新能源汽车制造技术 课件03-新能源汽车焊装工艺

第三章新能源汽车焊装工艺2026.05SchoolofAutomotiveandTrafficEngineeringHeifeiUniversityofTechnology合肥工业大学

车辆工程专业课程_新能源汽车制造技术前言P2在新能源汽车的生产过程中，焊装工艺作为关键环节之一，承担着车身结构强度、刚性、安全性及外观质量的保证任务。新能源汽车的焊装工艺不仅是实现汽车轻量化、增强安全性、提升制造精度的关键，也是提高生产效率、降低制造成本的核心环节。新能源汽车焊装工艺与传统燃油汽车相比，具有其独特性和挑战性。首先，新能源汽车在设计中普遍采用轻量化材料，如铝合金、高强度钢、复合材料等，这些材料的焊接特性与传统钢材有所不同，要求焊接工艺更加精细化和多样化。其次，新能源汽车结构的复杂性和异种材料的广泛应用，使得焊接工艺的选择和控制变得尤为重要。尤其是在保证车身强度和轻量化的同时，如何有效地解决不同材料之间的连接、焊接过程中的热变形控制等问题，成为了制造过程中必须面对的技术挑战。本章从新能源汽车焊装工艺特点出发，深入探讨了新能源汽车常用焊接工艺方法及设备，最后系统分析了新能源汽车焊接工艺设计流程。3新能源汽车焊装工艺P33.1新能源汽车焊装工艺特点及简介3.1.1新能源汽车焊装工艺特点3.1.2新能源汽车焊装工艺流程3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备3.2.1电阻焊3.2.2熔化焊接3.2.3激光焊接3.2.4包边工艺3.2.5铝车身焊、铆工艺3.2.6常用焊装设备3.3新能源汽车焊装工艺设计3.3.1可焊性评价3.3.2汽车焊装工艺设计流程3.3.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1.1新能源汽车焊装工艺特点3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P4新能源汽车在生产制造过程中，其焊装工艺特点表现为以下四个方面：1.轻量化挑战轻量化设计是新能源汽车实现更长续航里程和提高能效的关键因素之一。为了降低车身重量，新能源汽车大量使用铝合金、镁合金、高强度钢和碳纤维复合材料等轻质材料。焊接工艺需要适应这些轻量化材料的特性，同时确保焊接点的强度和可靠性。铝合金因质量轻、耐腐蚀，成为新能源汽车的重要车身材料。然而，由于铝合金导热性强，焊接过程中易产生气孔、裂纹等缺陷。传统的电阻点焊难以适应铝合金焊接，并且不同材料之间的焊接成为一个复杂且关键的环节，常规的焊接方法无法满足其需求，因此采用了诸如激光焊接、摩擦搅拌焊等新技术。3.1.1新能源汽车焊装工艺特点3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P5新能源汽车还大量采用高强度钢与铝合金等异种材料组合，以实现车身不同部位的强度优化。然而，异种材料之间的焊接难度较大，主要表现在材料热膨胀系数的差异和电化学腐蚀问题上。高强度钢主要用于车身框架的关键部位，如A柱、B柱和车门防撞梁。由于高强度钢的热敏感性较强，传统焊接方法在加工时可能降低其强度，因此通常使用电阻点焊和激光拼焊来确保焊接接头的质量。3.1.1新能源汽车焊装工艺特点3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P6新能源汽车在生产制造过程中，其焊装工艺特点表现为以下四个方面：2.智能化和自动化焊接工艺随着制造业向智能化和自动化发展，焊接技术也在快速进步。新能源汽车的生产线上广泛应用了智能化焊接机器人和自动化焊接生产线，极大地提升了生产效率、减少了人为因素造成的误差，并显著提高了焊接质量。1）智能焊接机器人。机器人焊接已成为新能源汽车焊装车间的标准配置。其优势在于能够通过程序精确控制焊接路径和热输入，特别适用于复杂车身结构的焊接。2）自动化焊接生产线。在新能源汽车制造中，车身框架、电池模块等重要部件的焊接已实现高度自动化。自动化焊接生产线通过集成机器人和高精度设备，实现了高速、高效的生产。自动化焊接不仅提高了生产效率，还减少了焊接中的误差，提升了产品的一致性。3.1.1新能源汽车焊装工艺特点3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P7新能源汽车在生产制造过程中，其焊装工艺特点表现为以下四个方面：2.智能化和自动化焊接工艺3）智能监控系统。焊接过程的实时监控也是智能化生产中的重要组成部分。基于传感器技术和数据分析的智能监控系统能够对焊接中的电流、电压、温度等参数进行在线监测，自动识别出潜在的焊接缺陷并进行调整，减少废品率和返工率。3.1.1新能源汽车焊装工艺特点3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P8新能源汽车在生产制造过程中，其焊装工艺特点表现为以下四个方面：3.环保与能效提升新能源汽车的生产不仅需要高效，同时也必须符合环保标准，焊接工艺在能效和污染控制方面的要求显著提升。1）低能耗焊接技术。为了减少能源消耗，新能源汽车焊装过程中引入了高效、低能耗的焊接工艺。通过优化激光焊接和电阻点焊的工艺参数，焊接工艺的能耗显著降低，提高了生产效率。2）减少污染排放。焊接过程中的烟尘、废气和噪声是影响环境的重要因素。为此，新能源汽车生产车间通常配备了高效的烟尘收集和废气净化系统，确保焊接过程中的污染物排放符合环保标准。与此同时，通过对焊接工艺的改进，减少了有害物质的排放，进一步提升了生产的环保性。3.1.1新能源汽车焊装工艺特点3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P9新能源汽车在生产制造过程中，其焊装工艺特点表现为以下四个方面：4.质量控制与检测新能源汽车的焊接质量对车辆的安全性和可靠性至关重要。通过严格的质量控制措施和检测手段，确保焊接接头的强度和稳定性。1）无损检测技术。无损检测技术广泛应用于焊接质量的评估，包括超声波检测、X射线检测和磁粉探伤等。这些技术可以在不损坏工件的情况下，评估焊接接头的内部缺陷和结构完整性。2）焊接强度测试。为了确保焊接接头的力学性能，焊装车间会定期进行拉伸、弯曲等测试。通过模拟车辆的实际工况，评估焊接接头在长期使用中的可靠性，确保其能够满足安全标准。3.1.2新能源汽车焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P10新能源汽车的焊装工艺流程整体与传统汽车大致相似，但在技术细节与材料选择方面存在显著差异。焊装工艺流程主要包括以下几个阶段：零部件准备、分总成焊接、主焊装、焊接质量检查与处理。1.零部件准备。在焊接前，必须进行零部件准备工作。这一阶段的关键目标是确保所有焊接零件的尺寸精确，并且表面没有缺陷或污染。由于新能源汽车广泛采用铝合金、高强度钢以及复合材料等轻量化材料，因此零件表面处理变得尤为重要。例如，铝合金零件在焊接前必须去除表面的氧化膜，以确保在焊接过程中形成良好的金属接触界面，从而提升焊接质量。2.分总成焊接。分总成焊接是指将车身的各个模块进行预装焊接，如底板、侧围和车门等部件。相较于传统车辆，新能源汽车在车身设计方面更加复杂，材料的多样化导致分总成焊接具有更高的技术难度。该阶段的焊接工艺可能包括电阻点焊、激光焊接、搅拌摩擦焊等多种工艺。具体技术的选择取决于零件的材料、厚度以及功能要求，旨在确保焊接后的车身具有良好的强度和尺寸精度。3.1.2新能源汽车焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P113.主焊装。主焊装是整个焊装工艺流程中的核心步骤，它将分总成后的各个车身部件进行总装焊接，最终形成完整的车架和车身结构。在该阶段，广泛应用机器人自动化焊接系统，通过激光焊接、电阻点焊等多种焊接技术精确地将车身各部分进行连接。对于新能源汽车而言，主焊装环节需要特别考虑电池系统的布局和车身强度之间的平衡。焊接工艺的选择必须确保车身在满足轻量化要求的同时，仍具备足够的结构强度。4.焊接质量检查与处理。焊接工序完成后，必须对焊缝进行打磨、修整以及表面处理，去除焊接过程中产生的飞溅物和表面缺陷，以确保焊接质量。