汽车零部件焊接工艺的探讨
摘 要：近年来，随着人均物质生活水平的显著提升，人均汽车保有量急剧增加，大大促进了我国汽车工业的快速发展，相应带动了汽车主要零部件焊接工艺的创新和完善。焊接工业作为汽车制造技术中较为典型的工艺技术之一，在汽车零部件制造中应用范围较广，对于汽车整体品质好坏具有十分深遠的影响。尤其是在科学技术水平不断提升背景下，如何能够应用更加先进的焊接工艺成为当前首要工作内容。基于此，文章主要就汽车零部件焊接工艺的探讨这一论题进行分析。
关键词：汽车;零部件;焊接;工艺
一、 汽车零部件及焊接工艺相关概述
（1）焊接作为汽车及零部件制造中重要的一道关键性工序，其工艺已被广泛应用于汽车及零部件生产的各个环节。无论是汽车车身、车厢、车架以及发动机排气管、底盘等关键性部件都需要采用焊接技术来起到固定、连接和保护的作用。根据汽车及零部件的使用要求、制造工艺、质量和安全要求以及成本的考虑，需要选择适合的焊接工艺，常见的如气体保护焊焊、激光焊、电阻焊等。（2）汽车零部件焊接工艺是一个十分复杂的工艺技术，其质量和水平的高低主要涉及以下方面的研究：①变形工程。通过优化装配工艺，降低缝隙闭合力，减少夹具力的偏差。②焊接工程。要提升焊接质量，必须优化其服役特性。其主要可通过合理控制冷却速率，微观组织和硬度对整体材料和结构特性的影响。比如，过高的冷却速率会产生不合格的马氏体，过低的冷却速率又会导致表面粗糙，过高的硬度可能会导致裂纹和服役失效的出现。③应力工程。为了加强焊接结构的疲劳性能和改善焊接质量，需要针对围绕连接处局部残余应力和焊接结构整体应力进行合理控制。④温控工程。此点主要要求避免焊接热效应而导致易损敏感设备的失效。
二、 汽车零部件焊接工艺的探讨
（一）汽车零部件激光焊接工艺
1. 其主要是利用高能量密度的激光束作为热源的一种精密高效焊接工艺。
按照其原理可分为激光深熔焊接和热传导焊接。前者主要采用连续激光光束完成不同材料的连接，其与电子束焊接的冶金物理工程大致相同，即能量转换机制是通过 Key-hole 结构来完成。激光 key-hole 和围着孔壁的熔融金属跟随前导光束行进速度而向前移动，其充填着小孔移动后留下的空隙并随之冷凝，从而形成焊缝。
2. 工艺优缺点。其优点：（1）不需要使用电极没有电极污染，且无须与加工件接触，能减少激光设备的损耗;（2）加工件可以放置在相对密封的空间;（3）可焊接材料种类多样，同时，可焊接各种异质材料;（4）可通过软件控制进行智能化、高速、标准化焊接;（5）可有效焊接薄板和细直径线材，不会出现回熔问题;（6）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。
3. 汽车焊接加工的工艺品质直接决定了整车的外观水平，当代的车身制造已转变为由软件程序控制并运用先进制造技术对板材进行套裁与套用，并利用激光焊接工艺完成半成品成型。采用此工艺，其焊接所形成的焊缝转接平整，能较大程度减少零配件和结构件的数量，从而减轻车身重量。同时，还能提升车身的尺寸精度和抗腐蚀能力，确保整车的安全性、稳固性。可见，激光焊接技术在汽车制造业中的应用已非常成熟，加大对其工艺的技术研发力度，实现其技术的进一步提升和拓展，促进汽车制造产业有更好的发展。
4. 激光焊接工艺能为齿轮箱体类零部件的加工节省大量的原材料，提供更紧凑、牢固的结构，同时，还能减少制造工序，使质量控制更精准，生产效率也同步得到提升。其工艺主要应用在底盘、变速齿轮、传动轴、散热器、离合器等生产制造和装配中。
（二）汽车零部件电阻点焊工艺
1. 一般乘用车车身的焊接点多达 4000 个，分布在整个车身，故其焊接质量和水平直接关系到汽车的质量和安全，对车辆后续的维护保养以及使用寿命都有较大的关系。电阻点焊工艺其工作原理主要是利用电流通过金属产生电阻，并达到通过电阻的热熔化将所需焊接的物件间原子相结合的目的。这个过程需要不断地学习和熟练才能达成良好的焊接效果。同时，应将标准焊接装配的间隙控制在 0.7mm 左右，否则容易造成焊接处变形等缺陷，从而影响产品质量。
