【正文】 焊技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 汽車(chē)制造中弧焊技術(shù)現(xiàn)狀 在汽車(chē)制造中，大量采用弧焊工藝，主要以 MIG/MAG 焊為主，焊接電源主要采用晶匝管電源和逆變電源；并針對(duì)不同的焊接結(jié)構(gòu)件，采用了大量的自動(dòng)化程度高的焊接專(zhuān)用設(shè)備或機(jī)器人，由于制備工件坡口時(shí)存在誤差和裝配誤差，導(dǎo)致坡口位置的重復(fù)精度較差，因此焊槍的行走軌跡容易偏離坡口位置，由此而造成焊縫缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高電極的使用壽命，國(guó)內(nèi)外學(xué)者正在研究涂層電極的應(yīng)用，據(jù)報(bào)道其使用壽命與常用的鉻鋯銅電極相比可提高 56 倍，并且成本也較低。 在控制決策上，已由常規(guī)的控制決策方式（由被控制參數(shù)的偏差值通過(guò)查表確定控制參數(shù)的調(diào)節(jié)量）向人工智能（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等）決策方式發(fā)展。以恒流控制方式為的國(guó)產(chǎn)控制器基本能滿(mǎn)足軟鋼和鍍鋅的焊接，但其控制精度還需進(jìn)一步提高，對(duì)焊接電流的控制仍是開(kāi)環(huán)控制，隨工況的變化，焊點(diǎn)質(zhì)量的一致性很難保證。 電阻點(diǎn)（凸）焊工藝及質(zhì)量控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 電阻焊工藝是一種高效的焊接方法，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造中。 (2)氬弧焊 用于機(jī)油盤(pán)、鋁合金零部件的焊接和補(bǔ)焊。 、沖壓工藝以及繼續(xù)加工的要求：材料應(yīng)具有光潔均勻、平整和無(wú)缺陷損傷的表面質(zhì)量；材料應(yīng)具有優(yōu)良的力學(xué)性能；材料應(yīng)具有良好的成形性、剛性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊 接性等工藝性能；材料應(yīng)對(duì)機(jī)械結(jié)合及繼續(xù)加工如焊接、油漆、電鍍、機(jī)械加工和鉚接等有良好的適應(yīng)性能。 機(jī)械加工工藝對(duì)沖壓材料性能的要求 汽車(chē)沖壓件中有少部分零件在沖壓成形以后還需要進(jìn)行機(jī)械加工，如傳動(dòng)軸上的儲(chǔ)油筒座、底盤(pán)．用的制動(dòng)盤(pán)以及發(fā)動(dòng)機(jī)上、用一些部件等，因此對(duì)這些零件選材時(shí)應(yīng)考慮機(jī)械加工對(duì)材料的要求。 有適宜的屈服強(qiáng)度，低的屈服強(qiáng)度可以保證零件成形后的彈性回復(fù)小和零件形狀穩(wěn)定性，但對(duì)于汽車(chē)梁類(lèi)零件需要采用高屈服強(qiáng)度的材料來(lái)保證零件有較高的安全預(yù)警性能。 分離工序 分離工序一般包括剪裁、落料、沖孔、切邊和整修等，主要以沖裁件為主，沖裁件的材料主要以滿(mǎn)足使 用要求為前提，工藝對(duì)材料沒(méi)有特別的要求。 汽車(chē)車(chē)廂零件對(duì)材料性能的要求 汽車(chē)車(chē)廂零件形狀不太復(fù)雜，大都采用輥壓成形工藝，對(duì)材料的成形性、剛性、耐腐蝕性和焊接性都有一定的要求。不同的零件所要求的使用性能也不一樣，在選材時(shí)，首要的任務(wù)就是準(zhǔn)確地判定零件所要求的主要使用性能。在中、重型汽車(chē)中，大部分覆蓋件如車(chē)身外板等，及一些承重和支撐件如車(chē)架、車(chē)廂等零部件都是沖壓件。 ，要對(duì)其樣品進(jìn)行技術(shù)分析和性能試驗(yàn)，提出性能與之相當(dāng)?shù)男虏牧?。目前，由拼焊板生產(chǎn)的汽車(chē)零部件主要有前后車(chē)門(mén)內(nèi)板、前后縱梁、側(cè)圍、底板、車(chē)門(mén)內(nèi)側(cè)的 A、 B、 C 立柱、輪罩、尾 門(mén)內(nèi)板等。如此例子不勝枚舉。 