接下来，需要对焊接点和焊缝进行全面的质量检查。检查内容包括焊接强度、焊接的均匀性，以及是否存在裂纹、气孔等潜在缺陷。由于新能源汽车的车身材料多样，常规的检测方法难以保证全面的质量控制，因此，常常需要采用无损检测技术（如超声波检测、X射线检测等）对焊接质量进行严格把关，确保焊接过程的可靠性和安全性。3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P12在汽车制造过程中，焊装工艺是汽车四大核心工艺之一，主要负责汽车白车身的拼焊、车门装配调整及质量整修等任务。白车身（BIW，BodyinWhite）由数百种冲压件及焊接总成件通过焊接、铆接、机械连接和粘接等多种连接方式组成，形成复杂的整体结构。由于车身材料多样、部件厚度不一且焊接轨迹及接头形式各异，焊接工艺面临诸多挑战。与此同时，焊接质量和生产效率的提高也对焊装工艺提出了更高的要求。某型轿车白车身3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P13车身不仅承载汽车内部和外部的各种力和力矩，为乘客和货物提供保护，还需满足用户对外观质量的严格要求。这使得车身焊装质量在“承力、保护、美学”三大基本功能的实现中发挥着至关重要的作用。业内普遍认为，车身焊装工艺水平直接关系到汽车产品的外观质量和使用性能。轿车车身作为结构最复杂的汽车车身类型，其焊点和焊接方式最多，对焊接质量要求最高，因此是汽车焊装工艺的典型代表。轿车车身由数千个薄板冲压件通过各种焊接工艺组合而成，形成高强度的空间板壳结构，焊装工艺过程相对复杂，需进行全面、科学、合理的规划。3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P14车身壳体结构复杂，通常由底板、前围、后围、左右侧围、顶盖和车门等分总成组成，各分总成由多个合件和零件（大多为冲压件）构成。焊接过程的程序性尤为明显，覆盖件的装焊顺序对焊接质量至关重要。车身通常分为上下、左右和前后六大部分，装焊程序一般为：零件→组件→合件→分总成→总成。某型轿车白车身结构图3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P15在实施焊装工艺时，首先将底板分总成定位焊接，作为后续焊接的基准，接着焊接车前钣金件、侧围和后部，最后焊接顶盖。为了减少焊接工作量和模夹具及检具的使用量，尽量将车身工艺分块设计得尽可能大，现代轿车的侧围通常采用整体冲压工艺。在确保车身刚性的基础上，合理的焊接工艺也对整体刚度至关重要。1.车身焊装工艺流程。为获得准确的车身外形尺寸和优良的外观质量，通常将薄板冲压件焊装成具有一定强度和功能的分总成，再将分总成焊装成大总成，最终形成车身的六大片（底板总成、顶盖总成、左右侧围总成、前围总成、后隔板总成），并装上车门、发动机罩、翼子板和行李箱盖，构成整体焊接白车身。3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P162.车身焊接工艺布局。轿车车身的所有组成部件均由薄板冲压而成，汽车制造业将其统称为冲压件，其中90%以上的冲压件板厚仅为0.6～0.8mm，最大承力结构件的板厚也小于3mm。由于车身冲压件面厚比大、刚度小，易变形，因此在组焊过程中需保持每个冲压件的形状和相对位置精度，焊装车间使用大量适应性的焊装夹具以确保焊接质量。某型汽车侧壁焊接夹具3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P172.车身焊接工艺布局。为提高生产效率并满足生产节拍的要求，汽车车身焊装生产必须按照一定的标准设计高效的焊装流水线，以满足各总成部件及车身合装的焊装夹具的需求。汽车车身焊装工艺流程布局3.1.3新能源汽车车身焊装工艺流程3.1新能源汽车焊装工艺特点及简介P182.车身焊接工艺布局。由于车身焊装工艺内容复杂，为确保焊装作业的有序和高效进行，需合理规划和布局焊装工艺。合理的焊装工艺布局应满足以下评价指标：1）流动性。车身在焊装线上的流动应顺畅，尽量减少无效输送和辅助生产时间。2）物流配送。物流配送过程应方便、高效。3）工件摆放空间。焊装线两侧应有足够的工件摆放空间，便于作业。4）产能扩充与信息导入。布局应支持产能的扩充和信息的有效导入。通过优化焊装工艺布局，可以显著提升生产效率，确保车身焊装作业的顺利进行。3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P19车身焊装工艺涵盖了将冲压成形的各组件组装成完整白车身的全部工艺过程，包括焊接、滚/折边、涂胶、合装和返修等，车身典型连接方式如图所示。其中焊接工艺占比超过90%，通常被称为焊装。焊接是通过加热、加压或两者结合，添加或不添加填充材料，实现分离工件在接合表面的原子间结合，形成永久性连接的工艺方法。某型轿车白车身典型连接方式图3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P20车身焊装工艺中属于冷连接的有：自冲铆接工艺（SPR，Self-PiercingRiveting）、热熔旋转攻丝铆接（FDS，Flow-drillscrewing）、拉铆、压铆、包边；属于热连接的有：点焊、凸焊、弧焊、螺柱焊、激光焊等。首先对焊接原理与焊接方法分类进行简要介绍：3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P211.焊接原理焊接是通过加热、加压或二者结合的方式，使两个分离的工件在接合面处实现原子级结合，形成永久连接。焊接的核心原理是局部金属的加热或加压，通过熔化或塑性变形使金属原子渗透至晶格间0.3~0.5nm的距离，从而利用金属原子间的结合力，牢固地将分离的金属件连接在一起。在焊接过程中，局部金属被加热至熔化温度以上，冷却后结晶，这一过程伴随着复杂的冶金现象、热处理过程以及焊接变形和应力的产生。因此，焊接不仅是一种装配工艺，还是涉及材料冶金学、热处理与应力控制的重要工艺过程。在新能源汽车车身覆盖件的材料选择中，必须充分考虑板材的可焊性。当前广泛应用的覆盖件金属材料在实践中已证明具有优良的焊接性能，能够确保稳定的焊接质量。3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P222.焊接方法分类3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P232.焊接方法分类根据焊接过程中热源和压力的不同，焊接方法可分为以下三大类：1）熔焊。熔焊通过将母材金属加热至熔化状态来形成焊缝。熔焊的关键在于提供高效的加热热源，同时采用保护措施隔离空气，防止焊缝在高温下发生氧化。2）压焊。压焊是通过施加压力来完成焊接，焊接过程中可以不加热或仅局部加热。此方法要求焊件在受力作用下实现接合。3）钎焊。钎焊采用熔点低于母材的钎料，将其加热至钎料熔化而母材未熔的状态，依靠液态钎料润湿母材、填充接头间隙并实现连接。在新能源汽车焊装过程中，常用的焊接方法有：电阻焊、熔化焊、特种焊接等。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P24将被焊工件置于两电极之间加压，并在焊接处通以电流，利用电流流经工件接触面及其邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之达到金属结合而形成牢固接头的工艺过程，由于焊接所需要的热来自于电流通过工件焊接处的电阻产生的热量，因此将其称为电阻焊。电阻焊有点焊、凸焊、缝焊、对焊等多种不同的焊接方式。电阻焊基本焊接方式3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P25点焊电焊是一种广泛应用于汽车车身生产中的电阻焊接方法。其基本原理是通过将焊件装配成搭接接头，并将其压紧在两电极之间，通过电流流经焊件时产生的电阻热，使母材金属熔化，冷却后形成焊点。汽车车身是典型的空间薄壳结构，通常由多个搭接接头通过点焊连接。