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汽车车身焊接技术现状分析

发布时间:2017-11-23 来源:华奥电气 浏览次数:

1.车身新材料

随着汽车工业的发展,为了节约能源和安全性考虑,车身采用大量新型材料。车身结构材料从单一钢结构,逐步向高强度优质钢结构,进而向轻质合金和复合材料结构发展。

(1)高强度钢高强度钢的使用,给焊接工艺提出了新的挑战。由于高强度钢性能使得塑性温度区间变窄,为获得相同的塑性变形需要较大的电极压力,导致合适的焊接工艺范围变窄。通常通过改进优化传统点焊工艺,采用脉冲点焊、中频点焊等专有技术,增加焊接压力、控制焊接过程,以获得性能良好的焊点质量。

近年来,发展迅猛的激光焊工艺大大提高了高强度钢板的焊接性能和接头焊接强度。

高强度钢由于其强度高、回弹小、成形性好和良好的抗腐蚀性等特点,而成功地应用于白车身的高强度功能件,如A-B-C柱加强板、门槛、座椅、骨架、保险杠加强板、纵梁、横梁等方面。热冲压成形和中频点焊、激光焊接是实现超高强度钢车身部件冲压成形和高质量焊接的重要手段。

(2)轻合金材料近年来,为了进一步减轻车身重量,国外汽车厂商在车身结构设计中开始采用轻合金(铝合金、镁合金、甚至钛合金),由此给车身焊接带来了新课题。

铝合金的点焊难度较大,目前较多的情况还是采用TIG/MIG焊,或铆接/TOX连接法,或胶粘结的方法。英国焊接研究所,最近发明的摩擦搅拌点焊技术据称可以解决铝合金的车身焊接,得到很好的焊接强度,但由于摩擦搅拌点焊的焊点中心有个小孔,故往往用于内板结构件上。

(3)碳素纤维复合材料为了车身轻量化,有些汽车公司采用碳纤维增强聚合基复合材料制造车身和底盘零部件,可减轻车身重量达50%~65%。也有汽车开发商成功采用树脂传递模塑成形工艺,试制出轿车碳纤维底板。碳素纤维复合材料的连接,当然完全不同于金属的焊接。

2.车身焊接新技术

(1)新型电阻焊技术中频电阻焊:中频逆变直流电阻焊(简称中频电阻焊)的控制电源是由三相交流电经整流电路成为脉动直流电,再经由功率开关器件组成的逆变电路变成中频方波接入变压器,降压后整流成脉动较小的直流电供给电极对工件进行焊接。

中频电阻焊具有许多优点:

第一,焊接质量好。中频焊接的电流响应时间为1ms,调整精度和监视精度大大提高,因此,焊接质量大大提高,控制精度也高。

第二,焊接速度快。逆变电阻点焊机为直流输出,加热集中,缩短了焊接时间。

第三,节能效果明显。逆变焊机变压器在较高的频率下工作,损耗很小,直流输出改善功率因素,节能效果明显。

第四,设备体积和质量。逆变直流电阻点焊机变压器大大减小,设备较轻巧。

第五,可以广泛应用于点焊异种金属。

第六,节能环保。中频焊接是三相平衡负载,比单相交流焊接对电网的冲击要小许多,减少供电系统的要求,符合国家的能源政策。

目前,中频电阻焊已广泛应用于汽车焊接生产。在车身零部件生产方面,主要采用固定式大功率的中频电阻点凸焊设备,对车身零部件实施凸焊或多头点凸焊接;在车身焊装生产线上,中频电阻焊则用于悬挂式点焊钳或机器人点焊钳;目前,中频点焊大量用于镀锌钢板、高强度钢的焊接。解放公司在新产品的生产准备中已经批量应用了中频焊接技术。

为了提高机器人点焊的质量、减轻机器人抓举负荷,在车身焊接生产线上已大量使用机器人中频点焊焊钳。目前,国内汽车厂家使用的中频点焊焊钳和配套的电源和焊接控制器多为国外公司提供,如德国的BOSCH、NIMAK、日本小原等。

伺服点焊钳:伺服技术伴随着焊接机器人的大量应用而发展起来,为保证高效率的生产模式,减小气动焊钳点焊时对工件表面造成的冲击,提高工件的表面质量,实现对焊钳施压过程的精确控制,一种新型的焊钳应运而生——伺服型焊钳。电动机伺服驱动的焊钳简称为伺服焊钳,是近年来开发的一种可以提高点焊质量的性能较高的机器人焊钳。一汽解放J6焊装生产线已经采用了伺服焊钳,使用效果理想,如图2所示。


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