技術(shù)特點(diǎn) 拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板，以滿(mǎn)足零部件不同部位對(duì)材料不同性能的要求。 技術(shù)的發(fā)展 傳統(tǒng)上汽車(chē)車(chē)身零件有兩種成形方法：分離成形和整體成形。所以在一些用 激光焊接的汽車(chē)頂殼是不用裝飾條遮蔽焊接線的，例如上海大眾的帕薩特和 Polo。它采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束，使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束，例如激光束在聚焦點(diǎn)上的直徑為 0. 30. 5 毫米，可得到超過(guò) 106108 瓦 /平方厘米的光強(qiáng)，如果焦點(diǎn)接近工件，工件表面會(huì)產(chǎn)生極高溫度，在幾毫秒內(nèi)熔化，達(dá)到熔化結(jié)合的物理變化，也就 是起到了點(diǎn)焊的作用，但是焊接的牢固性超過(guò)普通的點(diǎn)焊。不僅秉乘了傳統(tǒng)的堅(jiān)固造型，更具時(shí)尚汽車(chē)的柔媚風(fēng)貌，線條流暢，駕乘舒適的“座駕”新寵不斷誕生。 我國(guó)最早進(jìn)口汽車(chē)是在 1901 年 (清光緒二十七年 )，是匈牙利人李恩時(shí)(Leine)將兩輛汽車(chē)帶人上海。世界上最早的一輛汽油汽車(chē)，是 1860 年德國(guó)工程師卡爾?本茨和戈特利布?戴姆勒同時(shí)制造出了新車(chē)，用重量輕、轉(zhuǎn)速快的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)做動(dòng)力，這是現(xiàn)代意義上的汽車(chē)。黃包車(chē)又分“路車(chē)”和“街車(chē)”兩種?？恐?，成都平原出產(chǎn)的糧秣才得以連續(xù)翻越“猿猱欲渡愁攀援”的巍巍秦嶺。不過(guò)，這些車(chē)多為畜力拉車(chē)?！薄败?chē)騎塞巷，賓客盈座”，又是另一般場(chǎng)景。 古時(shí)英雄好漢馳聘沙場(chǎng)是騎馬，留下了幾多驚險(xiǎn)神話。有了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，汽車(chē)可接收交通衛(wèi)星的通信資料，確定汽車(chē)所在位置，從而自動(dòng)提供最優(yōu)行車(chē)路線，并且顯示出交通圖；汽車(chē)的雷達(dá)系統(tǒng)可以把障礙物的距離和大小告訴給駕駛員，這樣停車(chē)就更容易；而語(yǔ)言感知系統(tǒng)可以用圖、表和聲音告訴駕駛?cè)藛T汽車(chē)的各個(gè)部位情況，此外還可按 “ 音 ” 行事，執(zhí)行駕駛有關(guān)指令等等。 日本真可謂 “ 后起之秀 ” ，當(dāng)歷史進(jìn)入 20 世紀(jì)，日本才出現(xiàn)第一部汽車(chē)，幾年后日本人才開(kāi)始研制汽車(chē)。因此，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展不僅依賴(lài)于汽車(chē)行業(yè)本身的技術(shù)進(jìn)步，而且也取決于汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用這些技術(shù)的投資能力和世界汽車(chē)市場(chǎng)的投放容量，兩者相互影響并受到整個(gè)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的 發(fā)展，及人們對(duì)環(huán)境要求和能源及原材料供應(yīng)、意外變化及國(guó)家政策等的影響。 需要說(shuō)明的是，那時(shí)的汽車(chē)司機(jī)必須是勇敢、機(jī)智的機(jī)械修理工，在許多場(chǎng)合下他不得不 “ 從汽車(chē)內(nèi)爬出或爬到汽車(chē)下 ” 或者到鄉(xiāng)下鐵匠那兒去修車(chē)，所以一般人是望車(chē)莫及的 。 