根据车身刚度和焊接工艺的需求，一辆轿车的车身通常会有约4000多个焊点，焊缝总长度超过40米。点焊工艺由于其高效性、自动化程度高，成为车身生产中最常用的焊接方法。1.点焊的优点和原理。在车身焊接过程中，点焊将车身板件已有的搭接接头夹置于两电极之间，同时施加一定的压力并通电。通过电阻热能熔化板材，焊点形成的过程是热-机械（力）联合作用的焊接过程。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P26点焊1）点焊的优点简化的冶金过程。与熔焊方法相比，点焊在压力作用下通过内部电阻热加热金属形成焊点，冶金过程简单且加热集中，热影响区小，有助于获得高质量的焊接接头。轻量化优势。与铆接相比，点焊不需要额外的金属材料，焊接后的结构质量轻，这对于需要高行驶速度的乘用车尤为重要，能够有效满足轻量化和节能的要求。环保性。点焊过程不会产生弧光、有害气体或噪音，改善了工人的工作环境，减少了职业危害。高效生产。点焊过程自动化、机械化程度高，通用点焊机的焊接速度可达60点/min，快速点焊机可达600点/min，显著提高了生产效率，减轻了操作人员的劳动强度，特别适用于自动化生产线。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P27点焊2）点焊循环过程点焊的焊接过程可分为以下几个关键阶段：①预压阶段。在点焊开始前，将待焊接的板件搭接好，置于上、下电极之间，施加一定的电极压力，使板件紧密接触。预压的目的是确保焊件接触良好，为电流顺利通过创造条件。如果预压力不足，接触电阻会过大，瞬间产生大量热量，可能导致焊件烧穿或电极表面损坏。点焊的焊接过程，预压3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P28点焊2）点焊循环过程②焊接阶段。开启焊接开关，电流通过焊接变压器、机臂和电极流经待焊板件。板件本身的内部电阻是形成焊点的主要热源，产生的电阻热将板件迅速加热。由于电极通常由导电、导热性能良好的铜合金（如铬锆铜）制成，且内部通有冷却水，因此电极接触的板件表面散热条件较好，温度不会过高。而板件与板件之间的接触面被加热至熔化温度，逐渐形成熔核。点焊的焊接过程，焊接3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P29点焊2）点焊循环过程③锻压阶段。在切断焊接电流后，仍保持足够的电极压力对熔核进行锻压，促使其变形并形成致密的核心。同时，熔核冷却并结晶，最终形成坚固的焊点。锻压时间与金属材料的种类和板件的厚度密切相关。通常，板件厚度越大，锻压时间应适当延长。对于厚度在1-8mm之间的板件，锻压时间通常为0.1-2.5秒。锻压时间过短会导致未能充分锻压，而过长则可能加速熔核的冷却，导致焊点硬度和脆性增大，从而影响焊点的力学性能。点焊的焊接过程，锻压3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P30点焊2）点焊循环过程④休止阶段。休止阶段是点焊循环的最后阶段，此时升起电极，移除焊件或电极，为下一个焊接点的操作做准备。休止时间的长短主要取决于生产工艺及设备的要求。点焊的焊接过程，休止3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P31点焊2.点焊焊接质量的影响因素点焊焊接质量受到多个因素的直接影响，其中预压力、通电时间、电流、工件性能、电极的形状与材料等均为关键因素。尤其是通电电流和通电时间，对焊接质量的影响最为显著。3.电焊工艺参数的选用在选择点焊工艺参数时，可以采用计算法或查表法。无论采用哪种方法，所选出的工艺参数都可能存在一定误差，因此需要根据具体工件的特点通过实验确定最佳参数。根据实验结果，可以对工艺参数进行微调，以确保焊接质量和生产效率。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P32点焊3.电焊工艺参数的选用1）两种不同厚度钢板的点焊。当两工件的厚度比小于3:1时，焊接过程相对简单，可以按照薄板的厚度选择工艺参数，适当增大焊接电流或延长通电时间以确保焊接质量。当两工件的厚度比大于3:1时，除了按照上述方法选择工艺参数外，还需采取以下措施以保证焊接质量：在较厚工件一侧使用较大的电极直径；在较薄工件一侧选用导电性稍差的电极材料。2）三层钢板的点焊。当点焊的三层钢板中间为较厚的工件时，工艺参数可以根据薄板的厚度选择，但需适当增加焊接电流，增加量约为10～25%，或适当延长通电时间。当点焊的三层钢板中间为较薄的工件时，工艺参数应根据厚板的厚度选择，但需适当减少焊接电流，减少量约为10～25%，或缩短通电时间。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P33点焊3.电焊工艺参数的选用3）带镀层钢板的点焊。在对镀锌或镀铝钢板进行点焊时，需比焊接不带镀层钢板时提高电流20～30%，并相应地增加电极压力20%。4）新能源铝材点焊焊接的考虑。铝材作为新能源汽车轻量化的关键材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性，因此在车身结构和电池组等重要部位得到了广泛应用。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P34点焊对于铝材，具有如下特点：更低的材料电阻，导热性更高，需要更高的焊接电流。高的热膨胀率，比钢材高50%以上的热膨胀系数，需要更高的焊接压力，来适应更高的热膨胀率。低的熔点和在熔化时的动态性，比钢材低2倍以下，短的焊接时间。更高的导电和导热特性，表面状态（氧化层），高且不固定的接触电阻，较高的电极帽耗损。特性钢铝电阻率Ω·m9.78×10-82.83×10-8热导率W/mK67237熔点℃1539658钢材与铝材特性对比3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P35点焊钢材与铝材主要焊接参数对比见下表。钢材与铝材主要焊接参数对比项目钢点焊铝点焊焊接电流8~12KA30~45KA焊接压力240daN～520daN350daN~600daN焊接时间240ms～500ms70～120ms3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P36点焊铝材的点焊与钢材相比存在一定的技术挑战，主要体现在热传导性强、焊接接头强度要求高、铝表面氧化膜难以清除等方面。为确保铝材的点焊质量和强度，需要考虑以下几个关键因素：①铝材的热传导性与焊接电流控制铝材的导热性比钢材强，这意味着焊接过程中产生的热量会迅速扩散到周围区域，焊接区域的温度上升较慢，焊接时间需要相应增加。因此，焊接电流的选择要精确控制，避免过多的热量扩散，导致焊接点的熔化不充分或者热损伤。电流调整：在铝材点焊时，一般需要比钢材更高的焊接电流。但同时，为避免烧穿现象，电流的上限需要严格控制，通常根据铝材的厚度、表面状态以及电极的接触面积进行调整。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P37点焊②氧化膜的影响与清洁处理铝材表面易形成一层氧化膜，这层氧化膜对焊接过程具有重要影响。氧化膜的存在会增加接触电阻，导致局部过热，从而影响焊接质量。铝材焊接时，必须有效去除表面的氧化膜，确保焊接区域的良好电接触。清洁措施：在点焊前，需要对铝材表面进行彻底的清洁，去除油污、氧化物及杂质。常用的方法包括机械清理、电解清洗和激光去除等。电极压力：为了有效破坏氧化膜，通常需要施加较大的电极压力，确保铝材接触面紧密接触。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P38点焊③焊接电极的选择与使用铝材焊接对电极材料和电极形状有较高要求。铝材具有较低的硬度，因此电极易受磨损，影响焊接质量。使用适合的电极材料和形状，可以有效提高焊接质量并延长电极使用寿命。电极材料：常用的电极材料包括铜合金和钨铜合金，这些材料具有较好的导电性和较高的耐磨性。电极形状：电极的端面应保持较小的接触面积，以集中热量并确保焊点的熔化。