许立国

摘 要：当今的汽车工业正在朝着节省能源、低碳环保、安全舒适和车身轻量化方向发展，因而轻合金、高强度钢和碳素纤维等材料在汽车车身的制造中被越来越多的采用，所以对于车身焊接技术的要求越来越高，点焊、胶接点焊、激光焊接、等离子焊接和中频点焊等焊接技术已较广泛地应用，本文就对汽车车身焊接技术现状及发展趋势做了简要分析。

关键词：汽车；车身焊接；现状；发展趋势

在进行汽车制造的过程中，车身的焊接往往位于最关键的一个环节，当前许多的汽车厂家在进行车身焊接的时候，所采用的焊接技术主要包括电阻焊、电弧焊、铆接和激光焊。这些车身焊接技术都有着各自的优点和缺陷，因此在进行车身焊接的时候要对这些焊接技术加以灵活的应用，能够使得各种焊接技术能够形成优势互补，进而更好地完成汽车车身焊接工作，有效地保证汽车的质量。

1、汽车焊接技术现状

汽车焊接技术是指通过加热或加压，或者两者并用；加或不加填充材料，使汽车零部件与零部件之间，汽车车身与零部件之间达到原子间的结合，形成汽车零部件、车身之间永久性连接的一种工艺方法。汽车焊接技术是汽车工业的三大工艺之一，其汽车焊接技术水平直接决定着汽车产品的质量，在汽车整体外观、车身漏雨、风噪、路噪中起决定因素。21世以来，由于等离子物理、电子束、红外线、真空、超声、声学、微电子等现代科学技术在汽车焊接技术中广泛运用，焊接技术的可靠性、经济性和耐久性成为现代汽车焊接技术研究领域，电阻焊、气体保护焊、激光焊三种各具特色的汽车焊接方法在汽车制造中得到广泛运用。

2、现代车身焊装生产特点

针对现代汽车车身焊装生产的特点，对车身结构和焊装工艺、装备提出了一系列新的要求。主要体现在车身轻量化，促使新材料应用和新焊接技术发展。车型加速换代，焊接装备更新加快。高可靠性、高节拍生产，要求焊装生产线装备高度自动化。追求车身安全性，提高车身焊接质量。采用信息化工程技术开发车身焊装生产线装备。适应多品种车型，实现柔性混合焊装生产。改善车身品质，提高焊装几何尺寸精度。

3、车身新材料与焊接新技术的发展

3.1 车身新型材料的应用

在现代汽车车身结构设计中，70%运用的是高强度钢，这无疑给焊接技术提出了新的要求。因为高强度钢将会降低塑性的温度范围，这就要求焊接时的电压要相应增强，从而严重降低了焊接技术的适用性。因此，较为传统的焊接技术已渐渐不再适用，而应当采取中频点焊等新型、先进的焊接技术，从而提升车身焊接的质量。同时，为了向车身轻量化方向发展，汽车车身设计开始加大了轻合金材料、纤维复合材料等的应用。这些新型材料虽然能有效降低汽车车身重量，但也对车身焊接技术提出了更高的要求。

3.2 电阻焊技术

所谓的电阻焊技术其实质上就是在对汽车工件进行焊接过程中利用电流进行加热进行塑性，进而使汽车金属元件之间相连。例如在进行车身焊接的过程中，一般使用的电阻焊技术就是点焊。这也是汽车行业较为普遍和集中的焊接方式。

3.3 电弧焊技术

汽车车身焊接技术对焊接精度、质量、速率的要求特别高。因此如何切实提高焊接安全和焊接质量成为了当下汽车生产所研究的主要问题之一，而电弧焊技术的出现在一定程度上解决了当下汽车车身焊接中的难点，为保障焊接质量提供了坚实的基础。一般来说电弧焊技术主要应用于一些弯曲或者是改变形状汽车部件中，该技术在点焊技术应用的部位不适用，例如CMT焊接技术等。

在 CMT 焊接方法中，焊丝不仅有向前送丝的运动，而且还有往回抽的动作，这种送丝/回抽运动的平均频率高达70Hz，如图所示。CMT 焊接，短路电流非常低，而且熔滴过渡到工件上是通过焊丝的回抽来完成的，从而可实现无飞溅的焊接和钎焊。仅仅是当焊枪角度非常差时，才会因为熔池的运动产生少许的飛溅。无飞溅的焊接减少了焊后处理的麻烦。

