在轎車車身制造中，電阻點(diǎn)焊是車身制造中應(yīng)用最廣泛也是最適合密集生產(chǎn)線作業(yè)的焊接工藝。盡管電阻點(diǎn)焊技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是伴隨著汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)點(diǎn)焊工藝迎來了全新挑戰(zhàn)：一方面，高強(qiáng)度鋼等新材料的廣泛應(yīng)用帶來新的焊接難題；另一方面，節(jié)能減排成為發(fā)展主流，傳統(tǒng)點(diǎn)焊設(shè)備因?yàn)楹哪苓^高已無法滿足要求。中頻點(diǎn)焊技術(shù)因其可以獲得更好的焊接質(zhì)量，同時(shí)可以適應(yīng)新材料和節(jié)能政策的客觀要求，在汽車行業(yè)得以快速推廣，自主品牌中像江淮、奇瑞等也已成功推行并取得了很好的應(yīng)用效果。 

中頻點(diǎn)焊的發(fā)展背景 

1.適應(yīng)新型輕量化材料的應(yīng)用 

當(dāng)今汽車行業(yè)對(duì)汽車輕量化以及碰撞安全性的要求越來越高，新型低密度、高強(qiáng)度材料的應(yīng)用比例逐漸增大，其中大量使用高強(qiáng)度鋼是實(shí)現(xiàn)汽車減重、節(jié)能、安全和環(huán)保的重要途徑。國外高強(qiáng)度鋼在轎車車身上的應(yīng)用比例逐年增加，目前大約為50%，而我國汽車工業(yè)高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用比例小于30%，未來仍有很大的上升空間。 

高強(qiáng)度鋼的焊接性能一直是高強(qiáng)度鋼在汽車行業(yè)應(yīng)用的核心問題。由于生產(chǎn)工藝技術(shù)不同，特別是熱處理冷卻速率不同，要獲得所需的強(qiáng)度等級(jí)，其合金元素的添加量也要有所不同。當(dāng)冷卻速度較低時(shí)，必須添加較多的合金元素，但由此也會(huì)引起焊接性能惡化。除了冷卻速度外，其他生產(chǎn)工藝及設(shè)備條件也影響材料設(shè)計(jì)時(shí)合金元素的添加量，影響高強(qiáng)度鋼的焊接性能。 

由于高強(qiáng)度鋼的焊接性能很差，如果采用常規(guī)的工頻點(diǎn)焊工藝，焊接時(shí)的飛濺大而且焊接接頭質(zhì)量差，連接強(qiáng)度達(dá)不到要求，無法滿足生產(chǎn)的需要。因此，推廣適用于高強(qiáng)度鋼特別是超高強(qiáng)度鋼的中頻點(diǎn)焊技術(shù)，對(duì)于汽車行業(yè)未來的發(fā)展是十分必要的，既是汽車提升安全性和舒適性的有效途徑，也是“低碳經(jīng)濟(jì)”背景下汽車輕量化研究的客觀要求。 

2.適應(yīng)鍍層鋼板的應(yīng)用 

為了提高汽車的耐蝕性和使用壽命，鍍鋅鋼板在車身制造中得到了廣泛應(yīng)用。運(yùn)用工頻點(diǎn)焊來焊接鍍鋅鋼板，會(huì)存在以下問題： 

（1）適用的焊接參數(shù)范圍較小 由于接觸面上存在低電阻率、低硬度和低熔點(diǎn)的鋅層，使接觸電阻減小，電流場分布不均勻，影響了熔核的形成和大小。 

（2）電極壽命縮短 鍍鋅板焊接的時(shí)候需要更高的電流和更長的焊接時(shí)間，由于鋅層熔點(diǎn)較低，表面易燒損，沾污電極后在電極表面形成合金，易過熱變形，降低電極壽命。 

（3）容易產(chǎn)生焊接噴濺，影響焊點(diǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。 

（4）熔核內(nèi)易出現(xiàn)裂紋、氣孔或軟化組織 在鍍鋅鋼板點(diǎn)焊過程中，由于焊接規(guī)范不合理，會(huì)使接頭中殘留部分鋅及鋅鐵合金在熔核結(jié)晶過程中，可能會(huì)形成細(xì)小裂紋或氣孔，殘留鋅較多時(shí)還會(huì)形成軟化組織。 

