材料现代焊接技术在汽车生产中的应用

材料成形工艺基础论文题目：现代焊接技术对汽车生产质量的影响姓名学号2010452052年级专业2010机械指导教师2012年11月17日现代焊接技术对汽车生产质量的影响摘要：焊接技术在汽车生产制造中发挥着越来越重要的作用。我们认真研究现代焊接技术的原理和方法，对提高汽车的生产质量有很大帮助。本文主要介绍现代焊接技术的原理、使用方法以及适用条件，依据汽车部件为基础，根据每种部件的特点，选择合适的焊接方法。关键词：焊接汽车制造自动化未来发展Abstract：Weldingtechnologyinautomobilemanufacturingisplayingamoreandmoreimportantrole.Westudythemordenweldingtechnologyprincipleandmethod,toimprovethecarproductionqualityisofgreatheip.Thispaperdescribestheprinciplesofmodernweldingtechnology,theuseofthemethodaswellastheapplicableconditions,accordingtoautomotivepartsbased,accordingtothecharacteristicsofeachcomponent,selecttheappropriateweldingmethodKeyword:weldautomobilemanufactureautomationfuturedevelopment焊接是利用各种形式的能量使被加工的材料产生永久连接的一种成形方法，在现代工业生产中正显示出越来越重要的地位和作用。焊接成形技术的应用已经遍及机械制造、冶金、能源、交通、轻工、电子、通信、造船、航空航天等工业部门及国民经济的其他各个领域。[1]在汽车制造行业，汽车的变速箱、发动机、车桥、车架、车身、车厢六大部分都离不开焊接技术的应用。在汽车部件的制造中，点焊、凸焊、缝焊、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等各种焊接方法都有使用。所以汽车制造业是焊接应用面最广的行业之一，所用的焊接方法也种类繁多。一、焊接技术应用情况如下表：[2]（一）电阻焊(1)点焊主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。(2)多点焊用于车身底板、载货车车厢、车门、发动机盖和行李箱盖等。(3)凸焊及滚凸焊用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等。(4)缝焊用于车身顶盖雨檐、减震器封头、油箱、消声器和机油盘等。(5)对焊用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。（二）电弧焊(1)CO2保护焊用于车箱、后桥、车架、减震器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸和千斤顶等的焊接。(2)氩弧焊用于机油盘、铝合金零部件的焊接和补焊。(3)焊条电弧焊用于厚板零部件如支架、备胎架、车架等。(4)埋弧焊用于半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等。（三）特种焊(1)摩擦焊用于汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆和随车工具等。(2)电子束焊用于齿轮、后桥等。(3)激光焊割用于车身底板、齿轮、零件下料及修边等。（四）钎焊用于散热器、铜和钢件、硬质合金的焊接。二、下面仅以汽车部件中几个重要的部位为例来介绍现代焊接技术在汽车生产质量中的影响。（一）、焊接技术在汽车车身中的应用——电阻焊和激光焊电阻焊是将工件结合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。可以分为点焊、缝焊和对焊三种。在点焊过程中，影响焊点质量的因素有：焊接电流、焊接压力、电极的端面形状、穿过电极的铁磁性物质及分流等。特别在阻焊设备较多的焊接车间，同时工作的焊机相互感应，对电网产生影响，导致焊接质量的稳定性和一致性较差。因此，电阻点焊控制技术显得尤为重要。目前，控制模式已由单模式控制发展为多模式控制，调节参量已由初始的单变量调节发展为多变量调节，在焊接过程中可同时对焊接电流、焊接时间和焊接压力进行调节。车身钢板焊的激光焊接工艺主要用于车顶焊，其应用可以减噪和适应新的车身结构设计。沃尔沃是最早开发车顶激光焊接技术的厂家。欧洲各大汽车厂的激光器绝大多数用于车顶焊接。另外，车身(架)激光焊可以提高车身强度、动态刚度。在车身制造中，采用激光焊技术，可以提高产品设计的灵活性，降低制造成本，提高车身的刚度，增加产品的竞争力。在车身的装焊中，由于车身总成的重复精度较差，车身焊装线上的弧焊机器人的焊枪通过示教编程后，在生产中很容易偏离焊接位置，从而产生焊接缺陷。通过采用焊缝跟踪技术，减少焊接缺陷，提高焊缝质量和生产效率，降低成本。