3.4 铆接技术

随着我国工业生产进程的加快，铆接技术已在许多行业中得到了越来越广泛的应用。所谓铆接法，就是利用设备对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动直到铆钉成形的铆接方法。现今汽车行业内使用较多的是SPR（自冲铆接）和FDS（旋转攻丝铆接）。其中SPR（自冲铆接）工艺是一个在铆钉与板料之间形成牢固互锁的冷成形工艺。优点在于：可以实现多种材料链接（钢、铝、塑料）。AI SPR铆接点的静态强度、疲劳强度均高于等厚AI板材RSW电阻点焊强度。铆接时间较短，能耗低，可以实现过程自监控。但也才存在一定的局限性，即连接点处需要保留两侧的进枪空间。通常不同的材质、厚度、硬度的接头组合需要不用的铆钉及冲头冲模。同时成本高于普通点焊。

FDS旋转攻丝铆接工艺是通过高速旋转使板料热变形后攻丝铆接的冷成型工艺。优点在于：FDS是单面连接工艺（使型材、小孔洞连接成为可能）；可以有预开孔或者没有预开孔；可以连接不同材料；具备很高的松开扭矩；气密性水密性较好；动态承载性好；攻丝的螺纹可以重复旋紧；可以使用公制螺丝返修。但也才存在一定的局限性，连接点处需要高的刚性支撑；连接时长较长；工艺完成后正面有较大凸起保留；正面铆接方向需要保留较大进枪空间；铆钉选用、工艺参数跟铆接材料、铆接姿态相关性强。同时成本高于普通点焊。

3.5激光焊接技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，在汽车行业内应用广泛。工件可放置在封闭的空间内，激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件，可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。另外，易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。优势：只需更少的定位和夹持即可实现高精度焊接件及整个车身 热量输入更少，热变形更小，焊后工件精度更高。相对电阻点焊：效率更高，整体连续式焊缝，且骨架上无焊点避让问题，侧围总成焊点分布更均匀，利于提升刚度及强度，车身安全、疲劳、NVH等性能均相应提升。

4、汽车焊接技术未來发展趋势

4.1发展焊接机器人生产系统。在汽车焊接过程中，考虑操作人员生产健康、作业安全等事项，逐步的采用机器人代替人工作业，同时由于机器人具有重复精度高，焊接质量好、运动速度快、动作稳定可靠、对环境要求低等优点，使焊接机器人在汽车焊接中获得了广泛应用前景。且焊接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。在以后汽车焊接中，六自由度点焊机器人和弧焊机器人等焊接机器人生产系统将替代人工进行作业。

4.2发展复合焊接技术。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，不同的焊接技术焊接的产品质量不同，采用复合焊接技术，取长补短，大胆创新，实现不同焊接技术之间优势互补，发挥不同焊接技术最大的优越性。以激光电弧复合热源焊接技术而言，激光焊与电弧焊是两种不同的焊接工艺，激光焊是通过光纤将能量传输到工件上，而电弧焊则是通过弧柱传输能量，激光焊的热影响区非常窄，焊缝的深宽比很高，具有较高的焊接速度。但由于焦点直径很小，所以焊缝“搭桥”能力很差。电弧焊的能量密度比较低，加热面积较大，焊接速度相对较低。激光电弧复合热源焊接技术是将这两种焊接技术有机结合起来，激光束和电弧同时作用于焊接区，互相影响和支持，从而获得优良的综合性能，在改善焊接质量和生产工艺性的同时，也提高了效率成本比。

4.3广泛应用计算机与信息技术。随着计算机与信息技术在汽车焊接中的运用，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，通过对接头的仿真做出适用性评价。以计算机和信息技术为平台的焊接生产过程信息系统对汽车焊接生产过程的质量分析与优化、企业的管理与决策有着非常重要的意义。

5总结

随着近些年来社会各界对能源短缺、节能减排等问题的愈发关注，这对汽车制造业也提出了新的高要求。不但要求汽车向车身轻量化方向发展，还要求车身焊接技术有一定的提高。然而提高现代汽车车身焊接技术始终是汽车制造业的一大挑战，因此，汽车制造业更应该注重车身焊接的每一个细节，以实现高精度焊接的目标。在这一大背景下，许多新型的焊接技术、工具应运而生，比如一体式焊接钳、焊接机器人等，这些新的发明和创造无疑推动了汽车车身焊接技术的发展。

参考文献

[1]胡远忠.汽车白车身自动焊接机构设计研究[J].机械制造，2014（05）.

[2]欧阳安.汽车底盘件机器人柔性焊接生产线设计要点及优化[J].中国机械，2014（20）.

（作者单位：奇瑞股份汽车有限公司制造工程院车身部）