彭俊 蘇明 陳紹翰 鄭明 彭欣強(qiáng)

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院）

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的普遍提高，人們對(duì)于汽車的要求不僅僅局限于交通工具，而且對(duì)外觀、質(zhì)量、性能有著更高層次的需求。目前國(guó)內(nèi)自主品牌汽車后流水槽一般采用點(diǎn)焊工藝，焊點(diǎn)存在扭曲、成型不良、間距不均等外觀缺陷，這給消費(fèi)者帶來(lái)做工粗糙的既視感，也降低了人們的購(gòu)買欲望。反觀合資品牌汽車則已在后流水槽應(yīng)用激光釬焊、阿普拉斯焊等先進(jìn)的焊接工藝，汽車后流水槽經(jīng)電泳涂裝后完全看不出焊接痕跡，整車的外觀品質(zhì)也得到了極大地提升?；诖耍恼聦?duì)汽車后流水槽常用的點(diǎn)焊、激光釬焊、阿普拉斯焊3 種焊接工藝各自的應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析。經(jīng)分析論證，阿普拉斯焊具有外觀品質(zhì)好、成本低、技術(shù)難度小等優(yōu)勢(shì)，值得在自主品牌車企推廣應(yīng)用。

1 點(diǎn)焊工藝分析

1.1 點(diǎn)焊定義

焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電流通過(guò)焊件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱熔化母材金屬，冷卻后形成焊點(diǎn)，這種電阻焊方法稱為點(diǎn)焊。

1.2 點(diǎn)焊應(yīng)用現(xiàn)狀

點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的焊接方法，廣泛地應(yīng)用于汽車白車身焊接，是汽車行業(yè)最常見(jiàn)的一種焊接方式。目前主流自主品牌后流水槽與側(cè)圍外板的焊接均采用人工點(diǎn)焊方案，如圖1 所示。

圖1 白車身側(cè)圍后流水槽與側(cè)圍外板人工點(diǎn)焊操作示意圖

汽車點(diǎn)焊工藝一般應(yīng)用在外觀不可視面上，如果用在外觀可視面上，會(huì)影響到感官品質(zhì)，因?yàn)辄c(diǎn)焊的焊點(diǎn)存在扭曲、成型不良等外觀缺陷，后流水槽點(diǎn)焊效果，如圖2 所示。

圖2 白車身側(cè)圍后流水槽與側(cè)圍外板點(diǎn)焊效果圖

1.3 解決方案

針對(duì)點(diǎn)焊焊點(diǎn)外觀品質(zhì)差的問(wèn)題，建議在焊接時(shí)增加銅墊，銅墊可以降低焊點(diǎn)的扭曲狀態(tài)，如圖3 所示。增加銅墊的后流水槽在電泳及噴漆后只會(huì)有輕微的焊點(diǎn)痕跡。

圖3 白車身后流水槽增加銅墊后點(diǎn)焊效果圖

部分合資中高檔車型采取增加飾板來(lái)遮擋焊點(diǎn)的方案，整體顯得更加高檔，但是成本也相對(duì)較高，圖4示出白車身后流水槽采用飾板遮擋效果。

圖4 白車身后流水槽采用飾板遮擋效果圖

2 激光釬焊

2.1 激光釬焊定義

激光釬焊是以激光為熱源加熱釬料融化的釬焊技術(shù)。激光釬焊的主要特點(diǎn)是利用激光的高能量密度實(shí)現(xiàn)局部或微小區(qū)域快速加熱完成釬焊過(guò)程，圖5 示出白車身頂蓋外板激光釬焊[1]。

圖5 白車身頂蓋外板激光釬焊示意圖

2.2 激光釬焊的應(yīng)用現(xiàn)狀

在汽車行業(yè)，激光釬焊主要應(yīng)用于頂蓋與側(cè)圍的搭接處，部分德系車在側(cè)圍后流水槽處也采用激光釬焊，如圖6 所示。采用激光釬焊的后流水槽成型美觀，外觀品質(zhì)較好。

圖6 白車身側(cè)圍后流水槽與側(cè)圍外板搭接處激光釬焊效果圖

2.3 激光釬焊的應(yīng)用展望

激光釬焊是無(wú)壓力焊接，焊接過(guò)程中不會(huì)對(duì)板材本身造成影響，也不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)焊時(shí)容易造成的板材機(jī)械扭曲和波浪邊緣等缺陷。后流水槽采用激光釬焊后，焊縫成型均勻美觀，視覺(jué)效果較好。但是，激光釬焊的激光器、激光頭等核心設(shè)備價(jià)格昂貴，初期投資相對(duì)較高，且對(duì)沖壓件精度要求非常高，這也限制了激光釬焊在后流水槽上的應(yīng)用[2]。