电极的表面需要定期检查和修复，以防止磨损和污染。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P39点焊④焊接工艺的参数优化铝材的焊接工艺参数需要根据具体的材料厚度、表面状态及电极形状进行优化。合理选择电流、时间、压力等参数是确保焊接质量的关键。焊接电流：铝材点焊通常需要较高的电流，但过高的电流会导致烧穿，过低则可能导致焊接不充分。通电时间：铝材的焊接时间通常较短，因为过长的时间会导致热积聚过多，产生变形或焊接缺陷。需要根据铝材的厚度和电流进行精确控制。电极压力：合理的电极压力能够帮助克服氧化膜的影响，确保焊接区域的良好接触，同时避免电极过快磨损。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P40点焊⑤焊接质量检测铝材的点焊接头通常需要通过视觉检查、超声波检测、X射线检测等手段进行质量评估。常见的焊接缺陷包括焊点不饱满、裂纹、烧穿和气孔等，需要通过合理的工艺参数调整和严格的质量控制加以避免。焊点检查：焊接后应检查焊点的形状和强度，确保焊接接头没有裂纹和气孔。特别是在新能源汽车的结构部件和电池组中，焊接接头的可靠性要求非常高。无损检测：对于重要的焊接部位，可能需要进行超声波或X射线等无损检测，检查焊接接头是否存在内在缺陷。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P41点焊⑥热影响区与材料性能铝材在焊接过程中容易受到热影响区的影响，焊接区域的强度和韧性可能会有所下降。为了提高焊接质量和接头的机械性能，通常需要进行焊后热处理。热处理：焊接后可以进行适当的时效处理或退火处理，以恢复铝材的力学性能，并减小热影响区的影响。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P42点焊⑦焊接过程中的变形与控制铝材的焊接过程中，由于其较高的热膨胀系数，可能会发生较大的焊接变形。合理的夹具设计和焊接顺序能够有效减少变形。变形控制：使用对称焊接和合理的夹具设计可以有效控制变形，尤其在新能源汽车车身结构等精密部件的制造中，变形控制尤为重要。铝材点焊的成功实现需要综合考虑焊接电流、时间、压力、表面处理、电极材料和焊接顺序等多个因素。由于铝材的热传导性强、氧化膜难以去除以及电极易磨损等特点，焊接工艺的优化尤为重要。通过精确的工艺参数控制、合理的电极选择、适当的清洁措施和严格的质量检测，可以有效确保铝材点焊的质量。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P43点焊5）点焊质量检验电焊质量的检验最常用、最简单且最有效的方法是撕开法。优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，而另一片上有圆凸台。厚板或经淬火处理的材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可通过剪切的断口判断熔核的直径。点焊质量的撕裂检验3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P44凸焊与点焊相比，凸焊的一个显著区别是预先在板件上加工凸点，或利用焊件上的型面、倒角等特征，作为焊接时的接触点。焊接过程中，焊点的凸起部分能够有效集中电流和压力，有利于破坏板件表面的氧化膜，确保热量集中，从而提升焊接效果。由于热量集中，电流密度增大，焊接过程中的分流减小，这使得凸焊不仅能够缩短点焊中心距，减少接头变形，还能提高生产效率，尤其在一次焊接中能够同时进行多个点焊。此外，在车身制造过程中，凸焊通常用于将带有凸点的螺母焊接到薄板上，这样在后期装配时，只需拧紧螺栓即可，显著提高了装配效率。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P45凸焊凸焊工艺特点可以总结如下：①局部加热，避免过热。凸焊通过电极施加压力并通电，使工件的接触面局部加热至熔化或塑性变形，确保热量仅集中在焊接区域。这种加热方式有效避免了热量扩散，防止对工件其它部分造成过热和变形，从而保证了材料的力学性能和结构稳定性。②焊接接头强度高由于焊点是通过电极压力作用下形成的，焊接接头的强度较高。凸焊接头通常呈现半球形，这种形状有助于分散应力，增强焊点的强度和可靠性。经过精确控制的焊接过程确保接头能够承受较大的机械负荷。3.2.1电阻焊3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P46凸焊③适用于薄板材料，焊接效率高凸焊特别适用于薄板材料的快速焊接。由于加热时间短且热输入量小，焊接过程效率高，能够迅速完成焊接作业。在生产线上，凸焊能够大幅度提高生产速度，减少焊接时间和成本，适合高效的批量生产。④电极磨损与维护要求凸焊依赖电极施加压力进行焊接，电极端面在长时间使用后会发生磨损，影响焊接质量。因此，电极的材质、形状及使用寿命对焊接过程至关重要。为了确保焊接质量，电极需要定期检查和更换，确保良好的接触状态和稳定的焊接效果。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P47在焊接过程中将工件接口处加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法，称为熔化焊。进行熔化焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，先熔化的部分冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。熔化焊接方法有多种不同的类型，在汽车生产过程中焊接中常见的包括：CO2气体保护焊、熔化极活性气体保护焊（MAG，MetalActiveGasWelding）、熔化极惰性气体保护焊（MIG，MetalInertGasWelding）、冷金属过渡堆焊（CMT，ColdMetalTransfer）、螺柱焊、钎焊等。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P481.CO₂气体保护焊CO₂气体保护焊，也称为CO₂焊接，是一种广泛应用于汽车制造，特别是客车车身焊接的工艺。其主要优点如下：①焊接成本低。CO₂气体易于生产，成本低廉，且焊接过程中电力消耗较小。与埋弧焊和焊条电弧焊相比，CO2保护焊的成本仅为其40%~50%。②生产率高。CO₂保护焊电弧的穿透力强，熔深大，焊丝的熔化系数较高，熔敷速度快。由于焊丝可连续自动送进，不像焊条电弧焊那样需要频繁更换焊条，因此其生产率是焊条电弧焊的1~4倍。③适用范围广。CO₂气体保护焊可在任何位置进行焊接，适用于不同厚度的材料。焊接薄板时，其速度较气焊更快，且变形较小，最薄可焊接至1mm，焊接间隙可小于0.5mm。而在焊接厚板时，CO₂焊接可采用多层焊接。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P49④抗锈能力强。CO₂气体保护焊的焊缝含氢量较低，抗裂性好，且抗锈能力较其他焊接方法更强。⑤便于观察和控制焊接过程。由于CO₂气体保护焊为明弧焊接，操作人员可以更容易地观察和控制焊接过程，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。同时，焊后不需要清渣，减少了后处理工作量。CO₂气体密度较空气大，且在电弧加热作用下，CO₂气体会膨胀，因此具有优异的隔绝空气、保护焊接熔池和电弧的效果。进行CO₂气体保护焊时，必须使用含有脱氧剂的专用焊丝（如H10MnSiMo、H04Mn2SiALTiA）以及专用的平外特性焊接电源。CO₂气体的纯度不得低于99.5%。当CO₂气瓶内压力低于1MPa时，应停止使用，以免由于溶解在液态CO₂中的水分气化引起气孔。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P50CO₂气体保护焊设备通常由焊接电源、焊枪、送丝机构、供气系统和控制电路组成。