[摘 要]如今汽車都采用鋁合金燃油箱，因為其具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、產(chǎn)品壽命周期長、經(jīng)濟效益好且材料再生率高等等優(yōu)勢特點，符合我國汽車工業(yè)發(fā)展的綠色環(huán)保與節(jié)能降耗基本要求。不過鋁合金燃油箱的可焊特性相對偏差，所以它阻礙了產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化推進難度。本文主要研究了汽車鋁合金燃油箱的創(chuàng)新焊接工藝要點。
　　[關(guān)鍵詞]汽車鋁合金燃油箱；焊接技術(shù)；機器人焊接；要點
　　中圖分類號：S795 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0208-01
　　根據(jù)過往實踐經(jīng)驗可以了解到，鋁合金材料的可焊性是相對較差的，這是因為鋁金屬本身具有較強的氧化性，它的表面在遇熱后容易形成Al2O3，熔點在2050℃左右。在高溫焊接過程中，高溫所產(chǎn)生的氧化膜會嚴重阻礙金屬之間相互結(jié)合，并同時形成大量的夾渣與氣孔。正是這一較高的導(dǎo)熱系數(shù)與比熱容導(dǎo)致其在焊接過程中會在金屬內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量，同時熱能消耗也較大，此時鋁金屬的線膨脹系數(shù)會持續(xù)增加，最高可達到鋼的兩倍左右，導(dǎo)致金屬表面產(chǎn)生明顯熱變形與大量裂紋。
　　一、汽車鋁合金燃油箱焊接的難點問題與基本工藝
　�。ㄒ唬┐�解決的難點問題
　　汽車鋁合金燃油箱焊接技術(shù)涉及諸多難點技術(shù)問題，比如說薄板鋁合金本身在封閉結(jié)構(gòu)方面復(fù)雜，所以它的焊接應(yīng)用技術(shù)也存在一定困難，總結(jié)來講它需要解決以下5方面問題。
　　第一，要解決焊接夾具中鋁合金燃油箱的定位夾緊問題。
　　第二，要解決鋁合金燃油箱的注油口薄板焊接工藝問題。
　　第三，要解決鋁合金燃油箱薄板的封閉結(jié)構(gòu)焊接工藝問題，例如長焊縫焊接工藝與比較常見的焊接熱變形問題。
　　第四，要解決某些鼓形界面的焊縫自動化焊接問題。
　　第五，要解決焊接工藝的成本問題。一般情況下鋁合金燃油箱焊接工藝中材料成本就占到80%以上，如果不能有效把握焊接質(zhì)量導(dǎo)致焊接材料作廢，就會喪失大量成本，同時提高焊接廢品率，使得企業(yè)失去競爭力。
　�。ǘ�）基本焊接工藝要點
　　汽車鋁合金燃油箱的基本焊接工藝首先要注重注油口座與燃油箱本體之間的焊縫連接，二者正確的焊縫連接應(yīng)該為空間曲線形式。一般情況下，注油口處都為壁厚在1.5～2.0mm的鋁合金板，非常容易焊穿，而且它的焊接工序需要手工完成，焊接效率低且焊接成本高。目前基本焊接工藝會采用MIG機器人自動焊接工藝，它對焊接空間曲線的復(fù)雜姿態(tài)變化把握非常精確，且焊接速度快，在高速焊接過程中機器人還能實現(xiàn)對焊槍姿態(tài)的有效調(diào)整，保證焊縫成型良好�？紤]到焊接過程中容易產(chǎn)生氣孔，無法滿足燃油箱的嚴格密封要求，所以應(yīng)該在焊接燃油箱注油口座位置合理配置焊接速度、電流，同時調(diào)整好機器人的基本運行姿態(tài)。整體來講其調(diào)試過程必須遵循動態(tài)調(diào)試原則，保證注油口座的焊接高質(zhì)量，滿足汽車鋁合金燃油箱產(chǎn)品性能基本要求。
　　在燃油箱焊接過程中應(yīng)該注意一點焊接難點問題，即環(huán)縫焊接，由于其焊接部位懸空，所以焊縫長度要求較長，但伴隨焊接時間的持續(xù)增加，焊接區(qū)溫度也會持續(xù)升高，當(dāng)溫度達到一定程度后非常容易出現(xiàn)焊縫塌陷甚至焊穿問題。該難點問題中所涉及的問題與相關(guān)技術(shù)關(guān)鍵就在于5點。
　　首先，焊接屬于熱輸入過程，如果熱輸入過大，焊接電流就會增大，而焊接速度則會變慢。
　　其次，焊接過程中可能存在燃油箱本體與端蓋配合間隙過大問題，其所造成的直接結(jié)果就是焊接熱量傳導(dǎo)的嚴重不均。由于鋁合金本身導(dǎo)熱能力強，所以焊接過程中本體熱容量是會超過端蓋的，如果焊接間隙過大就會導(dǎo)致向燃油箱本體傳遞的焊接熱量減小，此時非常容易在端蓋位置形成焊接塌陷與焊穿現(xiàn)象。
　　第三，端蓋在受到收口拉延作用下其棱邊部位厚度會被削薄，如果是在正常焊接過程中容易造成焊縫塌陷甚至焊穿現(xiàn)象。
