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汽車(chē)焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(上)
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http://shiquanmuye.com 發(fā)稿日期:2008-9-19
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汽車(chē)工業(yè)中,焊接是汽車(chē)零部件與車(chē)身制造中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),起著承上啟下的特殊作用,同時(shí),汽車(chē)產(chǎn)品的車(chē)型眾多、成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化以及汽車(chē)制造在質(zhì)量、效率和成本等方面的綜合要求,都決定了汽車(chē)焊接加工是一個(gè)多學(xué)科、跨領(lǐng)域和技術(shù)集成性強(qiáng)的生產(chǎn)過(guò)程。在目前汽車(chē)零部件及白車(chē)身的制造中,主要的焊接方法有電阻點(diǎn)焊、CO2氣體保護(hù)焊和激光焊,另外也有采用氬弧焊、電子束焊等。
焊接技術(shù)的特點(diǎn)
焊接是汽車(chē)制造過(guò)程中一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)。汽車(chē)的白車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等都離不開(kāi)焊接技術(shù)的應(yīng)用。在以“鋼結(jié)構(gòu)”為主的汽車(chē)車(chē)身的焊接加工中,汽車(chē)焊接又有不同于其他產(chǎn)品焊接的要求:
1. 對(duì)焊接件的尺寸精度要求高
為了保證產(chǎn)品的裝配精度和尺寸穩(wěn)定性,要求盡可能減少薄板件在焊前的精度偏差和焊后的熱應(yīng)力與變形。
2. 對(duì)焊縫接頭的性能要求高
焊接接頭不僅要滿(mǎn)足靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的力學(xué)性能指標(biāo),而且有苛刻的低周疲勞性能要求。
3. 對(duì)批量焊接生產(chǎn)品質(zhì)高且一致性好的要求
4. 對(duì)焊接生產(chǎn)過(guò)程高節(jié)拍、高效率的要求
5. 對(duì)“零缺陷”的質(zhì)量控制與保證,提出了自動(dòng)化焊接過(guò)程的監(jiān)測(cè)與信息化管理的要求
近幾年來(lái),汽車(chē)工業(yè)在焊接新技術(shù)的應(yīng)用及推廣方面起了積極的推動(dòng)作用。針對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品“更輕、更安全、性能更好且成本更低”的發(fā)展目標(biāo),當(dāng)前的汽車(chē)焊接技術(shù)正在傳統(tǒng)的材料連接概念與方法的基礎(chǔ)上迅速地延伸和拓展,并向先進(jìn)的“精量化焊接制造”的方向發(fā)展。
主要焊接方法
汽車(chē)制造業(yè)是焊接應(yīng)用最廣的行業(yè)之一,其中主要的焊接方法如下:
1. 電阻焊
電阻焊是工件組合后通過(guò)電極施加壓力,利用電流通過(guò)接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法,目前廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造中。
在點(diǎn)焊過(guò)程中,影響焊點(diǎn)質(zhì)量的因素有:焊接電流、焊接壓力、電極的端面形狀、穿過(guò)電極的鐵磁性物質(zhì)及分流等。特別在阻焊設(shè)備較多的焊接車(chē)間,同時(shí)工作的焊機(jī)相互感應(yīng),對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響,導(dǎo)致焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性較差。因此,電阻點(diǎn)焊控制技術(shù)顯得尤為重要。目前,控制模式已由單模式控制發(fā)展為多模式控制,調(diào)節(jié)參量已由初始的單變量調(diào)節(jié)發(fā)展為多變量調(diào)節(jié),在焊接過(guò)程中可同時(shí)對(duì)焊接電流、焊接時(shí)間和焊接壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。2. 氣體保護(hù)焊
用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊,簡(jiǎn)稱(chēng)氣體保護(hù)焊。CO2氣體保護(hù)焊作為一種高效的焊接方法,以其焊接變形小和焊接成本低的特點(diǎn),在我國(guó)汽車(chē)業(yè)獲得了廣泛的運(yùn)用。但CO2氣體保護(hù)焊在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題:以CO2氣保焊中應(yīng)用最為廣泛的短路過(guò)渡形式為例,電弧電壓、焊接電流或焊接回路電感匹配不當(dāng),或焊絲干伸長(zhǎng)度不合適,都可能造成焊接電弧不穩(wěn)定、飛濺以及未焊透等,對(duì)焊縫成形、焊縫的機(jī)械性能有較大影響。另外,短路過(guò)渡焊接時(shí)對(duì)焊接電源的動(dòng)特性要求很高。如果選型錯(cuò)誤,穩(wěn)定焊接電弧的參數(shù)范圍狹窄,會(huì)影響焊接的質(zhì)量。