焊接程序：提前送气→通电、送丝、焊接→断电、停丝、停止焊接→滞后停气。CO₂气体保护焊焊接设备示意图3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P512.熔化极活性气体保护焊（MAG，MetalActiveGasWelding）尽管CO₂气体保护焊的焊接质量明显优于普通电弧焊，但它较难满足要求越来越高的汽车车身的焊装要求，为了进一步改善气体保护焊的焊缝质量，轿车制造公司已不再单纯使用CO₂气体作为焊接的保护气体，而是采用对焊缝有更好保护能力的混合气（80%Ar+20%CO₂）取代传统的CO₂气体，其工艺性能和焊接质量较传统的CO₂气体保护焊有明显提高。用混合气体（80%Ar+20%CO₂）保护焊缝的焊接方法称为混合气体保护焊，也即熔化极活性气体保护焊（MAG，MetalActiveGasWelding）。混合气体保护焊与CO₂气体保护焊无本质差异，只是保护气体不同而已。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P52MAG是一种以熔化焊丝为电极和填充材料，通过电弧加热熔化工件和焊丝并形成熔池的焊接方法。在焊接过程中，保护气体被连续送入焊接区域，形成保护层，隔绝空气以防止熔池和电弧受到氧化和污染。熔池随着电弧移动逐渐冷却凝固，形成焊缝，从而实现工件的连接。熔化极活性气体保护焊示意图3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P531）MAG焊接过程①焊丝自动送进。焊接过程中，焊丝作为电极和填充材料被焊接设备自动送入熔池。②电弧熔化。焊丝与工件之间的电弧产生高温，将焊丝和母材熔化形成熔池。③气体保护。保护气体通过焊枪喷嘴覆盖熔池和电弧，有效隔绝空气，防止氧化并优化焊接性能。④焊缝成形。熔池随着焊接过程移动，逐渐冷却后凝固成焊缝，完成焊接连接。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P542）MAG焊接特点①高效的焊接能力。MAG焊接电弧具有较高的穿透力，熔深大，焊丝熔化速度快，生产效率高。适用于高产量要求的工业场景。②较低的焊接成本。MAG焊接通常使用廉价的CO₂气体或其与氩气的混合气体作为保护气体，相较于惰性气体保护焊，焊接成本明显降低。此外，设备维护和耗材成本较低，适合大规模应用。③良好的适应性。MAG焊接适用于多种金属材料（如碳钢、低合金钢、不锈钢等），且能够进行多位置焊接（水平、垂直、顶焊等），焊接工艺灵活，适用范围广。④焊接质量稳定。由于采用连续的气体保护，熔池受到氧化和污染的可能性大大降低，焊缝质量更为稳定，具有良好的抗裂性和较低的焊缝含氢量，同时焊缝成形良好，外观质量高，后续处理工作量较小。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P553.熔化极惰性气体保护焊（

MIG，MetalInertGasWelding）熔化极惰性气体保护焊保护气体主要有氩气(Ar)或氦气(He)。其特点是：保护气体不与液态金属发生冶金反应，只起隔绝空气作用，所以电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳、安定，无激烈飞溅，最适于铝、铜、钛等有色金属的焊接，也可用于钢材，如不锈钢、耐热钢等的焊接，在汽车车身焊装工艺中主要用于车身顶盖后部两侧接缝处的焊接。其焊接方法与MAG焊类似。MIG焊是一种常用于汽车制造中的焊接方法。其工作原理是在焊接过程中，利用电弧将焊丝与母材之间产生的高温熔化焊丝并形成熔池，电弧的热量使得母材局部熔化，从而与焊丝融合，最终形成焊缝。保护气体（通常是氩气或氦气）被送入焊接区域，形成保护气氛，防止焊接过程中空气中的氧气、氮气和水分等对熔池的污染。惰性气体的使用可以有效避免焊缝产生气孔、裂纹等缺陷，从而确保焊接质量。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P56MIG焊接主要特点表现为：①高质量焊接接头。MIG焊接采用惰性气体保护，能够有效避免熔池氧化，焊缝外观光滑，气孔、夹渣等缺陷较少，焊接质量稳定。对于汽车制造中对焊接质量要求较高的车身部件，MIG焊接是理想的选择，能够保证接头的强度和耐用性。②适应性强，适合不同材料。MIG焊接适用于多种汽车材料，如高强度钢、铝合金、不锈钢等，能够满足不同车身材料的焊接需求。尤其在汽车车身薄板的焊接中，MIG焊接能够提供精确的热控制，避免了过度热输入引起的变形。③焊接速度快，生产效率高。MIG焊接采用连续送丝的方式，焊接速度较快，且焊接过程中不需要频繁更换焊条。电弧稳定，熔池的熔化速率较高，这使得MIG焊接在汽车大规模生产中能够显著提高生产效率，缩短生产周期。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P57④适合自动化与机器人焊接MIG焊接具有较高的自动化程度，能够通过焊接机器人进行精确控制，自动化水平高，适合大批量、重复性的焊接工作。焊接过程中可以精准调节送丝速度、电弧电流、气体流量等参数，确保焊接质量和效率。MIG焊接技术在汽车制造中被广泛应用，特别是在车身、底盘及零部件的生产过程中。其高效、精确的焊接特点，不仅能够提高生产效率，还能确保焊接质量，特别适合对焊接质量有严格要求的汽车车身。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P584.冷金属过渡堆焊（CMT，ColdMetalTransfer）冷金属过渡堆焊是一种基于MIG/MAG（气体保护焊）原理的创新焊接技术，它通过控制焊接电弧和焊丝的输送方式，使得焊接过程中的熔池和电弧温度更加稳定，从而改善了焊接的质量和精度。CMT技术的核心是通过特定的电流波形控制，将焊丝的进给与电弧的熔化过程进行精确的调节。CMT设备系统组成3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P59工作原理：在气体保焊时，电弧燃烧大部分用来加热焊件，使其形成熔池。小部分用于加热焊丝，使其不断被熔化而形成熔滴，离开焊丝末端而进入熔池，这个过程称为熔滴过渡，整个焊接过程就是由无数个熔滴过渡所组成。电弧控制：CMT焊接过程中，控制电流的快速变化，使电弧稳定并减少热输入，降低了焊接过程中产生的热变形。焊丝进给控制：焊丝的进给是有节奏的，焊丝在电弧的引导下会以精确的速度进给。每次焊丝达到焊接区域时，电弧会暂时熄灭，然后再重新点燃，这样避免了过多的热输入并减少了飞溅。冷却控制：CMT焊接通过冷却过程控制熔池的形成，使焊接过程更加温和，避免了传统焊接中常见的烧穿和大熔池的形成。焊缝成形：由于电弧的稳定性和焊丝的进给控制，CMT焊接能够形成平整、光滑的焊缝，特别适用于薄板和精密焊接的应用。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P60CMT焊接的主要特点：①低热输入，减少热变形。CMT焊接通过控制电弧和焊丝进给，显著降低了热输入，这使得焊接过程中产生的热变形更小，特别适合薄板材料的焊接，避免了因过热引起的变形和烧穿。②极少飞溅。由于CMT技术在焊接过程中控制了焊丝的进给方式，使焊丝能够精确地进入熔池，极大减少了焊接过程中的飞溅现象。这不仅减少了清理工作量，还提高了焊接的安全性和稳定性。③焊接质量高，焊缝外观优良。CMT焊接能够形成平滑、均匀的焊缝，焊缝外观良好，气孔、夹渣等缺陷较少，适用于对焊接质量有较高要求的场合，如汽车制造、航空航天等高精度领域。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P61④适用于薄板和难焊材料。由于CMT焊接具有较低的热输入和较好的焊接精度，它特别适用于薄板材料的焊接（例如1mm以下的薄板）。此外，CMT还可以用于焊接一些高强度钢、不锈钢、铝及其合金等难焊材料，具有广泛的适用性。⑤提高生产效率。由于CMT焊接具有较高的焊接速度和较少的飞溅，能够减少清理和返工的时间，从而提高整体生产效率，特别适合大规模自动化生产和重复性焊接任务。