汽车焊接技术的三个关键点

作者:东风汽车公司 崔厚学 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:177 发布时间:2019-10-25
汽车焊接技术(连接技术)为汽车制造的四大工艺之一,其重要性不言而喻。在中国制造2025的浪潮下,汽车制造水平及环境要求不断提高,对焊接技术的要求更是越来越高,本文从“焊得上”、“焊得好”和“焊得精”三个方面解析焊接技术的重要性。
汽车焊接技术的三个关键点

得益于经济持续增长和人民生活水平不断提高,2009~2017中国汽车产销量连续九年稳居世界第一。2015年5月中国国务院颁布“中国制造2025”,明确“三步走”战略实现制造强国:第一步到2025年初步迈入制造强国行列;第二步到2035年制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步到2049年新中国成立一百年之际,制造业综合实力进入世界制造强国前列。
围绕实现制造强国的战略目标,“中国制造2025”提出加快包括“节能与新能源汽车”在内的十大重点领域突破发展。中国汽车工业面临新的发展机遇和挑战,连接技术作为汽车关键制造技术,其重要地位更显突出。
伴随工业4.0的发展进程,中国汽车和世界汽车制造业经历了大致相仿的四个阶段。随着转方式调结构进程加快,发展节能与新能源汽车是解决能源、环境问题的重要途径,是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。汽车产品向“低碳化、智能化和共享化”转型,生产制造方式向“大规模定制化”转型,新能源、新材料和信息技术加快发展,汽车制造的数字化、模块化、自动化、柔性化、智能化和绿色化特征日趋明显。如图所示。

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传统汽车也好,节能与新能源汽车也好,新势力造车也好,都离不开焊接或者引申叫连接技术,都需要满足优质、高效、低耗、安全、舒适、节能和环保的汽车产品及制造目标,都需要回答“焊得上”“焊得好”和“焊得精”三层次的问题。
  
如何实现“焊得上”
“焊得上”,顾名思义,就是把汽车各个部件可靠连接起来。这是实现汽车制造优质高效、安全舒适的基础。传统汽车大量采用低碳、低合金深冲板,部分采用高强、镀锌板,能实现材料连接的可焊性比较好,实现材料连接的各种焊接参数互动变化的可焊性区间较大,一般采用工频交流点焊、MAG焊均能实现良好焊接。
节能与新能源汽车由于“低碳化”“电动化”“轻量化”和降成本的要求,大量采用铝合金、高强及超高强钢,同时采用高分子、碳纤维等复合材料,部分结构还涉及异种材料连接。由于材料合金成分增加、强度级别升高,材料物理、化学性能变化以及异种材料性能差异等,连接对象可焊性下降,可焊性区间变窄,对焊接设备和工艺参数要求也比较高。如何实现“焊得上”是摆在汽车焊接技术人员目前的首要问题。传统连接技术如电阻焊、电弧焊和钎焊等已不能完全满足要求,一些新连接技术如中频自适应电阻点焊技术、激光焊、激光-电弧复合焊技术、搅拌摩擦焊、SPR冲铆、FDS流钻螺钉、胶接及螺接等机械连接技术等在汽车制造中将得到大力推广和应用。如奇瑞捷豹路虎铝车身大量采用SPR连接技术,通用CT6铝合金车身采用了包括专利电极点焊、SPR冲铆、FDS流钻螺钉、胶接及螺接等在内的十四种连接技术。随着汽车材料应用不断发展,汽车连接技术也在不断发展中。
  
如何实现“焊得好”
“焊得上”只是回答了汽车连接的第一步, “焊得好”是指连接的质量水平要高。连接质量水平直接关系整车质量及其安全舒适性能。汽车焊接质量分焊接强度质量、外观质量、几何精度质量和门洞间隙面差质量等评价指标。如影响整车C-NCAP星级评分的关键因素——整车焊接强度质量,国际顶级车企对整车焊接强度质量近乎苛求,如整车全部5 000个左右焊点,点焊强度质量合格率99.9%,允许不合格焊点数仅5个,关键部位如座舱、机舱骨架不允许存在强度不合格焊点。这些关键结构如焊接强度不合格,当车辆遭遇重大事故,就可能发生人员伤亡。几代人奋斗经年积累的品牌力,一次重大事故就可能蒙上阴影,肩负社会责任的企业绝不会允许这种情况发生。
  
如何实现“焊得精”
解决了“焊得上”“焊得好”的问题,是不是就解决汽车连接制造的全部问题了呢?不是。还有一个制造成本和社会责任的问题,还要“焊得精”。现在成本压力要求节支降耗,一个焊点看起来不起眼,都要用电用水用气用工都要涉及厂房面积设备投资等,如每个焊点节省一分钱,一台整车5 000点就是50元,年产10万辆就是500万。还有厂房环境,如今信息社会智能社会人机和谐,对作业环境温度烟尘颗粒物都有明确要求,作业难度大质量要求高的焊接工位,采用机器人自动化无疑对减轻个人劳动强度,保证焊接质量和降低综合成本,都有不小的贡献。如东风日产花都一厂从2003年开始,走出了一条“一次规划,分期实施,滚动发展,逐步提升”的成功之路,产能从5万辆、10万两、15万辆到现在36万,自动化率从最初设计的10%、30%、50%到现在80%以上,综合开动率常年保持在100%,综合制造水平多年在日产全球工厂评比中名列前茅。
我们都接触过日本丰田精益生产方式如JIT、TQM、TPM,Andon和5S等,丰田在精益、精致和精髓方面确实做到了极致,而且经年不懈、不断有创新。世界五百强TOP500中,丰田和大众都是年产销千万辆级的巨无霸,但论企业盈利能力,丰田在10%以上,大众只在6%左右,不能不说精益生产在其中发挥的巨大威力。
  
结语
数字制造、智能制造、精益制造和绿色制造,说到底都是实现产品达到目标的一个过程,制造强国落到实处还是一个国家制造综合实力的全面竞争,未来汽车市场也必将是一个企业产品制造质量、成本、交付和服务的全面竞争的时代。落实到汽车连接技术上面,只有在“焊得上”“焊得好”和“焊得精”各个方面都能做到比竞争对手领先一步、略胜一筹,才能在未来激烈的市场竞争中取得一席之地。