在汽车制造中焊接质量的优劣是制造商和用户共同关注的焦点，焊接质量主要依靠焊接设备来保证，对车身点焊而言，主要由控制器保证设定焊接参数在一定的波动范围内，从而获得稳定的焊点质量；对于激光焊来说，选择亮度高、方向性好和单色性好的激光对于焊接质量有很大保证。（二）、焊接技术在汽车后桥及车架中的应用——电弧焊CO2气体保护焊电弧焊是以焊条作为热源进行焊接的技术。其中CO2气体保护焊是以二氧化碳作为保护气体的气体保护焊。它用焊丝既作为电极又作为填充金属，利用电弧热融化金属，以自动或半自动方式进行焊接。后桥是汽车的关键零部件之一，其焊接质量的好坏关系到汽车的安全性问题，所以要求它不但要承重和传力，还要承受由动载荷和静载荷所引起的较大的弯矩和扭矩，为此要求后桥应具有足够的强度尧刚度和韧性，这就对桥壳的焊接质量提出了很高的要求，我们多采用的桥壳焊接工艺，先将桥壳各附件焊接到变形轴管和桥壳中段上，再将桥壳两端法兰盘尧变形轴管以及桥壳中段进行点定，后进行源环焊缝整体焊接。桥壳两端法兰盘与变形轴管焊缝处，连接形式采用两端法兰盘一端车出台阶与变形轴管，进行间隙配合。变形轴管与桥壳中段焊缝处连接是在桥壳中段与变形轴管之间用一衬环穴内衬环连接，然后施焊，内衬环起到焊缝的垫板作用。[3]对于焊板的形状,不应采用矩形板，这样可以有效地抑制过于集中的应力。基于焊接裂纹引发的变形问题对装车精度产生影响，我们则应考虑采用定位装置在焊接前期进行定位找正。[4]另外，我们采用摩擦焊工艺代替CO2气体保护焊工艺焊接部分轴类零件，可以提高生产效率，降低制造成本。例如：传动轴、万向转向节叉等。目前，传动轴、万向转向节叉等零件的焊接工艺均为CO2气体保护焊，容易产生焊接缺陷，焊缝质量较难控制，并且还须消耗大量的CO2气体和焊丝等辅料，生产效率相对较低；若采用摩擦焊工艺，勿须填充任何辅助材料，并有利于作业环境的改善，减少污染。三、汽车制造业中焊接技术的总体发展趋势（一）、发展焊接机器人自动化柔性生产系统从目前发展来看，自动化柔性生产系统是汽车焊接的发展趋势，而工业机器人因其自动化和灵活性在轿车生产中得到大规模使用。在焊接方面，主要使用的是六自由度点焊机器人和弧焊机器人。且机器人具有焊钳储存库，可根据焊装部位的不同要求或焊装产品的变更，自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。（二）、发展轻便组合式智能自动焊机近年来，国内的汽车制造厂都非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上。各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。同时，研制全位置自动焊接装置，可以提高焊接质量和劳动生产率、减轻工人的劳动强度。[5]Afullantomaticweldingmachineforsphericaltanks'allpositionmulti-layerweldshasbeendeveloped.：Thismachineismainlycomposedofatwo-dimensionseamtrackingsystembasedonmicrocomputersmemoryandaweldingtractoraswellasrail.[6]（三）、发展计算机与信息技术随着计算机与信息技术的工业应用，促进了传统的焊接生产向“精量化”的制造方式转变。基于虚拟现实建模的机器人焊接过程仿真技术提供了关于工件、夹具和机器人焊枪姿态的三维信息，已大量地应用于焊接过程策划、工艺参数优化以及焊接夹具设计等各个环节。对加快焊接程序的编制、缩短现场调试时间及焊接过程位置信息的准确获取具有重要应用价值。同时，仿真技术也运用于焊缝质量的评估及焊后的应力与变形预测。在新车型设计阶段还可以对多种材料的连接方式及疲劳性能、冲击性能等进行综合考虑，通过对接头的仿真作出适用性评价。从50年代开始，中国汽车制造业的焊接技术主要以手工焊和电阻点焊为主，随着我国汽车制造业的发展，焊接技术也取得了巨大的进步，但是，与发达国家的汽车工业还存在巨大的差距。汽车工业是世界性的产业，面对国际竞争的全球化、国内竞争的国际化的形势，为使我国的汽车工业能在世界汽车工业的发展中占有一席之地，唯有依靠包括焊接技术在内的制造技术的进步和创新能力的提高，才能实现中国汽车工业自主发展的目标。总之，通过大力开发高效节能的焊接新技术、新材料、新工艺和新设备、应用机器人技术，轻便灵巧的智能设备及计算机和信息技术，汽车工业必将取得更大的进步。参考文献：[1]柳秉毅.材料成形工艺基础.高等教育出版社，2009[2]张强永.汽车制造中焊接技术的应用与趋势.现代焊接2008年第8期[3]王喜亮廖辉江.汽车后桥电焊生产工艺，2006年第6期[4]王文玉.汽车焊接技术发展应用研究.机械工业出版社，2010（9）[5]贾士刚.热力管道全自动焊接技术及工艺控制.中国科学院上海冶金研究所;材料物理与化学(专业)博士论文，2000[6]蒋力培张甲英俞建荣.Studyonfullautomaticarcweldingmachineforsphericaltank.中国焊接（英文版），2002年第1期