3. 激光焊
激光焊是利用激光器受激產(chǎn)生的激光束,通過(guò)聚焦系統(tǒng)并調(diào)焦到焊件接頭處,將光能轉(zhuǎn)換為熱能,使金屬熔化形成接頭。與傳統(tǒng)的點(diǎn)焊相比,激光焊接在焊接精度、效率、可靠性、自動(dòng)化、輕量化和降低成本等方面都具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。激光焊接被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的制造技術(shù)之一。
激光焊接設(shè)備的關(guān)鍵是大功率激光器,目前主要有兩大類(lèi),一類(lèi)是固體激光器,主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的光束可以通過(guò)光纖傳送,適用于柔性制造系統(tǒng)或遠(yuǎn)程加工。另一類(lèi)是氣體激光器,又稱(chēng)CO2激光器,以分子氣體作工作介質(zhì),可以連續(xù)工作并輸出很高的功率。
汽車(chē)工業(yè)中,激光技術(shù)主要用于車(chē)身拼焊和零件焊接,例如頂蓬與側(cè)圍的焊接(見(jiàn)圖1)。但激光焊接要求焊件裝配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。否則很容易造成焊接缺陷。圖1 采用激光焊接頂蓬消除了表面凹凸、省去了鑲邊
以激光焊接為代表的精量化焊接生產(chǎn)方式用一種新的技術(shù)理念促進(jìn)了汽車(chē)焊接技術(shù)的進(jìn)步。此外,一些新的連接方法也率先在汽車(chē)制造中獲得應(yīng)用。如變極性MIG/MAG焊接方法、激光-電弧復(fù)合焊接方法、磁脈沖焊接方法、膠接和機(jī)械連接方法等都已開(kāi)始成功地應(yīng)用在各類(lèi)新車(chē)型的制造中。
焊接材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)
隨著車(chē)身向著輕量化方向發(fā)展,車(chē)身材料的輕量化及車(chē)身金屬材料的非金屬化是必然趨勢(shì)。未來(lái)車(chē)身材料仍以鋼板為主,但是一些復(fù)合材料將得到廣泛應(yīng)用。1. 鍍鋅鋼板
隨著汽車(chē)工業(yè)發(fā)展,為了提高車(chē)體使用壽命和增強(qiáng)車(chē)體材料的抗腐性能,鍍鋅鋼板得到廣泛使用。由于在目前汽車(chē)車(chē)身制造中,主要采用電阻點(diǎn)焊方法,與無(wú)鍍層鋼板相比,鍍鋅鋼板的點(diǎn)焊過(guò)程中還存在一些問(wèn)題:先于鋼板熔化的鋅層形成鋅環(huán)而分流,致使焊接電流密度減小;鋅層表面燒損、污染電極而使電極壽命降低;鋅層電阻率低,接觸電阻小;容易產(chǎn)生焊接飛濺、裂紋及氣孔等缺陷。
2. 高強(qiáng)度鋼板
為了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化,提高汽車(chē)安全性能,高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用正逐年增加。目前高強(qiáng)度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板及冷軋雙相鋼板等。
。1)含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板:具有較高強(qiáng)度,良好的強(qiáng)度和塑性平衡,良好的耐腐蝕性及點(diǎn)焊性能;主要用于側(cè)圍、車(chē)門(mén)、頂蓬和行李箱蓋。
。2)烘烤硬化冷軋鋼板:這種簡(jiǎn)稱(chēng)為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強(qiáng)度,是車(chē)身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一。
。3)冷軋雙相鋼板:主要用于要求拉伸性能好的承力零部件,如車(chē)門(mén)加強(qiáng)板、保險(xiǎn)杠等。
3. 鋁合金
與汽車(chē)鋼板相比,鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形和可回收再生等優(yōu)點(diǎn),技術(shù)成熟。汽車(chē)工業(yè)中也逐漸在使用鋁合金材料的零部件。但鋁合金焊接目前還存在線(xiàn)膨脹系數(shù)大,產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大, 易出現(xiàn)氣孔從而導(dǎo)致鋁合金焊接接頭的強(qiáng)度降低的缺點(diǎn)。
4. 鎂合金
鎂的密度僅為鋼材密度的35%。它的比強(qiáng)度、比剛度高,阻尼性、導(dǎo)熱性好,尺寸穩(wěn)定性好,因此,在汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前,鎂合金在汽車(chē)工業(yè)中主要運(yùn)用于車(chē)門(mén)鑄造,隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步,已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車(chē)身零件,如前/后擋板、儀表盤(pán)和方向盤(pán)等。 - ■ 與【汽車(chē)焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(上)】相關(guān)新聞
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