郭 峰

奇瑞汽車股份有限公司 安徽合肥 241006

頂蓋是汽車外表面件之一，其質(zhì)量的好壞直接影響整車的外觀，尤其是天窗頂蓋，不但影響汽車表面質(zhì)量，還可能與天窗產(chǎn)生配合問題，造成漏水、噪聲等性能缺陷。

CMT焊接工藝

CMT（Cold Metal Transfer，冷金屬過渡技術(shù)）是一種全新的MIG/MAG焊接工藝，由于其熱輸入量比普通的MIG/MAG焊要低，因而命名為Cold。

1.CMT焊接技術(shù)特性

MIG/MAG焊是目前世界上應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的焊接工藝，但由于其熱輸入量高、變形大，飛濺無法避免，因而限止它在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在1mm以下的薄板更是其使用的“禁區(qū)”。而CMT技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這種可能，它的特點(diǎn)是冷熱循環(huán)交替。

CMT技術(shù)主要特性[1]如下：

（1）熱輸入量低，產(chǎn)品表面變形小 CMT技術(shù)實(shí)現(xiàn)了0電壓狀態(tài)下的熔滴過渡。當(dāng)短路電流產(chǎn)生時，焊絲停止前進(jìn)，并自動回抽，熔滴進(jìn)入熔池，電弧熄滅，此時電壓為0，電流減小。在這種方式中，電弧自身輸入熱量的過程很短，短路發(fā)生，電弧即熄滅，熱輸入量迅速地減少。整個焊接過程即在冷熱交替中循環(huán)往復(fù)。

（2）無飛濺冷熔滴過渡 在短路狀態(tài)下焊絲的回抽運(yùn)動幫助焊絲與熔滴分離。通過對短路的控制，保證短路電流很小，從而使得熔滴過渡無飛濺，避免了傳統(tǒng)MIG/MAG飛濺大造成的表面缺陷。

（3）橋聯(lián)能力強(qiáng)，對產(chǎn)品匹配間隙裝配要求低CMT的熔滴過渡是在電流幾乎為0的情況下，通過焊絲的回抽把熔滴送進(jìn)熔池，持續(xù)輸入熱量的時間特別短，從而給熔池一個冷卻的過程，使焊縫形成良好的橋聯(lián)能力，從而降低了薄板工件的裝配間隙要求。

2.常用CMT焊接設(shè)備形式及應(yīng)用場景

鑒于以上產(chǎn)品特性，CMT焊接特別適合應(yīng)用于當(dāng)前汽車頂蓋、四門、車身等焊接場景：

1）超薄板的焊接。

2）MIG釬焊鍍鋅板。

3）鋼與鋁的異種連接。

目前奇瑞汽車采用的CMT焊接設(shè)備有兩種形式（見圖1），主要應(yīng)用于自動化線的四門及頂蓋焊接；如圖2所示，CMT焊接系統(tǒng)主要應(yīng)用于人工線的四門及頂蓋焊接。

圖1 機(jī)器人CMT焊接系統(tǒng)

圖2 人工CMT焊接系統(tǒng)

天窗頂蓋CMT焊接表面質(zhì)量控制方法

雖然CMT焊接工藝相較于普通的MIG/MAG焊有了長足的進(jìn)步，但是對于該種新工藝的使用仍處于一種不斷探索的狀態(tài)。由于各種不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、不同工藝參數(shù)及不同使用工況，現(xiàn)場依然存在較多產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。

下面通過對奇瑞某款M車型頂蓋CMT焊接應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析，主要從焊接參數(shù)、焊縫位置、熔核大小及零件配合狀態(tài)等幾個方面分析CMT焊接質(zhì)量控制方法。

1.焊接參數(shù)對表面質(zhì)量的影響

通過選取不同的電壓、電流和送絲速度，發(fā)現(xiàn)在焊接電壓和送絲速度接近的情況下電流的變化對頂蓋表面變形的影響最為劇烈：電流過大容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，過小有未熔合問題（見表1）。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，一般來說選取70A±2A的電流較為合適。

表1 不同焊接參數(shù)下的表面質(zhì)量

2.焊縫位置對表面質(zhì)量的影響

產(chǎn)品在需要焊接的位置做了工藝缺口以便確認(rèn)焊縫位置，在調(diào)試現(xiàn)場，通過采用相同的焊接參數(shù)，燒焊在不同的位置來驗(yàn)證焊縫位置對頂蓋表面質(zhì)量的影響。通過多輪實(shí)物驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，雖然CMT焊接產(chǎn)生的熱量較小，但是越靠近頂蓋表面位置燒焊，頂蓋表面產(chǎn)生的熱變形越大，而且焊縫質(zhì)量也不如遠(yuǎn)離豁口位置的外觀質(zhì)量美觀（見圖3）。因此建議CMT焊縫位置應(yīng)選取在工藝缺口10mm范圍內(nèi)，且盡可能遠(yuǎn)離頂蓋本體表面（焊接在內(nèi)外板料邊處）。

圖3 不同焊縫位置焊接效果對比

3.熔核大小對表面質(zhì)量的影響

通過對驗(yàn)證過程的不斷總結(jié)，發(fā)現(xiàn)熱變形是頂蓋表面變形的一個重要因素。除了焊縫位置，焊接熔核也成為排查的的一大要素。

在驗(yàn)證過程中注意到，隨著熔核變小，頂蓋表面變形有減弱的趨勢。為降低焊接產(chǎn)生的熱變形，又能保證足夠的強(qiáng)度，建議將焊縫熔核控制在5～6mm。

4.零件匹配間隙對表面質(zhì)量的影響

零件匹配狀態(tài)的好壞直接影響到焊縫質(zhì)量及焊接效率，當(dāng)零件間隙大于1.5mm之后出現(xiàn)嚴(yán)重變形及燒穿等問題（見表2）。

表2 不同零件匹配間隙下的焊接合格率

為控制零件匹配間隙，建議在焊縫附近增加夾具夾緊點(diǎn)加以控制；同時為了能減少焊接熱量產(chǎn)生的影響，支撐塊也改為銅材質(zhì)，提高散熱效率。

結(jié)語

從前面的驗(yàn)證可以發(fā)現(xiàn)，焊接參數(shù)、焊接熱量和零件匹配對頂蓋CMT焊接質(zhì)量影響最為突出。

為了提升頂蓋CMT焊接表面質(zhì)量，可以通過以下方法提升：

（1）設(shè)計(jì)合理的參數(shù)[2]如調(diào)整焊接行走角度和行走速度，一般采用15°左右的推、拉焊法，此工藝參數(shù)也直接影響焊縫的成形。

（2）提高散熱效率 除了將夾具優(yōu)化為銅塊支撐外，還可以考慮優(yōu)化焊縫數(shù)量和間距（如：長邊250～290mm、短邊120～150mm）；合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是工藝提升的有利基礎(chǔ)。