汰。所以汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)應(yīng)該在保證安全的大前提下，盡可能多使用新型環(huán)保技術(shù)，堅(jiān)定綠色發(fā)展方針，為國(guó)家和社會(huì)在自己的領(lǐng)域內(nèi)做出應(yīng)有的表率和貢獻(xiàn)。

3.4 制造虛擬化

未來(lái)在包括汽車(chē)焊接技術(shù)領(lǐng)域乃至整個(gè)制造行業(yè)會(huì)應(yīng)用到虛擬化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這一設(shè)計(jì)會(huì)省去許多實(shí)際操作環(huán)節(jié)，但是卻可以在實(shí)際生產(chǎn)中達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并有效校正的效果。從虛擬設(shè)計(jì)開(kāi)始，不僅可以看得到實(shí)際效果，還可以在后續(xù)的跟隨生產(chǎn)中提出驗(yàn)證問(wèn)題的方案，再到裝配環(huán)節(jié)，加工環(huán)節(jié)的應(yīng)用，可以大大縮短研發(fā)一項(xiàng)新產(chǎn)品新技術(shù)的時(shí)間周期，可以使研發(fā)更具效率，創(chuàng)造更多的產(chǎn)品和價(jià)值，同時(shí)也大大降低了成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)已經(jīng)成為全世界人們生活中不可或缺的部分，汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)處在一個(gè)飛速變革的時(shí)代，汽車(chē)制造技術(shù)日新月異，汽車(chē)車(chē)身焊接作為其核心技術(shù)之一也面臨著創(chuàng)新和改進(jìn)。隨著時(shí)代的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，會(huì)有越來(lái)越多的新的焊接技術(shù)得到應(yīng)用，也會(huì)有不少的不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的技術(shù)方法被淘汰。行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)加劇，汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)也會(huì)在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上不斷更新迭代，通過(guò)開(kāi)發(fā)更具柔性化、數(shù)字化、綠色環(huán)保的新型技術(shù)，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的制造虛擬化時(shí)代的來(lái)臨，我們必將迎來(lái)汽車(chē)車(chē)身焊接技術(shù)和汽車(chē)行業(yè)技術(shù)的大進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李得勝 .汽車(chē)用鋼 的激光搭接 焊與 電阻點(diǎn)焊 的對(duì) 比試驗(yàn) 研究.湖南大學(xué)，20 10[05）.