1883 年 10 月，他創(chuàng)立了 “ 苯茨公司和萊茵煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)廠 ” ， 1885 年他在曼海姆制成了第一輛苯茨專(zhuān)利機(jī)動(dòng)車(chē)，該車(chē)為三輪汽車(chē)，采用一臺(tái)兩沖程單缸 馬力的汽油機(jī) ，此車(chē)具備了現(xiàn)代汽車(chē)的一些基本特點(diǎn)，如火花點(diǎn)火、水冷循環(huán)、鋼管車(chē)架、鋼板彈簧懸架、后輪驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向和制動(dòng)手把等。當(dāng)這個(gè)笨重的怪物在英國(guó)城鎮(zhèn)奔跑時(shí)，曾 引起了很大的騷動(dòng)。隨著人類(lèi)的進(jìn)步與發(fā)展，人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深，利用自然、改造自然的能力日益加強(qiáng)，人們不僅使用人力、畜力、而且知道使用水力、風(fēng)力。 汽車(chē)的發(fā)展史 汽車(chē)自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。在汽車(chē)零部件的制造中，點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、滾點(diǎn)（凸）焊、焊條電弧焊、 CO2 氣體保護(hù)焊、氬弧焊、氣焊、釬焊、摩擦焊、電子束焊和激光焊等各種焊接方法中，由于點(diǎn) 焊、氣體保護(hù)焊、釬焊具有生產(chǎn)量大，自動(dòng)化程度高，高速、低耗、焊接變形小、易操作的特點(diǎn)，所以對(duì)汽車(chē)車(chē)身薄板覆蓋零部件特別適合，因此，在汽車(chē)生產(chǎn)中應(yīng)用最多。生產(chǎn)量大、自動(dòng)化程度高、高速、低耗、焊接變 形小、易操作。讓我們一起來(lái)回望這段歷史，品味其中的辛酸與喜悅，體會(huì)汽車(chē)給我們帶來(lái)的種種歡樂(lè)與夢(mèng)想 ?? 汽車(chē)同其它現(xiàn)代高級(jí)復(fù)雜工具如電子計(jì)算機(jī)等一樣，并非是哪一個(gè)人坐在那里發(fā)明了的。隨著蒸汽驅(qū)動(dòng)的機(jī)械即汽車(chē)的誕生，人類(lèi)社會(huì)中便拉開(kāi)了永無(wú)休止的汽車(chē)發(fā)展的序幕。為此英國(guó)制訂了所謂的 “ 紅旗法規(guī) ” ，具有諷剌意味的是，由于這條法規(guī)的實(shí)施，使得英國(guó)后來(lái)在制造汽車(chē)的起步上大大落后于其它工業(yè)國(guó)家。實(shí)際使用表明，此車(chē)使用良好。此間的 1913 年福特汽車(chē)公司還首次推出了流水裝配線的大量作業(yè)方式，使汽車(chē)成本大跌，汽車(chē)價(jià)格低廉，不再僅僅是貴族和有錢(qián)人 的豪華奢侈品了，它開(kāi)始逐漸成為大眾化的商品。但時(shí)隔不久由于經(jīng)濟(jì)簫條汽車(chē)高需求即宣告結(jié)束。當(dāng)然美國(guó)也決不會(huì)就此罷休，到底鹿死誰(shuí)手還很難預(yù)料。 每天迎著晨曦，眺望滿(mǎn)街的車(chē)水馬龍，汽車(chē)像蝗蟲(chóng)一樣塞滿(mǎn)了街道，開(kāi)車(chē)的，乘車(chē)的滿(mǎn)臉焦慮，汽車(chē)已經(jīng)主宰了交通工具市場(chǎng)。“奚仲，夏禹時(shí)車(chē)正。輜車(chē)，則是古代一種有帷蓋的大車(chē)，既可載物，又可作臥車(chē)。“雞公車(chē)”因系獨(dú)輪著地，所以無(wú)論平原山地，小道皆可暢行無(wú)阻，是一種勝過(guò)人力擔(dān)挑和畜力馱載的既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的交通運(yùn)輸工具，是人類(lèi)交通史上一項(xiàng)重要發(fā)明，“獨(dú)”領(lǐng)風(fēng)騷若干年代，至今還在發(fā)揮“余熱”，在鄉(xiāng)村，建筑工地仍有它的身影。第三次變革是在明代 ，在“串車(chē)”的基礎(chǔ)上加拱形席作頂，用來(lái)拉客，稱(chēng)為“雙繾獨(dú)輪車(chē)”。 人力客三輪歷史并不悠久，解放初期才出現(xiàn)的，它比黃包車(chē)又進(jìn)了一大步，也可以說(shuō)翻開(kāi)了城市客運(yùn)的新篇章，至今仍然是城市客運(yùn)的一道亮麗的風(fēng)景，通行便捷，觀市井浮華鬧市，比小汽車(chē)更悅目爽心，頗受旅游者青睞。 