　　第四，像載重卡車這類大型機動車的鋁合金燃油箱尺寸徑向都相對偏大，所以其偏差也大，在焊接過程中容易出現(xiàn)弧長變化大的問題。但如果弧長過小則會出現(xiàn)電弧吹力變大問題，此時也容易出現(xiàn)焊穿現(xiàn)象。
　　第五，技術(shù)人員的焊槍焊接姿勢不正確。某些技術(shù)人員在鋁合金燃油箱的4個圓角位置開始焊接，整個焊接操作過程完畢后會發(fā)現(xiàn)焊接曲率變化偏大，這是由于他們的焊槍姿勢調(diào)整不合理所造成的后果，此時的燃油箱就會存在成形不好或焊穿現(xiàn)象。
　　結(jié)合上述5點需要明確一個問題，那就是汽車鋁合金燃油箱焊接技術(shù)在實施前首先要進行焊縫強度試驗，主要對燃油箱的不同部位焊縫展開。具體為靜載試驗，看焊接接頭強度是否在母材之上（國際標準要求焊接接頭強度高于母材）。而同時還要進行強振、耐壓、道路等試驗技術(shù)作出相應(yīng)技術(shù)質(zhì)量檢驗，鞏固焊接成果[1]。
　　二、汽車鋁合金燃油箱的創(chuàng)新焊接工藝要點研究
　�。ㄒ唬�機器人焊接工藝要點
　　目前國內(nèi)外比較常見的汽車鋁合金燃油箱焊接工藝就包括了機器人焊接、雙脈沖MIG焊接以及激光跟蹤，本文以最常見的機器人焊接工藝為例，對其焊接工藝要點進行簡要研究分析。
　　如上文所述，機器人焊接工藝注重焊縫連接，而連接中的焊絲對中工藝細節(jié)更不容忽視，如圖1。
　　如圖1，在鋁合金燃油箱焊接接頭工藝應(yīng)用過程中要注重焊絲對接所涉及到的中空薄板密閉容器焊接過程，其整體焊接難度偏大，特別是焊絲在對中點控制方面一定會影響到焊縫熔池的形成過程，所以技術(shù)人員在焊絲對中操作過程中要注意焊槍激光跟蹤傳感頭與焊槍安裝后狀態(tài)并非完全處于同一條直線上，要充分考慮特殊接頭焊接問題，包括焊絲中心接頭在焊接后的實際效果。以下提出兩種正確的焊絲對中工藝方法：首先第一種方法，實際在對中過程中難以用肉眼來確定對中位置，因此要采用激光跟蹤掃描方式精準找到焊縫位置，通過人工設(shè)置其焊接左右偏移值，滿足焊絲對中位置要求。具體操作為將焊絲偏向于端蓋一側(cè)，在焊接過程中嚴格注意塌陷、咬邊、焊穿等等問題，避免上述問題過于嚴重而無法形成有效焊縫。第二種方法，要求焊絲偏向于筒體一側(cè)，如此操作可保證焊接效果良好。不過該方法對于焊接過程中的電壓、電流、焊接速度、脈沖頻率等重要參數(shù)都有高要求，必須通過大量的焊接工藝試驗才能明確并精確焊接工藝參數(shù)。對左右偏移值的確定還要根據(jù)實際的焊接效果而定，盡量控制焊槍的偏移軌跡距離，再根據(jù)偏移值來優(yōu)化焊接效果[2]。
　�。ǘ�）焊接工藝計算試驗
　　汽車鋁合金燃油箱在焊接過程中是存在直線段與圓弧段的，結(jié)合兩段要采用相應(yīng)不同的激光焊縫跟蹤工藝類型，同時時刻調(diào)整其跟蹤偏移值，上述所提到的不同從參數(shù)計算層面來看就是激光跟蹤參數(shù)seam_offs_y和trackmode的不同。在明確兩計算參數(shù)并進行焊接工藝試驗后，才能獲得良好的焊接效果。在實際的鋁合金油箱焊接試驗過程中，在直線段焊接時將激光跟蹤類型設(shè)置為y，并依照z方向進行修正，再采用機器人焊接。機器人會在z、y兩方向上繼續(xù)進行軌跡數(shù)據(jù)修正，直到最終軌跡修正正確無誤差位置；另一方面，在圓弧段的焊接焊縫跟蹤類型則要將z方向的修正值完全關(guān)閉，保證機器人能夠以最短時間回到y(tǒng)方向示教軌跡上，同時保持對y方向軌跡數(shù)據(jù)的實時動態(tài)校正。通過上述焊接工藝計算實驗與軌跡數(shù)據(jù)修正后發(fā)現(xiàn)采用機器人跟蹤焊接汽車鋁合金燃油箱能取得較好焊接效果[3]。
　　三、總結(jié)
　　目前的汽車鋁合金燃油箱焊接工藝類型多元，技術(shù)內(nèi)容豐富，而有效提高工藝裝備水平，增進焊接質(zhì)量與效率，確保燃油箱產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。除機器人焊接工藝外，像雙脈沖MIG焊接、激光跟蹤焊接也具有一定的高技術(shù)內(nèi)涵價值與技術(shù)優(yōu)勢，值得在未來深入研究并廣泛應(yīng)用。
　　參考文獻
　　[1] 劉國山，許嘉平，張雷等.載重卡車鋁合金燃油箱焊接技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)[J].電焊機，2010，40（5）：135-138.

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