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P625.螺柱焊将金属螺柱或其他类似的紧固件焊到工件上的工艺方法统称螺柱焊。螺柱焊是焊接紧固件的一种快速、高效的焊接方法。螺柱焊是电弧熔化焊接方法的一种特殊应用。其工作原理是：焊枪里的螺柱首先接触工件，在焊接按钮闭合时，螺柱被焊枪提起，在螺柱与工件之间引燃电弧，使螺柱端面与相应的工件表面加热到熔化状态，达到适宜温度时，将螺柱挤压到熔池中去，使两者融合形成焊缝。螺柱焊需要经历预压、引弧、熔化、下沉、焊接冷却五个阶段。3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P631）预压阶段。施加预压力使焊枪内弹簧压缩，螺柱端面紧贴工件表面。2）引弧阶段。螺柱提升，引燃电弧，清洁焊接区镀层及油污，该电流称为引弧电流。3）熔化焊接阶段。在引弧阶段末期，通以更强的焊接电流，熔化螺柱端头和焊接区。4）螺柱下沉阶段。在焊接电弧按预定时间熄灭之前，弹簧推动螺柱端头栽入熔合区。5）冷却阶段。熔池冷却，焊接完成。螺柱焊焊接过程3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P64以下是铝合金螺柱焊焊接过程。铝合金螺柱焊焊接过程3.2.2熔化焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P656.钎焊钎焊是通过使用熔点低于工件的金属材料作为钎料，将工件和钎料加热至高于钎料熔点、低于工件熔点的温度。此过程中，液态钎料会润湿工件，并填充工件接头处的间隙，通过原子间的扩散作用与工件实现冶金结合，从而形成牢固的焊接接头。根据加热方式的不同，钎焊可分为激光钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊等多种形式。汽车车身钎焊工艺3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P66激光焊接自20世纪80年代起便开始应用于汽车车身焊接，并随着汽车行业对生产效率和质量要求的提升，以及激光技术的不断进步，逐渐成为汽车车身焊接的核心技术之一。作为一种光机电一体化的先进焊接技术，激光焊接与传统焊接技术相比，具备能量密度高、焊接速度快、焊接应力和变形小、灵活性强等显著优势。由于汽车车身结构复杂，主要由薄壁和曲面构件组成，且车身材料种类繁多、部件厚度不均、焊接接头形式和轨迹多样，这些都使得焊接工作面临较大的技术挑战。此外，汽车车身焊接对焊接质量和焊接效率的要求也非常高。在合理选择焊接工艺参数的基础上，激光焊接能够保证关键部件焊接时具有较高的疲劳强度和冲击韧性，从而确保车身焊接的质量和使用寿命。激光焊接技术具有较强的适应性，能够满足不同接头形式、不同厚度和不同材料类型的汽车车身部件的焊接需求，充分支持汽车车身制造的柔性化要求。因此，激光焊接技术已成为实现汽车产业高质量发展的关键技术手段之一。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P67在汽车车身焊接过程中，根据不同车身材料和接头形式，采用不同的激光焊接工艺。当前，广泛应用于汽车车身焊接领域的激光焊接工艺主要包括激光深熔焊、激光填丝焊、激光钎焊以及激光-电弧复合焊接等。特性激光深熔焊激光填丝焊激光钎焊激光-电弧复合焊激光功率较高高低低焊接速度较快慢快较快焊接稳定性不稳定稳定稳定稳定间隙公差低高高高应用顶盖、车门、车身框架等车门、电池壳等顶盖、车门、车身框架等车门、顶梁等部件材料钢、铝合金钢、铝合金钢、铝合金钢、铝合金接头形式搭接、角接搭接、角接搭接、角接对接、角接汽车车身常用激光焊接工艺3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P681.汽车车身激光深熔焊工艺激光深熔焊工艺的原理为：当激光功率密度达到一定水平时，材料表面会发生气化，形成“匙孔”现象。在此过程中，孔内的金属蒸气压力与周围液体的静压力及表面张力达到动态平衡时，激光能通过匙孔照射到孔底。随着激光束的运动，形成连续的焊缝。激光深熔焊无需添加辅助焊剂或填料，即可将工件自身的材料焊接为一体。激光深熔焊工艺示意图3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P69激光深熔焊工艺所形成的焊缝通常光滑平直，焊接变形量小，有助于提高汽车车身的制造精度。激光焊缝具有较高的抗拉强度，从而保证了汽车车身的焊接质量；同时，焊接速度快，有利于提高生产效率。在汽车车身焊接中，激光深熔焊可以满足车身组焊和拼焊的不同需求。车身组焊主要应用于车身顶盖、侧围和车门等部位的焊接，车身拼焊则多用于不同强度、不同厚度及不同涂层钢板的焊接。使用激光深熔焊工艺，能够显著减少零件、模具及焊接工装的数量，从而降低车身自重和生产成本。然而，激光深熔焊对待焊部件的装配间隙容忍度较低，装配间隙需严格控制在0.05至2mm之间。若装配间隙过大，焊接过程中可能出现气孔等缺陷。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P70随着汽车轻量化进程的推进，车身异种金属焊接的需求逐步增加，尤其是铝合金与钢的激光深熔焊接工艺在近年来取得了一定进展。由于铝合金与钢的物理性能差异较大，且Al元素与Fe元素反应容易形成脆性相，因此在铝合金与钢进行搭接焊接时，需要调控Al-Fe金属间化合物（IMC）的形成。研究表明，在铝合金和钢之间加入过渡层能够显著改善焊缝的成形，提升焊缝的力学性能。铝合金与钢之间添加合适的过渡金属具有以下优势：①减少Al元素与Fe元素的混合，改善IMC的微观结构。②所添加的金属元素能够与Al或Fe反应，生成非脆性化合物。③当添加的金属元素熔点位于铁和铝之间时，熔池温度分布更加均匀。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P71目前的研究和实践表明，通过优化激光深熔焊的工艺参数，可以获得表面成形良好、内部缺陷较少且力学性能优异的焊缝，这些焊缝能够满足汽车车身焊接构件的使用要求。然而，在异种金属焊接方面，如铝合金与钢的激光深熔焊工艺尚不成熟。尽管添加过渡层可以获得优异的焊缝性能，但不同过渡层材料对IMC层的影响机制以及其对焊缝微观组织的作用机理仍不完全明确，仍需进一步深入研究。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P722.汽车车身激光填丝焊工艺激光填丝焊工艺的原理是：通过在焊缝中预先填入特定的焊丝，或在激光焊接过程中同步送入焊丝，来形成焊接接头。这一过程相当于在激光深熔焊时向焊缝熔池中输入与母材接近的焊丝材料。激光填丝焊工艺示意图3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P73相比于激光深熔焊，激光填丝焊在汽车车身焊接中具有两个显著优势：一是能够大幅提升待焊汽车车身部件之间装配间隙的容忍度，从而有效解决激光深熔焊对坡口间隙要求较高的问题；二是通过使用不同成分的焊丝，可以改善焊缝区域的组织分布，从而调控焊缝的力学性能。在汽车车身制造过程中，激光填丝焊工艺主要应用于铝合金与钢材部件的焊接。尤其在汽车车身铝合金部件的焊接中，由于铝合金的熔池表面张力较小，易导致熔池下塌问题，激光填丝焊工艺通过焊丝的熔化，能够有效避免熔池塌陷，保证焊接过程的稳定性和焊缝质量。在汽车车身激光填丝焊过程中，虽然通过调整激光功率、焊接速度、焦点偏移量等工艺参数可以改善焊缝的成形质量，但送丝速度对焊接质量的影响较大。只有当送丝速度与激光功率、焊接速度及焦点偏移量等参数相匹配时，才能获得表面成形良好、内部缺陷较少的焊缝。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P743.汽车车身激光钎焊工艺激光钎焊工艺的原理为：利用激光作为热源，激光束经过聚焦后照射到焊丝表面，熔化焊丝。熔化的焊丝滴落并填充到待焊工件之间，钎料与工件之间发生熔解和扩散等冶金效应，从而实现工件的连接。与激光填丝焊工艺不同，激光钎焊工艺仅熔化焊丝，而不熔化待焊工件本身。