汽车焊接标准工艺简介

汽车焊接工艺简介

焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺措施，在汽车制造中得到广泛口勺应用。随

着技术的进步，焊接新工艺、新材料、新措施不断运用在汽车制造中，镀层钢板、轻金属材

料的焊接问题，高分子材料、复合材料、异种材料、特种材料对汽车焊接提出了新的挑战。

而汽车焊接过程中的1机器人与自动化技术使汽车焊接面貌大为改观。

汽车焊接新技术或新用途

激光焊接技术

激光技术采用偏光镜反射激光产生日勺光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，

如果焦点接近工件，工件般会在几亳秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺。激光焊接

设备的核心是大功率激光器，重要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG激光器。

Nd（被）是一种稀土族元素，YAG代表忆铝柘榴石，晶体构造与红宝石相似。Nd:YAG激

光器波长为1.06pm（注:原帖为mm）,重要长处是产生H勺光束可以通过光纤传送，因此可

以省去复杂的光束传送系统，合用于柔性制造系统或远程加工，•般用于焊接精度规定比较

高的工件。汽车工业常用输出功率为3・4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，

又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生平均为10.6pm（注:原帖为mm）,H勺红外

激光，可以持续工作并输出很高口勺功率，原则激光功率在2・5千瓦之间。

激光焊接技术

激光焊接U勺特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，因

此焊接质量比老式焊接措施高。但是，如向保证激光焊接口勺质量，也就是激光焊接过程监测

与质量控制是一种激光运用领域U勺重要内容，涉及运用电感、电容、声波、光电等多种传感

器，通过电子计算机解决：针对不同焊接对象和规定，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝

质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现自动化激光焊接。汽车工业中，

激光技术重要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。

塑料焊接技术

超声波塑焊是将高频率机械振动通过工件传到接口部分，使分子加速运动。分子摩擦转

换成热量使接口处塑料溶化，从而使两个焊件以分子联接方式真正结合为•体。由于这种分

子运动是在瞬间完毕的，因此绝大部分H勺超声波塑焊可以0.25〜0.5s内完毕。超声波塑焊

合用于焊接面积较小，构造规则和热塑性的塑料件。

振动摩擦塑料焊接技术是使工件在加压的状况下互用摩擦，能量沿熔接部位传导，并

日.在特别设计H勺部位使塑皎因摩擦生热而溶化，溶化时段过后在继续加压H勺状态下冷却固

化，固化后的接11强度与本体塑胶强度相称。

Branson塑料焊接技术已被成功地运用于汽车保修杠、仪表板和仪表盘、刹车显示灯、

方向批示器、汽车门板以及其她与发动机有关口勺零部件制造工业中。近年来，原先许多老式

使用金属日勺零部件也开始用塑料替代，如进气管，仪表指针，散热器加固，油箱，过滤器等。

振动摩擦焊接合用于焊接面积较大，构造复杂的工件，并且对塑料类型没有特殊规定。

电阻焊的节能及控制技术

目前电阻焊机大量使用交流50HzH勺单相交流电源，容量大、功率因数低。发展三相低

频电阻焊机、三相次级整流接触焊机（已在一般型点焊机、缝焊机、凸焊机中应用）和IGBT

逆变电阻焊机，可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。同步还可进一步节省电能，利

于实现参数日勺微机捽制.可更好地合用于焊接铝合金、不锈钢及其她难焊金属日勺焊接.此外

还可进一步减轻设备重量。

西南交通大学针对一工厂铝合金车圈对焊研制成车圈焊接PLC（可编程控制器）智能控

制器，对原机进行了改造，解决了铝合金车圈的焊接质量问题，提高了焊接生产率。后又同

一工厂研制了PLC缝焊控制瑞，解决了对一般清理规定制件的缝焊问题。通过这两项控制

器的研制，证明了PLC比单片微机控制器抗干扰能力强，可靠性高；比工控机控制器体积

小、成本低，使用通用的单相上频交流电阻焊机完毕了高难度的对焊及缝焊工作。

等离子焊（PAW）

像TIG焊接工艺同样，PAW焊接机器人的应用是很少口勺。这种生产是用于汽车燃油箱

的焊接，使用口勺是不同时焊接工艺像TIG-电阻点焊和等离子焊等，等离子口勺焊接工艺应用

在油箱的两个半圆边沿的焊接。许多行业对等离子焊接工艺的进一步发展非常感爱好，具体

的开发将会集中在开发很高日勺等离子密度和用于等离子焊枪的重新设计上。

用于汽车工业的燃油箱时等离子焊接

僦气保护H勺等离子焊接切割早已在各行业应用，重要用于合金钢和有色金属加工。目前

空气等离子切割已普遍应用于一般钢铁和有色金属日勺切割，国内铁路客车厂引进了水下等离