2. 此工艺不需要使用焊条、焊丝等填充金属，焊接加热时间短，焊接时热影响区域较小，应力变形也相对较小。同时还具有焊接无噪声、有害气体的产生、焊接后无须热处理和校正工序，其成本较低且操作难度不高，能较好地满足焊接工艺自动化的需要。
（三）汽车零部件凸焊工艺
1. 其是一种能同时进行多点焊接的高效工艺，可用于取代电弧焊与咬接。其需要事先在焊件上加工出凸点或找到能使电流集中的倒角作为焊接时的接触部位，此方式有利于焊件表面氧化膜压破，减小点焊中心距，故可一次性完成多点焊接，极大地提升了效率，并减少焊接处的弯曲变形。在汽车车身上，一般是将有凸点的螺母焊接在薄板上，这样装配时只需拧紧螺栓即可。此工艺主要适用于焊接低合金钢和低碳钢的冲压件，最佳厚度应控制在 1-3mm，才能确保其焊接质量。
2. 凸焊的优缺点。其优点：（1）效率高，能同时对多个焊点进行处理;（2）焊接速度快，且除电力外无其他消耗;（3）可用于无法使用 RSW 连接的金属上或防泄漏的接头上。其缺点主要有：焊件的对准和凸起的尺寸必须控制在公差范围内，否则会影响焊点质量;凸起的分布受限于电流的分流路径。
（四）汽车零部件缝焊工艺
1. 其主要是指焊件在两个旋转的盘状电极间通过，形成一条焊点前后搭接的连续焊缝。它采用圆盘形电极，与焊件做相对运动。其主要应用于汽车油箱部件。
2. 其质量影响因素主要如下。（1）焊接电流。它的大小决定了熔核的焊透率和重叠量。在焊接低碳钢时焊透率控制在 50%左右为佳;如果焊接电流超出定值不但不会提升接头强度，而且还可能会造成焊缝烧穿、压痕过深等缺陷，此点是需要特别注意的。（2）电极压力。压力不足容易造成缩孔，而压力过大会造成滚盘的过度损耗而出现变形。（3）焊接时长。其主要通过焊接时长来控制熔核尺寸，通过冷却时间来控制重叠量。若采用较高的焊速时，其焊接与休止时长应控制在 4∶1。（4）焊接速度。焊接速度的选择与焊件材质、厚度以及焊缝强度和质量等因素相关。一般在焊接不锈钢和有色金属时，必须采用较低的焊速，从而形成致密性较高的焊缝;甚至还需要采用焊速更低的步进缝焊，其熔核形成的全过程均在滚盘停止的情况下进行。
（五）汽车零部件二氧化碳焊接工艺
1. 此工艺主要用在汽车制造的手工焊接部分，比较适合全方位焊接。为了确保焊接效果必须选择优质的焊机和焊条，同时设定相应的参数尽量减少飞溅程度。由于二氧化碳成本较低，而且此工艺形成的焊缝质量也较高，故被大量的运用在汽车及零部件领域中。
2. 其优点主要如下：（1）此工艺具备成熟度相对较高，且成本大约只有焊条电弧焊成本的一半左右;焊接效率是焊条电弧焊的 3 倍左右。（2）此工艺便于操作，同时不易受到焊件厚度的影响，而且还可以进行全方位焊接及向下焊接，主要用在汽车车架、车厢、后桥等部件的焊接。（3）因其焊缝氢、氮含量较少，而具有较高的抗裂性。
（六）汽车零部件复合激光焊接工艺
1. 其具有激光高速焊接时电弧焊接的工艺稳定性。其工艺上能确保钣金件长焊缝平顺。同时，还能够较好的完成较大缝隙以及较深焊缝熔深，且焊接过程中不会出现焊缝背面下垂的情形，还可通过添加辅料对焊缝晶格组织施加影响，其焊缝具有更佳的机械性能。
2. 此工艺准备工作和事后处理工作量相对较小，工艺特点突出，且焊接过程稳定性良好，能较大幅度提升各种材料的焊接性能。其适用范围广、生产效率高且工时较短，但其设备相对昂贵，且焊接前需要先通过试焊，对焊炬的两个热源的夹角进行合理控制，若出现过大夹角，则容易导致焊缝过宽、焊不透等缺陷，从而影响焊接质量。
三、 结语
综上所述，汽车零部件的品质高低直接是影响整车品质的关键所在，这就需要汽车零部件生产和制造中，能够结合实际情况，选择更为合理的焊接工艺，有效提升汽车整体安全性和稳定性。
参考文献：
[1]牛兴霞，刘永成.汽车零部件激光焊接工艺的计算机模拟及试验分析[J].铸造技术，2016，37（5）：1023-1028.
作者简介：王伟，上海和达汽车配件有限公司烟台分公司。
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