激光钎焊具有良好的焊接稳定性，但得到的焊缝抗拉强度相对较低。激光钎焊在汽车中的应用3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P754.汽车车身激光-电弧复合焊工艺激光-电弧复合焊接工艺的原理是：通过激光和电弧两种热源同时作用于待焊工件表面，使工件经历熔化和凝固过程，最终形成焊缝。激光-电弧复合焊工艺示意图3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P76激光-电弧复合焊接工艺结合了激光焊接和电弧焊的优点：首先，在双热源作用下，焊接速度提高，热输入量减小，焊缝变形量较小，保持了激光焊接的特点；其次，复合焊接具有更好的桥接能力，能更好地适应较大的装配间隙；第三，由于熔池的凝固速度变慢，有助于消除气孔、裂纹等焊接缺陷，改善热影响区的组织和性能；最后，电弧的作用使该工艺能够焊接高反射率、高导热系数的材料，扩展了适用材料的范围。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P77在汽车车身制造过程中，激光—电弧复合焊接工艺主要用于焊接车身铝合金构件和铝合金-钢异种金属，特别适用于装配间隙较大的部件。此工艺在车门等部件的焊接中得到了广泛应用，因为较大的装配间隙有利于激光-电弧复合焊接的桥接性能。此外，激光-MIG电弧复合焊接技术也被应用于奥迪车身的侧顶梁焊接。与单一激光焊接相比，激光-MIG电弧复合焊接在车身焊接中具有更大的装配间隙容忍度。然而，激光-MIG电弧复合焊接工艺的优化需要综合考虑激光与电弧的相对位置、激光焊接参数、电弧参数等多个因素，确保焊接质量和效率的平衡。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P785.其他汽车车身激光焊接工艺激光深熔焊、激光填丝焊、激光钎焊以及激光-MIG电弧复合焊等焊接工艺已有成熟的理论基础和广泛的应用实践。随着汽车制造业对车身焊接效率要求的提升以及汽车轻量化过程中对异种材料焊接需求的增加，激光点焊、激光摆动焊、多激光束焊以及激光飞行焊等新型激光焊接工艺逐渐引起了广泛关注。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P796.汽车车身激光焊接智能化技术随着人工智能与制造业的深度融合，智能化焊接技术在汽车车身焊接领域得到了广泛应用，对汽车行业的发展产生了重要影响。智能化焊接技术将智能感知、智能监测与激光焊接技术紧密结合，为汽车车身焊接的质量和效率提供了强有力的保障。下面将从焊缝跟踪技术与缺陷在线检测技术两方面，简要介绍汽车车身激光焊接智能化技术的应用现状。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P801）汽车车身激光焊接过程中的焊缝跟踪。在汽车车身激光焊接工艺中，焊缝的快速准确识别与定位是确保智能化焊接过程顺利进行的关键。焊缝检测、补偿与跟踪系统依赖于传感器对待焊部件的实时感知，从而确定焊缝的位置并反馈至焊接机器人运动控制系统，进而及时调整焊接机器人的姿态和运动路径。因此，焊缝跟踪的精度和实时性对焊接质量至关重要。焊缝检测、补偿与跟踪系统示意图3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P81焊缝跟踪技术主要包括焊前焊缝检测与焊中焊缝实时跟踪两个环节，这两个环节都依赖视觉传感器对焊缝进行识别与定位。焊前焊缝检测的主要目的是为焊接机器人提供初始的焊接路径；而焊中焊缝实时跟踪的目的是准确识别焊缝位置，并动态调整机器人的运动轨迹。基于视觉传感技术（尤其是激光视觉传感技术），焊缝跟踪方法具有高对比度、高精度、良好的实时性与无接触等优势，已广泛应用于各类汽车车身激光焊接工艺。在实际应用中，焊前焊缝检测和识别对焊接机器人路径规划至关重要。准确的焊缝检测为机器人提供了轨迹规划的参考信息，从而确保焊接路径的准确性。实时检测焊缝可以动态调整焊接机器人的运动轨迹，减少焊缝定位误差，进而提高焊接质量。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P82例如，Servo-Robot公司为汽车车身激光钎焊工艺开发了激光视觉系统。该系统将高精度的3D激光传感器、高质量激光头及送丝机集成在一个紧凑且坚固的模块中，实现一次操作完成实时焊缝跟踪、焊接质量检测及过程控制。该系统能够在多关节型机器人上精确执行直线或曲线轨迹的激光钎焊。激光焊接检测视觉系统3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P832）汽车车身激光焊接缺陷的在线检测激光焊接质量对汽车安全性至关重要。在激光焊接过程中，由于焊接状态的波动，可能会出现偶发性焊缝缺陷。因此，对汽车车身激光焊接缺陷进行在线检测显得尤为重要。缺陷在线检测技术主要包括焊缝内部缺陷检测与焊缝外部缺陷检测。①焊缝内部缺陷检测。该技术通过多传感器系统采集焊接过程中的声、光、电等信号，分析信号异常的位置对应的焊接缺陷。利用人工智能算法，建立缺陷与信号的关联模型，实现对焊接过程中的缺陷进行实时检测。②焊缝外部缺陷检测。基于传感器技术，该方法能够识别焊缝表面可能出现的飞溅、气孔、塌陷等缺陷。3.2.3激光焊接3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P84目前，汽车车身焊缝缺陷的在线检测技术主要集中在两个方向：一方面是通过智能算法建立缺陷与信号之间的关联模型，实现缺陷的分类与识别，这一方法多用于焊缝内部缺陷的检测；另一方面，借助先进传感技术（如激光视觉传感技术和光学相干断层扫描（OCT）技术），能够精确识别焊缝外部缺陷。激光焊接缺陷种类繁多，需要结合先进传感器采集的多元信号进行精确分类、检测与识别，才能实现高效的焊接缺陷在线检测。3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P85包边是连接汽车外板和内板的常见加工方法，是指把待包边板料折叠一定角度与被包边板相连接的工艺过程。先前汽车工业生产中广泛采用通用压力机模压包边，即在大台面压力机上安装包边压合模具进行包边。优点是生产效率高、包边质量和外观好。但是，针对不同产品需要更换不同模具进行生产，投入成本高、周期长。因此，为适应多品种小批量的生产模式，传统的模压包边技术正逐渐被新型柔性包边技术所取代。现代汽车制造行业已经大量使用机器人滚压包边，以迅速使各种结构不同的零件咬合在一起，并且节约成本、减少设备投入。模压包边3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P86机器人滚压包边（robotrollerhemming）技术是实现车身“四门两盖”等分总成包边柔性化的最新技术，它是一种由机器人引导滚轮沿着包边线对零件翻边高度进行逐步弯曲的工艺，是包边柔性化的必然趋势。滚压包边3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P87四门两盖是汽车车身的外表开启件，要求装配后与周围零件保持圆滑过渡和均匀间隙，以达到良好的互换性和外观视觉效果。包边是四门两盖的最后一道成形工艺，包边过程中产生的质量缺陷无法通过后续工艺消除，因此包边成形质量控制至关重要。滚压包边是一个复杂的多工步单点连续加载工艺过程，影响因素众多，加载区与自由变形区之间、不同加载工步之间强耦合、变形协调问题突出，与传统模压包边技术相比更加复杂和困难。其中，滚压包边过程中轮廓尺寸变动缺陷尤为严重，导致车身外覆盖件配合间隙不均匀，尺寸超差现象严重。3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P88车身覆盖件滚压包边典型缺陷a）尺寸变动；b）滚压包边开裂3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P89机器人滚压包边是通过连接在机器人上的滚轮，将工件夹紧后，根据机器人预先设定的程序运行轨迹，自动对已翻边凸缘进行多次滚压从而完成折边压合的一种方法。