1997 年美國(guó)人又把汽車(chē)送上月球。照明用煤油燈，喇叭是手撳的。 焊接的方式有多種，目前一般汽車(chē)的車(chē)身焊接都是用點(diǎn)焊、縫焊、電弧焊等方式。 Nd（釹）是一種稀土族元素， YAG 代表釔鋁柘榴石，晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似。 激光拼焊板技術(shù)在汽車(chē)零部件制造領(lǐng)域的應(yīng)用 拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板，以滿(mǎn)足零部件對(duì)材料性能的不同要求。 整體成形方法則是在一臺(tái)壓機(jī)上將一塊整體板同時(shí)成形幾個(gè)零件。 激光拼焊板技術(shù)是基于成熟的激光焊接技術(shù)發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代加工工藝技術(shù)。拼焊板工藝主要是為汽車(chē)行業(yè)進(jìn)行配套服務(wù)，尤其在車(chē)身零部件生產(chǎn)、制造和設(shè)計(jì)方面，拼焊板的使用有著巨大的優(yōu)勢(shì)。公司目前已為國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)提供配套服務(wù)。 ，為確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行，需要進(jìn)行臨時(shí)的或長(zhǎng)久的材料變更。因此，沖壓材料的選用既要符合產(chǎn)品使用性能的要求，也要滿(mǎn)足沖壓工藝要求及后續(xù)加工（如焊接、機(jī)械加工等）要求。 2． 1 汽車(chē)駕駛室零部件對(duì)材料性能的要求 汽車(chē)駕駛室零部件 大都是覆蓋件，外形復(fù)雜，成形復(fù)雜，但受力不大，采用模具成形工藝，材料的成形性能就成了主要矛盾，因此要求材料具有成形性、張緊剛性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊接性等。東風(fēng)重型汽車(chē)車(chē)廂常用的材料牌號(hào)及強(qiáng)度要求如表 2 汽車(chē)車(chē)架零件對(duì)材料性能的要求 車(chē)架、車(chē)廂中板及一些用于支撐和連接的零部件，都是重要的承載件，大都采用模具成形工藝，要求材料有較高的強(qiáng)度和較好的塑性，以及疲勞耐久性、碰撞能量吸收能力和焊接性等。 彎曲件對(duì)材料的要求 彎曲件的材料主要以滿(mǎn)足使用要求為前提，工藝對(duì)材料一般有兩個(gè)要求。 焊接工藝對(duì)沖壓材料的要求 金屬材料的焊接性主要決定于化學(xué)成分，也決定于焊接工藝條件及結(jié)構(gòu)的剛性。一般來(lái)說(shuō)，影響鋼板涂裝性能的主要因素有鋼板表面狀態(tài)、鋼板清潔度和鋼板表面粗糙度。 (2)多點(diǎn)焊 用于車(chē)身底板、載貨車(chē)車(chē)廂、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和行李箱蓋等。 特種焊 (1)摩擦焊 用于汽車(chē)閥桿 、后橋、半軸、轉(zhuǎn)向桿和隨車(chē)工具等。 目前，汽車(chē)制造廠商所采用的阻焊 設(shè)備的次級(jí)輸出主要以工頻交流和直流兩種，其額定功率一般在 63KVA 以上，最高的達(dá) 400KVA 或更高，電能消耗較大；阻焊控制器大部分為天津陸華科技開(kāi)發(fā)公司生產(chǎn)的 WDK或 HW系列控制器和少量的 KD7 和 KD9 型控制器。因此，點(diǎn)（凸）焊質(zhì)量的在線檢測(cè)與控制技術(shù)對(duì)保證點(diǎn)（凸）焊質(zhì)量的可靠性和一致性非常重要，該項(xiàng)技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究。彌散強(qiáng)化銅合金材料，其常溫和高溫硬度、導(dǎo)電率均優(yōu)于鉻鋯銅材料。同時(shí)還可進(jìn)一步節(jié)約電能，利于實(shí)現(xiàn)參數(shù)的微機(jī)控制，可更好地適用于焊接鋁合金、不銹鋼及其他難焊金屬的焊接。