中頻逆變電源可以輸出具有極強(qiáng)穿透性的直流電，焊接時(shí)沒有電流峰值，焊接過程中熱量增加穩(wěn)定且基本沒有波動(dòng)，可以最大程度地減小鍍層對(duì)于電流密度的削弱，確保熔核的形成。同時(shí)，因?yàn)橹蓄l點(diǎn)焊穩(wěn)定高效的能量輸出，且焊接過程中沒有多余的冷卻時(shí)間，因此可以減小電極的熱量和機(jī)械壓力，提高電極的使用壽命。中頻點(diǎn)焊焊接過程中飛濺小，熔核尺寸穩(wěn)定的參數(shù)范圍大，可以很好地解決鍍鋅板焊接過程中易飛濺、焊接規(guī)范不好控制的難題。而且中頻點(diǎn)焊可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，響應(yīng)時(shí)間小于1ms，可以獲得更好的焊點(diǎn)質(zhì)量。 

3.滿足節(jié)能減排戰(zhàn)略的要求 

能源危機(jī)的加劇以及國家對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視，“低碳經(jīng)濟(jì)”成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的主流。目前，全國都開始推廣使用節(jié)能的新產(chǎn)品和新設(shè)備，而工頻焊機(jī)作為車身生產(chǎn)過程中的“電老虎”是無法滿足節(jié)能要求的。中頻焊機(jī)44kVA相當(dāng)于160kVA工頻焊機(jī)的焊接能力，幾乎節(jié)約2/3～3/4能源。使用節(jié)約能源的中頻焊接技術(shù)，對(duì)保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡以及對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)起到很大的推動(dòng)和促進(jìn)作用，社會(huì)效益明顯。 

中頻點(diǎn)焊的應(yīng)用實(shí)例 

近年來，國內(nèi)外多家汽車企業(yè)開始將中頻點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用于白車身焊裝線,如一汽大眾、北京現(xiàn)代、東風(fēng)日產(chǎn)和江淮汽車等廠家都已將中頻焊機(jī)運(yùn)用到自動(dòng)化線焊接或人工點(diǎn)焊。目前，江淮汽車在瑞風(fēng)二代、星銳輕型客車等多款車型的自動(dòng)化線均應(yīng)用了中頻機(jī)器人焊鉗，承擔(dān)了包括下車體補(bǔ)焊、頂蓋和側(cè)圍焊接、車架與地板焊接等多個(gè)重點(diǎn)位置的焊接任務(wù)。 

中頻點(diǎn)焊應(yīng)用的實(shí)際效果 

1.在機(jī)器人選型上具有優(yōu)勢(shì) 

點(diǎn)焊機(jī)器人因?yàn)橐獞?yīng)用在密集的生產(chǎn)線作業(yè)，需要考慮到工作范圍、動(dòng)作速度及維護(hù)成本等多方面因素，其承載范圍是有限的，焊鉗質(zhì)量過大的話無法選取到合適的機(jī)器人或機(jī)器人會(huì)有性能方面的損失。國內(nèi)車企應(yīng)用的點(diǎn)焊機(jī)器人以ABB公司和KUKA公司的居多。 

中頻逆變直流焊接的變壓器重量和體積小，輸入功率低，便于采用連變壓器式焊鉗。當(dāng)運(yùn)用于機(jī)器人點(diǎn)焊操作時(shí)，可使機(jī)器人的負(fù)荷減輕，而工頻連變壓器式焊鉗在自動(dòng)線上運(yùn)用時(shí)則需負(fù)載能力更強(qiáng)的機(jī)器人。 

以江淮星銳輕型客車頂蓋焊接工位為例，因?yàn)橐獜膫?cè)窗伸入焊鉗來焊接頂蓋工位，高頂車型的機(jī)器人焊鉗是非常大的，應(yīng)用工頻機(jī)器人焊鉗和中頻機(jī)器人焊鉗在質(zhì)量方面相差很大。工頻機(jī)器人焊鉗因?yàn)樽儔浩鞔笄抑兀c鑄銅鉗體的質(zhì)量累加在一起高達(dá)260kg,再加上要考慮機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)載荷，因此要選取的機(jī)器人荷重能力至少是300kg。通常情況下，300kg以上的機(jī)器人一半用于大型物料的搬運(yùn)作業(yè)，動(dòng)作緩慢且沒有下探功能，無法滿足生產(chǎn)速度快、作業(yè)范圍廣的焊接自動(dòng)化線要求。若采用中頻機(jī)器人焊鉗，鉗體采用高強(qiáng)度鋁板組裝成板式鉗體代替鑄銅整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量約減小1/3，焊接變壓器的質(zhì)量約為單相交流式的1/3～1/5，鉗體和變壓器在一起的質(zhì)量僅為160kg,選用ABB公司的IRB 6640-205機(jī)器人或者KUKA公司的KR 210-2機(jī)器人均能滿足要求。 #p#分頁標(biāo)題#e#

