汽车制造焊接新技术应用与总体发展趋势（二）

HEATS

　　(3)电阻焊的控制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缝焊控制器，解决了对一般清理要求制件的缝焊问题。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，使用通用的单相工频交流电阻焊机完成了高难度的对焊及缝焊工作。

* n& F- T) x3 C/ n; Y' W6 X

　　2.气体保护焊接技术

) h& E3 U6 A: {7 g! J( w# ^# V$ b* N" e

　　(1)表面张力过渡的波形控制法方法的关键是用2个电流脉冲完成1个熔滴过渡，第1个电流脉冲形成熔滴并使之长大，直至熔滴与工件短路；第2个电流脉冲是1个短时窄脉冲并不断检测其di/dt，同时控制电流脉冲值，以产生适当的电磁收缩力，使熔滴颈部收缩变细，最后靠熔池表面张力拉断，完成1个熔滴过渡而不产生飞溅。

　　(2)逆变电源波形控制利用逆变电源良好的动特性和灵活的可控性，采用波形控制，在短路阶段初期抑制电流上升，以减少电磁力在刚形成小桥时熔滴过渡的阻碍和爆断，减少大颗粒飞溅，并利于熔滴在熔池摊开；当熔滴在熔池摊开后，使电流迅速上升，以加速形成缩颈，以后再慢速上升到一较低峰值，使小桥爆断时飞溅减少。

. R# F7 w7 w C- c+ K+ }+ d . X9 U9 T8 m4 ]: m

　　(3)氩弧焊新技术氩弧焊有非熔化极(TIG)和熔化极(MIG)两种，均用于汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为了改善CO2气体保护焊的成形和减少飞溅，采用加入80%或20%Ar的混合气体保护焊。

; j! k* T- f0 D; L0 ]& K) M - G( i9 B( V. a" U

　　3.高能束热源焊接及加工技术

5 g$ K% ^9 _" Z6 ]

　　高能束热源是指能量密度已大于5×108W/m2的热源(电子束、离子束和激光)，在汽车工业中均有应用，目前国外发展的新技术有：

　　(1)激光和电弧复合加热焊接激光焊接可焊出窄而深的焊缝，电弧焊接可焊出宽而浅的焊缝；前者投资大，后者成本低，两者特性组合，会大大提高焊接效率。激光和电弧复合加热焊接的焊炬设计特别重要，两热源的夹角要尽可能小，焊炬也设计成激光+双电弧电源。

1 Y* U, U/ S1 I/ k

　　该方法已在4～8mm厚的钢结构中使用，正拟用于更薄的汽车部件生产和铝合金焊接中。激光除了在焊接及精密切割中应用外，还在摩擦面形成储油细花纹或重熔复合层，以提高耐磨性方面应用。

/ D- n. d8 b/ W5 i

　　(2)等离子体的应用氩气保护的等离子焊接切割早已在各行业应用，主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的切割，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，能堆焊各种特种合金表面。

+ z4 y. N( Q$ v5 O

　　三、汽车工业中焊接新材料的发展趋势

* A, V/ K: H, k x0 J/ L4 r * m( Y: k# C1 F7 _: k7 C# v

　　随着轿车发展的日趋紧凑小型化、轻量化、新材料的应用使轿车材料构成发生了明显改变，未来轿车车身材料仍以钢板为主，为使钢板厚度减薄，将广泛采用高强度钢板。同时为了提高车身的防腐蚀性能，世界上不少汽车厂家在轿车生产中大量应用了镀锌钢板。另外，还使用铝合金、塑料及陶瓷等材料。据有关专家预测，到本世纪末并不会在大批量轿车生产中出现全铝车身或全塑车身。

: b0 l" p, E/ G/ ]0 G4 } i* K+ a

　　1.镀锌钢板

　　在美国焊接学会分会的会议上讨论汽车工业中应用的金属板焊接问题时，有关专家指出，焊接镀锌钢板最有前途的方法是激光焊接。但是由于该过程现在自动化程度还不够，必须完善汽车工业中广泛应用的接触点焊方法。这种方法的主要缺点是在焊件与电极接触中锌的大量过渡而使电极烧损较快。故建议使用Al2O3弥散微粒强化的Cu-Zn和Cu-Cr合金制造的电极，可在最小电抗下焊接，以保证获得最小的焊接接头尺寸。

: I& i) j! v4 f) [

　　2.高强度钢板

) u6 |' E3 j) }0 F& T

　　为了实现汽车的轻量化，提高汽车安全性能，高强度钢板在汽车中的应用正在逐年增加，现今出现了新一代的高强度钢板材料——超细晶粒钢。该钢种主要指在经济指标进一步提高的基础上，钢铁材料的强度、韧性比现有的钢材提高一倍。新一代超细晶粒钢在组织结构上具有超细晶粒、高洁净度、高均匀度的特性。

( B, @9 L& k3 U i2 n4 C+ { 3 Z2 h5 Z6 j7 G: a, a3 e2 k

　　当前用于研究的新一代超细晶粒钢主要有400MPa级和800MPa级两种。

; l" Q) l* s, c. g" ]0 [ % V+ l+ c7 A2 G

　　在对新一代钢铁的研究上，我国与国际水平并没有什么差距，几乎是同时起步，同日、韩两国共处世界的领先地位。但是由于出现的时间较短，所以参与研究的单位也并不很多，主要是以钢铁研究总院和清华大学机械系为主。在对超细晶粒钢的焊接技术进行一定的研究后，取得了一些先进成果。

　　3.铝合金

' T# c8 V: w6 c

　　铝合金具有重量轻、强度高及抗腐蚀等优点，是优良的建筑材料，汽车工业中也逐渐在使用铝合金材料的零部件。铝合金焊接有五个主要的特点：

8 e5 j5 V4 z2 m# u% k3 F$ l

　　(1)铝合金表面有一层致密的氧化薄膜(熔点约2050℃)，焊接时如未能将其清除，将会影响基本金属的熔化质量，形成夹杂等质量问题。(2)热导率大(约为钢的4倍)，导电性好，焊接时若要达到与钢相同的焊速，则焊接热输入要比焊钢时大2～4倍。(3)线膨胀系数大，焊件有产生较大的热应力、变形及裂纹的倾向。(4)易出现气孔。(5)铝合金焊接接头的强度降低。

7 ~( z( u2 Q2 j" G- P7 | + \1 m6 I" [ M7 ^. D$ o6 {

　　铝合金焊接的这些特点，正是我们在研制焊接设备和焊接工艺时应认真对待的问题，只有这样才能开发出适合铝合金焊接的设备、材料和焊接工艺。

3 T$ B1 s+ z6 |3 G4 k - c. b% _2 s& G6 d ( o; s1 o7 q+ I: N# R5 O- X