目前，焊縫跟蹤形式有：機(jī)械跟蹤、電弧跟蹤、CCD 攝像，激光跟蹤等方法。 PGMAW 電弧過(guò)程具有好的穩(wěn)定性，能有效地保證焊縫質(zhì)量的一 致性，改善了由于短路過(guò)渡焊接過(guò)程較低的熱輸入而造成的熔深不足。特別是在以焊代鍛的結(jié)構(gòu)上優(yōu)勢(shì)更為明顯，例如：汽車(chē)半軸等軸類(lèi)零件，其毛坯制造工藝為整體鍛造結(jié)構(gòu)，采用水平分模平鍛，其設(shè)備投資較高，并且熱鍛模的維 修費(fèi)用較高；若采用摩擦焊工藝將整體鍛造結(jié)構(gòu)改為鍛焊結(jié)構(gòu)，可將水平分模平鍛機(jī)改為熱鍛模壓力機(jī)，減少設(shè)備投資和熱鍛模的維修費(fèi)用，即可降低成本。 激光焊接 激光焊接的特點(diǎn)是被焊接工件變形極小，零件的裝配間隙很小，對(duì)零件和工裝的精度要 求較高，由于國(guó)內(nèi)汽車(chē)零件的精度較低，重復(fù)精度較差，對(duì)激光焊工藝的推廣應(yīng)用帶來(lái)了一定的難度。歐洲各大汽車(chē)廠的激光器絕大多數(shù)用于車(chē)頂焊接。 采用激光拼焊板應(yīng)用于車(chē)身制造中，可以減少零件、模具及焊接工裝數(shù)量，降低車(chē)身重量和成本，并提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。其中焊接設(shè)備的柔性是決定焊裝生產(chǎn)線柔性程度的關(guān)鍵，工裝夾具是決定焊接生產(chǎn)線柔性程度的主要因素。 汽車(chē)制造的批量化、高效率和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，使機(jī)器人生產(chǎn)方式在汽車(chē)焊接中獲得了大量應(yīng)用。一汽車(chē)身廠十萬(wàn)輛新品駕駛室主焊線采用了 21 臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，點(diǎn)焊自動(dòng)化率達(dá) 95%。 20 世紀(jì) 60年代末到 70 年代初，因銅材料成本是鋁材料的 2～ 3 倍，為了降低成本和自重，開(kāi)始采用鋁制散熱器的釬焊工藝技 術(shù)，采用半自動(dòng)化和自動(dòng)化生產(chǎn)加工作業(yè)，但鋁散熱器的工藝過(guò)程復(fù)雜，并污染環(huán)境。 目前 Astro Air 公司生產(chǎn)的銅硬釬焊散熱器系統(tǒng)已經(jīng)在公共汽車(chē)、載貨車(chē)和其它工程設(shè)備中得到應(yīng)用；日本（ NAJICO）公司于 2020 年 10 月開(kāi)始全面生產(chǎn)管帶式銅硬釬焊散熱器。 車(chē)身焊裝工藝的虛擬設(shè)計(jì)技術(shù) 在車(chē)身焊裝工藝設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的工藝分塊是工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，目前，車(chē)身焊接工藝的設(shè)計(jì)水平主要取決于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)。用戶(hù)可以利用BIW 并行開(kāi)發(fā)白車(chē)身焊接工藝，機(jī)器人加 工單元仿真。 二、汽車(chē)車(chē)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 汽車(chē)車(chē)身一般由外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和骨架件組成， 覆蓋件的鋼板厚度一般為 ，骨架件的鋼板厚度多為 ，也就是說(shuō)它們大都為薄板件。焊接夾具的設(shè)計(jì)既要保證工序件之間的焊裝要求，又要保證總體的焊接精度，通過(guò)調(diào)整工序件之間的匹配狀態(tài)來(lái)滿(mǎn)足整體的裝配要求。前者造成定位塊加工復(fù)雜，產(chǎn)生車(chē)身零件壓緊力不夠，后者干涉焊鉗的點(diǎn)焊操作及裝件困難。這種在加工上采用此方式，在調(diào)試中若車(chē)身產(chǎn)品尺寸略有變化（如沖壓件常有的尺寸誤差），機(jī)加中保證的尺寸精度就浪費(fèi)掉了。夾具從整體外形看 0 有章法、但不美