由于焊鉗的質(zhì)量減小，點(diǎn)焊機(jī)器人的機(jī)械裝置所支撐的質(zhì)量也隨之減小，從而使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率下降。點(diǎn)焊作業(yè)時(shí)，在加速、制動(dòng)以及在點(diǎn)焊過程中的磨損也相應(yīng)減少。即使在點(diǎn)焊機(jī)器人高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)極限點(diǎn)焊區(qū)也能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)接近。 

2.可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度鋼的優(yōu)質(zhì)連接 

為了減輕車身重量和提高安全性，江淮目前在逐漸提高高強(qiáng)度鋼在車身上的應(yīng)用比例，在星銳車身上開發(fā)的高強(qiáng)度鋼零件涉及車架、側(cè)圍內(nèi)外板和門蓋的129個(gè)零部件，約占所有沖壓件數(shù)量的1/3。 

經(jīng)過生產(chǎn)線的持續(xù)驗(yàn)證以及嚴(yán)格的道路試驗(yàn)顯示，中頻點(diǎn)焊連接的高強(qiáng)度鋼具有非常好的抗拉和抗剪強(qiáng)度，可以滿足汽車在多種復(fù)雜路面上長里程行駛的強(qiáng)度要求，沒有發(fā)現(xiàn)因?yàn)橹蓄l點(diǎn)焊連接不牢而出現(xiàn)的板件開焊情況。 

3.在焊接質(zhì)量和生產(chǎn)環(huán)境上的優(yōu)勢(shì) 

中頻逆變直流焊機(jī)二次電流輸出能力強(qiáng)，沒有電流尖峰且波形平直，熔核尺寸穩(wěn)定范圍大，幾乎不產(chǎn)生飛濺，焊接完成后無需清理，且讓工作環(huán)境更加舒適潔凈，使現(xiàn)場員工的職業(yè)健康得到更好的保障。中頻點(diǎn)焊焊接過程中初級(jí)階段電流呈自然遞增，焊點(diǎn)表面質(zhì)量好。圖4所示為中頻點(diǎn)焊焊接車門處的焊點(diǎn)外觀以及打磨之后的效果，從中可以看出中頻點(diǎn)焊的壓痕很淺而且沒有表面飛濺，打磨之后基本看不出焊點(diǎn)的痕跡，適合對(duì)焊點(diǎn)外觀要求高的位置。 

4.在節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì) 

交流點(diǎn)焊機(jī)與電力網(wǎng)接通依靠晶閘管導(dǎo)通，因此存在空白區(qū)，熱量不集中且焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。而中頻點(diǎn)焊機(jī)三相負(fù)載平衡、低輸入、沒有電網(wǎng)過渡過程、功率因數(shù)高，焊接變壓器頻率由50/60Hz提升至1000Hz，從而實(shí)現(xiàn)了焊接過程中的節(jié)能省時(shí)。 

結(jié)語 

中頻點(diǎn)焊的運(yùn)用可以獲得更好地焊接質(zhì)量和更舒適的生產(chǎn)環(huán)境，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí)，低碳經(jīng)濟(jì)的興起讓車身的輕量化進(jìn)程加快，高強(qiáng)度鋼等輕質(zhì)高強(qiáng)材料的運(yùn)用比例逐漸增大，與之相對(duì)應(yīng)的車身制造工藝也必須進(jìn)行技術(shù)革新來滿足新材料的焊接要求。中頻點(diǎn)焊已經(jīng)在汽車行業(yè)中得以成功運(yùn)用并證明其具有很好的實(shí)踐效果，本身技術(shù)相對(duì)成熟且能夠滿足高強(qiáng)度鋼、鋁等輕量化材料的焊接要求，將會(huì)取帶傳統(tǒng)的工頻點(diǎn)焊成為車身制造中最重要的焊接工藝。