在轎車車身制造中，電阻點焊是車身制造中應用最廣泛也是最適合密集生產(chǎn)線作業(yè)的焊接工藝。盡管電阻點焊技術已經(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)點焊工藝迎來了全新挑戰(zhàn)：一方面，高強度鋼等新材料的廣泛應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)點焊設備因為耗能過高已無法滿足要求。中頻點焊技術因其可以獲得更好的焊接質(zhì)量，同時可以適應新材料和節(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用效果。 

中頻點焊的發(fā)展背景 

1.適應新型輕量化材料的應用 

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

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

由于高強度鋼的焊接性能很差，如果采用常規(guī)的工頻點焊工藝，焊接時的飛濺大而且焊接接頭質(zhì)量差，連接強度達不到要求，無法滿足生產(chǎn)的需要。因此，推廣適用于高強度鋼特別是超高強度鋼的中頻點焊技術，對于汽車行業(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”背景下汽車輕量化研究的客觀要求。 

2.適應鍍層鋼板的應用 

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用。運用工頻點焊來焊接鍍鋅鋼板，會存在以下問題： 

（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 鍍鋅板焊接的時候需要更高的電流和更長的焊接時間，由于鋅層熔點較低，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 在鍍鋅鋼板點焊過程中，由于焊接規(guī)范不合理，會使接頭中殘留部分鋅及鋅鐵合金在熔核結晶過程中，可能會形成細小裂紋或氣孔，殘留鋅較多時還會形成軟化組織。 

中頻逆變電源可以輸出具有極強穿透性的直流電，焊接時沒有電流峰值，焊接過程中熱量增加穩(wěn)定且基本沒有波動，可以最大程度地減小鍍層對于電流密度的削弱，確保熔核的形成。同時，因為中頻點焊穩(wěn)定高效的能量輸出，且焊接過程中沒有多余的冷卻時間，因此可以減小電極的熱量和機械壓力，提高電極的使用壽命。中頻點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。而且中頻點焊可以實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，響應時間小于1ms，可以獲得更好的焊點質(zhì)量。 

3.滿足節(jié)能減排戰(zhàn)略的要求 

能源危機的加劇以及國家對于環(huán)境保護的重視，“低碳經(jīng)濟”成為當前經(jīng)濟發(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)品和新設備，而工頻焊機作為車身生產(chǎn)過程中的“電老虎”是無法滿足節(jié)能要求的。中頻焊機44kVA相當于160kVA工頻焊機的焊接能力，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，對保護環(huán)境和生態(tài)平衡以及對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展會起到很大的推動和促進作用，社會效益明顯。 

中頻點焊的應用實例 

近年來，國內(nèi)外多家汽車企業(yè)開始將中頻點焊機器人應用于白車身焊裝線,如一汽大眾、北京現(xiàn)代、東風日產(chǎn)和江淮汽車等廠家都已將中頻焊機運用到自動化線焊接或人工點焊。目前，江淮汽車在瑞風二代、星銳輕型客車等多款車型的自動化線均應用了中頻機器人焊鉗，承擔了包括下車體補焊、頂蓋和側圍焊接、車架與地板焊接等多個重點位置的焊接任務。 

中頻點焊應用的實際效果 

1.在機器人選型上具有優(yōu)勢 

點焊機器人因為要應用在密集的生產(chǎn)線作業(yè)，需要考慮到工作范圍、動作速度及維護成本等多方面因素，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器人或機器人會有性能方面的損失。國內(nèi)車企應用的點焊機器人以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。當運用于機器人點焊操作時，可使機器人的負荷減輕，而工頻連變壓器式焊鉗在自動線上運用時則需負載能力更強的機器人。 

以江淮星銳輕型客車頂蓋焊接工位為例，因為要從側窗伸入焊鉗來焊接頂蓋工位，高頂車型的機器人焊鉗是非常大的，應用工頻機器人焊鉗和中頻機器人焊鉗在質(zhì)量方面相差很大。工頻機器人焊鉗因為變壓器大且重，與鑄銅鉗體的質(zhì)量累加在一起高達260kg,再加上要考慮機器人運動過程中的動載荷，因此要選取的機器人荷重能力至少是300kg。通常情況下，300kg以上的機器人一半用于大型物料的搬運作業(yè)，動作緩慢且沒有下探功能，無法滿足生產(chǎn)速度快、作業(yè)范圍廣的焊接自動化線要求。若采用中頻機器人焊鉗，鉗體采用高強度鋁板組裝成板式鉗體代替鑄銅整體結構質(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機器人或者KUKA公司的KR 210-2機器人均能滿足要求。 #p#分頁標題#e#

由于焊鉗的質(zhì)量減小，點焊機器人的機械裝置所支撐的質(zhì)量也隨之減小，從而使驅(qū)動電動機功率下降。點焊作業(yè)時，在加速、制動以及在點焊過程中的磨損也相應減少。即使在點焊機器人高速旋轉時，對極限點焊區(qū)也能實現(xiàn)驅(qū)動接近。 

2.可以實現(xiàn)高強度鋼的優(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度鋼在車身上的應用比例，在星銳車身上開發(fā)的高強度鋼零件涉及車架、側圍內(nèi)外板和門蓋的129個零部件，約占所有沖壓件數(shù)量的1/3。 

經(jīng)過生產(chǎn)線的持續(xù)驗證以及嚴格的道路試驗顯示，中頻點焊連接的高強度鋼具有非常好的抗拉和抗剪強度，可以滿足汽車在多種復雜路面上長里程行駛的強度要求，沒有發(fā)現(xiàn)因為中頻點焊連接不牢而出現(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 

中頻逆變直流焊機二次電流輸出能力強，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。中頻點焊焊接過程中初級階段電流呈自然遞增，焊點表面質(zhì)量好。圖4所示為中頻點焊焊接車門處的焊點外觀以及打磨之后的效果，從中可以看出中頻點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的痕跡，適合對焊點外觀要求高的位置。 

4.在節(jié)能方面的優(yōu)勢 

交流點焊機與電力網(wǎng)接通依靠晶閘管導通，因此存在空白區(qū)，熱量不集中且焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。而中頻點焊機三相負載平衡、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，從而實現(xiàn)了焊接過程中的節(jié)能省時。 

結語 

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