子切割，以减少变形和提高精度。发动机气阀体早已采用填充圈等离子焊接。近十几年来粉

末等离子堆焊有很大发展，可进行小熔合比的薄层料精细堆焊，能堆焊多种特种合金表面。

TCP自动校零技术

焊接机器人口勺工具中心点就是焊枪口勺中心点，TCP（toolcenterpoint工具中心点）

的零位精度直接影响着焊接质量的稳定性。但在实际生产中不可避免会发生焊枪与夹具之间

的碰撞等不可预见性因素导致TCP位置偏离。一般日勺做法是运用手动进行机器人TCP校零,

但一般全过程需要30分钟才干完毕，影响生产效率。TCP自动校零是用在机器人焊接中日勺

一项新技术，它的硬件设施是由一梯形固定支座和一组激光传感器构成。当焊枪以不同姿态

通过TCP支座时，激光传感器都将记录下的数据传递到CPU与最初设定值进行比较与计算。

当TCP发生偏离时，机器人会自动运营校零程序，自动对每根轴的角度进行调节，并在至

少的时间内恢复TCP零位。目前在波罗后桥及帕萨特副车架的机器人焊接生产线上均采用

了该技术，大大以便了设备调节，节省了调节时间，提高了产品的质量.

焊缝自动跟踪技术

焊接机器人缺少对工件的自适应能力，效果比较好的是用激光视觉传感器系统，它可以

自动辨认焊^位置，在空间中寻找和跟踪焊缝、寻找焊缝起、终点，实现焊枪踉随焊缝位置

自适应控制。但这种措施不太适合轿车底盘零件的焊接，因轿车底盘零件机器人系统的夹具

容许机器人工作空间范畴很小，主线不容许焊枪头上再有附带激光跟踪头焊接。为此仅可使

用的焊缝自动跟踪技术为电弧电压跟踪传感，该系统具有寻找焊缝起始点、终点以及弧长参

照点，焊接过程中根据弧长口勺变化，用电弧传感器控制电压自适应控制。这种措施也只能应

用于角接接头形式，对于轿车底盘零件大量的薄板搭接焊缝，因无法寻找弧长参照点也无法

应用。

汽车焊接新材料

为了实现汽车的轻量化，提高汽车安全性能，高强度纲板在汽车中的应用正在逐年增长,

现今浮现了新一代的高强度钢板材料一超细晶粒钢。该钢种重要指在经济指标进一步提高

的基本上，钢铁材料口勺强度、韧性比既有的钢材提高一倍。新一代超细晶粒钢在组织构造上

具有超细晶粒、高干净度、高均匀度的特性。在对新一代钢铁的研究上，国内与国际水平并

没有什么差距，几乎是同步起步，同日、韩两国共处世界日勺领先地位。

SMC国际超合金集团焊接产品公司开发的NI-ROD为畛浣鹦镶悄？铁■锦系日勺填充金

属，它是第一种成功地应用于此类异种焊接的耗材，并且它H勺衍生产品NI-ROD?HT可以

合用于日益升高的发动机温度。同步，使用这•类银基耗材不仅使生产成本减少，并且在减

少废气泄漏率和排放水平以及减少噪音方面都获得了新H勺进展，因此成为优化汽车铸铁排气

系统制作日勺特种焊接材料。直到十九世纪90年代，NI-ROD(r)填充金属始终是西欧和北美

等国家汽车排气装置生产时，铸铁和不锈钢之间焊接所选择H勺焊接耗材。

但是，现代汽车为提高燃料燃烧效率而提高了发动机工作温度，成果使得排气歧管H勺温

度超过了75CTC,并产生了•种新的热影响区开裂方式，由于密集网状二次石墨沉淀、氧

化环境以及热循环导致的循环应力口勺综合伙用，这种裂纹出目前沿着热影响区H勺熔合线上。

这种现象已经被定义为应力加速日勺氧化作用(SAO)。当排气歧管装配到汽车发动机上，

随着反复H勺发动机操作，马氏体将被回火并且马氏体和渗碳体都会被溶解并重新作为二次石

墨沉淀出来。二次石墨越多产生SAO裂纹的也许性越高。

汽车焊接走向智能化

机器人焊接

机器人焊接目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液

力变矩器等焊接，特别在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。丰田公司已决定将点焊作

为原则来装备其口本国内和海外日勺所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量，因而甚

至试图用它来替代某些弧焊作业。在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司近来推出一种

高度低日勺点焊机器人，用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高口勺机

器人组装在一起，共同对车体上部进行加工，从而缩短了整个焊接生产线长度。

国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等后桥、副车架、摇售、悬架、减振器

等轿车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件，重要构件采用冲压焊接，板

厚平均为1.5〜4mm,焊接重要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量规定相称高，其质

量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后，大大提高了焊接件的外观和内在

质量，并保证了质量的稳定性和减少劳动强度，改善了劳动环境。

自动化焊接

纵观整个汽车工业的焊接现状，不难分析出汽车工业H勺焊接发展趋势为：发展自动化

柔性生产系统。而工业机器人，因集自动化生产和灵活性生产特点于一身，故轿车