谈汽车车身的焊接工艺及其措施

摘要：汽车车身壳体是由百余种、甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成的一个复杂的结构件，由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢，焊接具有节省钢材、操作简单、密封性能好等众多优势，广泛应用于现代车身制造中。阐述了汽车车身常见的焊接工艺，并分析了其焊接特点及其措施。

1 现代车身焊装生产特点：

（1）车身轻量化，促使新材料应用和新焊接技术发展；

（2）追求车身安全性，提高车身焊接质量；

（3）改善车身品质，提高焊装几何尺寸精度；

（4）适应多品种车型，实现柔性混合焊装生产；

（5）车型加速换代，焊接装备更新加快；

（6）高可靠性、高节拍生产，要求焊装生产线装备高度自动化；

（7）采用信息化工程技术开发车身焊装生产线装备。

2 点焊技术

点焊（图 1）由于生产效率高、操作简单、焊接变形小、易于实现机械化和自动化等优点，在车身制造中应用最为广泛；目前点焊工艺依然是国内外各大轿车厂家车身焊接方法中最重要的方法。通常一个轿车车身有 3000～5000 个焊点。焊点的装配关系主要有两种：两层钢板和三层钢板；四层钢板焊接在少数情况也可以获得合格的焊点，但其对钢板强度、钢板厚度及装配关系的要求很高，且焊接时飞溅大，焊点压痕深，焊点疲劳强度有所下降，因此四层钢板点焊需要谨慎使用。

图 1 电焊

电阻焊是电能转化为热能的焊接方法，计算公式如下。式中：Q 为产生的热量；I 为焊接电流；R 为焊接电阻；T 为焊接时间。

焊接电阻包括电极与工件之间的接触电阻、工件与工件之间的接触电阻、以及工件本身的电阻。其中接触电阻与焊接压力有直接的关系，要获得合格的焊点，需要合适的焊接压力。形成一个合格焊点需要三个主要因素，即焊接电流、焊接时间和焊接压力。每个焊点的具体焊接参数值由钢板厚度、钢板强度、钢板镀层情况及钢板装配状态等因素综合决定。焊点质量水平是衡量车身质量的重要指标，影响焊点质量的因素较多，即零件装配状态、钢板镀锌层厚度、焊点间距、零件结构、电极对中状态、焊钳冷却状态、电极帽修磨状态、夹具是否分流、程序转换开关是否失效、焊接参数值是否合理等，在出现焊接质量问题时，应需从多方面进行分析。

3 螺柱焊技术螺柱焊接具有快速，可靠、操作简单等优点，可以替代铆接、钻孔等工艺。主要方式有两种：储能式和拉弧式。储能式焊接时间、焊接电流不可调，熔深很浅，在汽车行业的应用很少。目前应用最多的是拉弧式，螺柱接触工件后，扣动焊枪开关，螺柱被拉起，离开工件，然后工件与螺柱之间产生电弧，电弧产生的热量熔化螺柱顶部法兰和工件表面，随后螺柱下降浸入工件表面形成的熔池里，设备断电，熔池冷却形成焊接接头，焊接完毕。焊接过程。螺柱焊接时间非常短，以 ms 为单位，通常在 20～40ms 之间，汽车行业采用的这种螺柱焊接工艺也称为短周期螺柱焊。

螺柱焊设备焊接电源现在以逆变式电源为主，已经基本替代了晶闸管控制弧焊整流器电源。螺柱焊枪已经从气动发展到电动，可通过弹簧的伸缩来控制螺柱的提升、下降过程，发展到伺服电机控制螺柱的运动，精确控制螺柱的运动行程，提高了螺柱焊接质量。现在螺柱焊接技术发展较快，自动化程度高，广泛采用了计算机技术、模糊系统、专家系统程序等智能控制系统技术。螺柱焊设备不仅能精确设置和记录、
储存焊接参数，而且能对焊接过程进行实时检测，具有故障自我诊断专家系统，并能自动调节焊接参数，以保证焊接质量；且 1 台焊接主机可以最多带 5 把焊枪工作，极大地提高了焊接主机的利用率。国内汽车行业的螺柱焊机主要依靠进口，存在价格高、维修成本高的问题。目前通过国内焊接技术人员的不断攻关，已有部分焊机设备厂家研制出可用于汽车行业使用的螺柱焊接设备，填补了国内这块领域的空白。

4 搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊技术这种焊接方式由于没有金属熔化，具有变形小、无熔化焊的焊接缺陷等特点，所以搅拌摩擦焊非常适合长平直焊缝和铝合金的焊接。目前由于搅拌摩擦焊的应用范围比较窄（只适合于长平直焊缝），且成本较高，在国外厂商、国内的轨道客车企业和部分军工企业内有所应用。

5 等离子弧焊技术

这种技术因等离子弧弧柱温度高，能量密度大，所以对焊件加热集中，熔透能力强，在同样熔深下其焊接速度比 TIG焊高，故可提高焊接生产效率。由于激光焊接高昂的成本和严格的技术要求，此技术在国内进行广泛的应用目前比较难。

6 结语

随着我国经济发展需求的不断扩大，对各个领域的要求相较以前也有所不同，汽车焊接技术的要求更是严格。现今，国内的焊接专用设备制造水平与国外的先进水平相比，还存在一定差距。对于中频逆变电阻焊机、大功率固体激光器、焊接机器人等设备，国内设备厂家尚没有推出可以满足大规模焊装生产的产品。