汽车车身焊接技术现状及发展探讨

金钰 李娜

摘要：近年来，随着人们对汽车市场的需求不断增大，汽车行业可谓飞速发展，汽车行业的竞争也越来越激烈。汽车性能、质量及节能环保是现在消费者对汽车提出的要求。为满足市场需求，新材料不断在汽车车身中应用，这也对车身焊接技术提出了挑战。本文将主要探讨目前车身焊接技术以及发展趋势。

关键词：汽车车身;焊接技术

随着社会的不断发展，人们的生活品质不断提高，对汽车的追求也从刚开始的“代步工具”逐渐发展到高性能、节能环保的安全汽车。面对这一要求，各个汽车厂也不断研发应用于汽车的新技术。汽车的车身焊接在汽车工业中占有重要地位，随着新材料在车身上的应用，车身焊接技术的发展和新型汽车焊接技术在焊接生产线中的应用，汽车车身焊接的质量和生产效率都得到了明显的提高。焊接质量的好坏直接影响着整车的质量、性能、安全性及生产率。重视车身焊接技术的发展现状与未来趋势尤为重要。

1 车身材料

随着汽车工业的发展，从节约能源和安全性考虑，在不影响轿车的美观和使用性能的前提下，为了使车身轻量化，达到节能和提高整车性能以及延长寿命周期，车身采用大量新型材料。车身结构材料从单一钢结构，逐步向高强度优质钢结构，进而向轻质合金和复合材料结构发展。车身新材料的开发越来越引起人们的关注。

1.1高强度钢

为减轻车身重量，提高车身抗冲击强度，汽车生产中大量应用高强度钢。近年来，我国高强度钢使用率逐步提高，2007年高强度钢使用的平均比例已近17%。许多新开发车型车身高强度钢板应用比例超过50%。高强度钢的使用，给焊接工艺提出了新的挑战。高强度钢的性能致使塑性温度区间变窄，这样要想获得同样的塑性变形就需要更大的电极压力，使得焊接工艺参数范围变窄。近些年发展迅猛的激光焊接工艺能够有效的提高高强度钢板的焊接性能以及焊接强度。由于高强度钢具有强度高、回弹小、成形性好和良好的抗腐蚀性等特点，主要用在车身骨架、车门和保险杠等部件上，。热冲压成形和中频点焊、激光焊接是实现超高强度钢车身部件冲压成形和高质量焊接的重要手段。

1.2 新型车身材料

（1）轻合金材料 近年来，为进一步减轻车身重量，国外的汽车厂家在汽车白车身中开始使用铝合金、镁合金、钛合金等轻合金材料。铝合金具有良好的延展性、耐腐蚀性以及较低的密度使得其成为轻量化结构的首选材料。但铝合金点焊难度较大，因此需要采用新的焊接工艺，给车身焊接带来了新的课题。目前，较多的情况还是采用TIG/MIG焊，或铆接/TOX连接法，或胶粘结的方法。英国焊接研究所，新发明的摩擦搅拌点焊技术据称可以解决铝合金的车身焊接，得到很好的焊接强度，但由于摩擦搅拌点焊的焊点中心有个小孔，故往往用于内板结构件上。

（2）碳纤维材料 碳纤维是一种纤维丝状的材料，在制作成型时需要像织布一样纺织成片状，用有机胶浸润成形并固化，制作过程类似于玻璃钢。碳纤维具有绝佳的韧性和抗拉强度，且重量只有钢的1/4。轻量、高强的特性正是高性能车所需的，目前法拉利、兰博基尼等超跑的车身由碳纤维制成。不过碳纤维缺乏延展性是其缺点，在受到超出极限的冲击时碳纤维结构会如同玻璃一样破碎。而且碳纤维与其它材料的连接也是个问题，使用传统的栓接，连接孔周围很容易产生裂纹。碳纤维材料的制造成本居高不下也是限制其应用的一个方面。

2 车身焊接新技术

（1）电阻点焊技术 在汽车制造中，焊接质量的优劣是主机厂和客户关注的焦点，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。电阻焊机大量使用交流50 Hz的单相交流电源，其容量大、功率因数低。发展三相低频电阻焊机、三相次级整流焊机（已在普通型点焊机、缝焊机、凸焊机中应用）和IGBT逆变电阻焊机，可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。同时还可进一步节约电能，利于实现参数的微机控制，可更好地适用于焊接铝合金、不锈钢及其他不易焊接的金属焊接。另外，还可进一步减轻设备质量。轿车车身制造中，随着铝镁合金的使用量不断增加，只有采用逆变点焊机才能获得较好的点焊质量。

（2）激光焊接技术 激光焊接的特点是焊接速度快，被焊接工件变形极小，形成深而窄、热影响区小的焊缝，对零件和工装的精度要求较高。由于国内汽车零件的精度较低，重复精度较差，对激光焊工艺的推广应用带来了一定的难度。由于激光焊能量密度高，焊接深度/宽度比高，其焊接质量比传统焊接方法高。如何保证激光焊接的质量，即激光焊接过程的监测与质量控制，是激光利用领域的重要内容。在汽车工业中，激光技术主要用于车身焊接、坯板拼焊和零件焊接。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，提高产品的竞争力。例如，車门内板采用激光拼焊板既可以保证门铰链侧的强度，又能够降低车身自重和生产成本，减少零件数量，减少模具开发数量以及焊接工位数量。

（3）搅拌摩擦焊技术 搅拌摩擦焊接使用摩擦热和塑性变形热作为焊接热源。在焊接过程中没有金属熔化，变形小，但在焊接结束时会在末端留下小孔，比较适合内板结构结构件上，不适用于外表面件。搅拌摩擦焊适合长平直的焊缝焊接和铝合金材料焊接，应用范围比较窄，且成本高。目前，在企业中应用程度不高，要想在汽车行业中推广使用，还有很多困难需要克服。

（4）冷金属过渡焊 冷金属过渡焊接是在传统电弧焊基础上发展起来的精确控制型电弧焊方法和工艺，能够在焊丝运动和熔滴过渡之间形成一个联系，通过这个联系能够保证这种工艺实现热输入量小、变形小、无飞溅等特点。

3 结束语

人们对汽车的要求越来越高，汽车将向着安全，节能环保方向发展，高强钢、铝合金以及复合材料等新材料将逐步在汽车中使用，这意味着对焊接技术的要求及挑战也越来越高。积极发展并采用新型汽车焊接技术可提高汽车工业的经济效益。我们必须重视焊接技术在汽车车身质量中的作用，在原有焊接方式和技术的基础上不断发展创新，共同保障汽车车身的质量。

参考文献：

[1]徐峥. 汽车车身焊接技术现状及发展趋势分析[J]. 科技创新与应用，2016（14）：107.

[2]王宇峰. 汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J]. 山东工业技术，2016（13）：48.

[3]杜法刚. 汽车车身的焊接工艺及其措施[J]. 南方农机，2018，49（04）：81.

（作者单位：华晨汽车集团控股有限公司 ）

作者简介：

金钰（1990.2-），男，辽宁黑山人，工程师，沈阳，研究方向：汽车制造。

李娜（1985.5-）女，辽宁沈阳人，工程师，沈阳，研究方向：焊接。