3 阿普拉斯焊

3.1 阿普拉斯焊定義

阿普拉斯（AL-S）焊接技術(shù)是汽車白車身制造領(lǐng)域鈑金件連接的一種新工藝。它的基本原理是在保證焊點(diǎn)強(qiáng)度要求的前提下，采用最小的能量輸入，并在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到脈沖峰值，使零件與零件達(dá)成熔合焊接。這種技術(shù)基于電阻焊原理，但需要預(yù)制凸臺(tái)，焊接參數(shù)值也比傳統(tǒng)電阻焊低很多。阿普拉斯焊接成型，如圖7所示[3]。

圖7 阿普拉斯焊接成型示意圖

3.2 阿普拉斯焊的優(yōu)缺點(diǎn)

阿普拉斯焊通電時(shí)間非常短（4 ms），電流脈沖很大，輸入焊點(diǎn)的能量很少，所以焊點(diǎn)周圍的熱影響區(qū)非常小。傳統(tǒng)電阻焊中普遍存在的熱應(yīng)力，在阿普拉斯焊接技術(shù)中幾乎不存在。焊接后的零件沒(méi)有傳統(tǒng)電阻焊的壓痕及扭曲等外觀缺陷，是提高外表件焊接品質(zhì)的一種極好的焊接手段，阿普拉斯焊與傳統(tǒng)點(diǎn)焊效果對(duì)比，如圖8 所示。

圖8 阿普拉斯焊與傳統(tǒng)點(diǎn)焊效果對(duì)比圖

阿普拉斯焊基于電阻焊原理，但是焊接方式與電阻焊不同。它需要預(yù)制凸臺(tái)，如圖9 所示。這就需要使用專門的制凸設(shè)備，設(shè)備投入成本比點(diǎn)焊高，但遠(yuǎn)低于激光焊設(shè)備。阿普拉斯焊上下電極與凸臺(tái)的對(duì)中性要求比較高，其焊接質(zhì)量受對(duì)中度的影響很大，因此，對(duì)鈑金件的成型精度及零件定位精度的要求也非常高。

圖9 阿普拉斯焊凸臺(tái)示意圖

3.3 阿普拉斯焊的應(yīng)用展望

目前，通用系（凱迪拉克、昂科威、GL8、邁銳寶、君威等）普遍使用阿普拉斯焊用于焊接側(cè)圍外板與流水槽搭接處，經(jīng)過(guò)涂裝電泳噴漆后，外表看不出焊接痕跡，外觀品質(zhì)及質(zhì)量都非常好，阿普拉斯焊接效果，如圖10 所示。

圖10 白車身后流水槽阿普拉斯焊效果圖

阿普拉斯焊接技術(shù)作為一種全新的焊接工藝，其應(yīng)用成果對(duì)于提高產(chǎn)品外觀品質(zhì)、節(jié)能環(huán)保、減重降本有著重要的意義：1）阿普拉斯焊的焊接強(qiáng)度高，焊接變形及焊接壓痕小，能有效提高整車的感官品質(zhì)及顧客滿意度；2）阿普拉斯焊可以節(jié)約70%的電能且不需水，是一種節(jié)能環(huán)保的焊接方式；3）阿普拉斯焊是一種窄邊焊，可以焊接約5 mm 的窄邊（傳統(tǒng)點(diǎn)焊需要15 mm），有利于車身的減重和降本。

4 結(jié)論

文章論述了國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)后流水槽3 種典型的焊接工藝各自的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊工藝容易產(chǎn)生熱變形，且焊點(diǎn)扭曲壓痕較深，破壞鈑金表面原有的鍍層，導(dǎo)致零件外觀質(zhì)量難以達(dá)到要求；激光釬焊作為一種先進(jìn)的焊接手段，它可以減小焊接變形和壓痕問(wèn)題，但存在系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備投資高、質(zhì)量控制難等弊端，且能源消耗很高，與綠色環(huán)保的制造理念相悖；阿普拉斯焊作為一種全新的焊接方式，焊接外觀質(zhì)量好、節(jié)能環(huán)保且具有減重降本的優(yōu)勢(shì)，它能夠很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)點(diǎn)焊和激光釬焊所存在的缺陷。因此，阿普拉斯焊這種全新的焊接方式，將越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于汽車后流水槽及其他外表件的焊接。