在滚压包边成形时，机器人内部电机通过压力装置将压力传递给滚轮，通过滚轮施加作用力将工件在冲压成形过程中预留的边缘向内侧进行逐步弯曲，从而完成板料的连接。根据机器人滚压包边工艺要求，标准的机器人滚压包边系统包括四大部分：工件、夹具系统、滚轮系统、机器人及其控制系统。滚压包边工位3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P90滚压包边夹具系统应用于将待包边的板材固定在滚压包边模具上。滚轮系统中，滚压包边头固定到工业机器人上，滚压包边头上面的滚轮根据滚压包边加工工艺的不同进行选取，通过滚轮将板材的边缘沿着匹配板材进行弯曲。机器人及其控制系统主要用于控制包边滚轮的行进轨迹，以及机器人与其它相关系统之间的通信，运动轨迹可根据车身外形变化和工艺参数的变更设定，可以满足不同零件形状和不同零件材质的滚压包边需求。滚压包边工艺根据车身部件的不同和车身材料不同工作过程也不相同，但整体可分成三个阶段：翻边、预包边阶段，终包边阶段。3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P91翻边阶段：将板料凸缘部分折边成一定角度。预包边阶段：折边完成压合之间的所有包边阶段；终包边阶段：完成板料连接的包边阶段。车身覆盖件滚压包边过程a）翻边；b）预包边；c）终包边3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P92包边按照包边后的形状，可分为四类：平头包边、绳式包边、V型包边和天窗包边等。其中平头包边应用较为广泛，例如四门两盖、翼子板、顶盖边缘等。绳式包边（亦称水滴式包边）主要考虑到在发生碰撞时可以尽量减少伤害，主要应用前盖、后盖等部件。V型包边使零件边缘有一定的斜度，可以应用在车门等部件。天窗包边比较特殊，包边角度180

，分六次包边才可以最终完成，只适用于车顶天窗部件的边缘包边。不同的包边方式a）平头包边；b）绳式包边；c）V型包边；d）天窗包边3.2.4包边工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P93滚压包边工艺被广泛应用于车身覆盖件的装配连接过程中，包括车门、顶盖天窗、行李箱盖、发动机罩和翼子板，以及轮罩翻边等。滚压包边工艺需要根据所加工零件的材料特性、成形特点、质量标准、生产节拍等综合因素来设计，包括冲压单件、滚轮形状尺寸、包边轨迹、包边速度、包边角度、包边力、包边间隙等一系列影响表面质量、尺寸精度、强度要求的问题。3.2.5铝车身焊、铆工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P94铝合金焊接具有独特的挑战，主要由于其与钢材在物理和化学性能上的差异。铝合金焊接时常面临控制焊接质量、热量损失、变形及焊缝成形问题，以下为铝合金焊接的主要特点：焊接质量控制困难。铝合金表面的氧化铝薄膜熔点远高于铝本身且非常稳定，不易清除。该薄膜会阻碍基材的熔化与熔合，且氧化铝比重大，不易浮出熔池表面，易产生夹渣、未熔合和未焊透等缺陷。同时，氧化铝薄膜容易吸湿，导致焊缝中产生气孔。热量损失大。铝合金的比热容和热传导系数是钢的两倍多，导致在焊接过程中热量损失严重，因此需要使用高功率、能量集中的焊接方法。焊接变形大。铝合金的线膨胀系数约为钢材的2倍，焊接后，焊缝急速冷却导致收缩严重，产生较大的内应力和变形。焊缝成形质量差。当温度达到370°C时，铝合金会发生软化，强度大幅下降，无法有效支撑熔池中的液态金属，从而导致焊缝成形不良。3.2.5铝车身焊、铆工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P951.铝合金车身焊装工艺铝合金车身的焊装工艺与钢制车身类似，但由于铝合金的特殊性质，焊接工艺和参数需要作出相应调整。尽管铝合金已在一些车身中应用，但由于焊接技术相对较新，焊接工艺尚未成熟。目前，常用的铝合金车身焊接方法包括电阻焊、激光焊、MIG焊、TIG焊和搅拌摩擦焊等。1）电阻焊。铝合金电阻焊工艺与钢对钢电阻焊相似，但由于铝合金的特性，焊接过程中电极容易与焊件发生粘连。为此，通常在电极与工件之间添加0.2-0.5mm的不锈钢垫片。焊接时需使用短时间、大电流、阶梯施压的流程，且电流密度约为低碳钢电阻焊的2-3倍。对于硬铝或高强度铝合金，建议使用直流冲击波电阻焊机，配合大电流和高电极压力。3.2.5铝车身焊、铆工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P962）激光焊。铝合金激光焊接面临较大的挑战，因为铝合金的高反射率导致大部分激光能量被反射。为解决这一问题，常通过喷砂、打磨或表面化学处理（如氧化）来降低反射率，从而提高能量吸收效率。由于高反射率，激光功率需求通常是钢材的5倍以上。3）MIG焊。MIG焊是铝合金车身焊接中常用的方法，主要使用氩气作为保护气体。此方法适用于铝合金的各种厚度，能够在高效率下实现自动化生产。MIG焊接可去除氧化铝薄膜，改善接头质量，广泛应用于铝合金车体型材的焊接。4）钨极惰性气体保护电弧焊（TIG，TungstenInertGasWelding）。钨极惰性气体保护电弧焊(TIG)使用不熔化的钨电极，且采用氩气保护，适用于高质量焊接。TIG焊接的主要优点是焊缝美观且几乎没有熔渣，但其生产效率较低，主要用于精细焊接和补焊。3.2.5铝车身焊、铆工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P975）搅拌摩擦焊（FSW，FrictionStirWelding）。铝合金搅拌摩擦焊是一种新型固态焊接技术，利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。其主要优点是几乎无烟尘、飞溅和噪声，焊接后变形小且焊接强度高。适用于平直对接接头的焊接，但不适用于复杂形状的焊接。3.2.5铝车身焊、铆工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P982.铝合金车身铆接工艺除了焊接以外，铆接也是铝合金车身常用的连接工艺，还可以用于异种材料（比如：钢—铝、金属—非金属）的连接。常用的铆接工艺主要有自冲铆接工艺（SPR，Self-PiercingRiveting）和热熔旋转攻丝铆接（FDS，Flow-drillscrewing）等。1）SPR工艺。通过伺服电机/液压提供动力将铆钉直接压入待铆接板材，待铆接板材在铆钉的压力作用下和铆钉发生塑性变形，成形后充盈于铆模之中，从而形成稳定连接的一种全新的板材连接技术。SPR工作原理3.2.5铝车身焊、铆工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备自冲铆接工艺过程由如下四个阶段组成：第一阶段(b)：夹紧阶段压边圈向下压紧待铆接板料，与此同时，铆钉也在冲锤的驱动下垂直向下对板料进行预压紧。第二阶段(c)：冲裁阶段该阶段，动力源加力下压铆钉迫使其刺穿上层板料，与此同时铆钉也驱使下层板料向凹模内发生塑性变形。第三阶段(d)：扩张阶段随着铆接过程的进行，下层板料逐渐填充入凹模，在铆钉腿部形状以及凹模凸起的共同作用下，铆钉腿部向周围扩张从而形成了铆钉与板料间的机械互锁结构。第四阶段(e)：冲铆完成当冲锤将铆钉下压至铆钉头与上层板料的上表面紧密接触且平齐时可以认为铆接完成，此时压边圈释放压边力，冲锤将返回初始工位。P993.2.5铝车身焊、铆工艺3.2新能源汽车常用焊装工艺方法及设备P100自冲铆接工艺与传统点焊工艺的比较见下表。类型SPR点焊工艺连接方法冷连接工艺，无热量传递，通过压力变形连接有热量传递，通过金属连接连接材质能连接同种金属、异种金属和非金属多为同种金属密封效果好一般连接层数/层2-43可连接最大厚度钢材和钢材不超过6mm，铝材和铝材不超过11mm钢材和钢材不超过6mm，铝材和铝材不超过9mm模具寿命/次100000~2000002500效率20-60次/分20-40次/分安装需求电流，气体压缩空气+电流+水环境影响无烟、气、火花产生产生火花，飞溅及有害气体3.2.5铝