摘 要

汽车零部件的生产离不开焊接工艺。汽车轻量化是实现汽车工业节能减排的重要措施之一，大量轻质材料应用于汽车零部件是实现汽车轻量化技术的一个重要方面。如何实现这些轻量化材料经济、可靠的焊接是其应用于汽车零部件必须解决的问题。

本文首先分析了汽车零部件的焊接工艺要求。接着，结合国内外汽车零部件的焊接发展状况，对电阻焊、电弧焊、钎焊、激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等常用焊接方法的原理、特点进行了分析，并介绍了这些焊接工艺的实际应用情况。最后，在前文分析的基础上，对高强钢、铝合金、镁合金、塑料四种车用轻量化材料的同种材料之间，以及钢与铝合金、钢与镁合金、铝合金与镁合金之间的不同焊接方法进行了对比研究。

研究结果表明：汽车零部件焊接生产要求质量高、效率高、成本低，焊装设备及夹具要简单、可靠、成本低，易于实现自动化和柔性化；我国应当加强对激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等工艺的研究；激光焊、激光-电弧复合焊（主要指激光-TIG复合焊和激光-MIG复合焊）、电子束焊、激光熔-钎焊、搅拌摩擦焊等焊接工艺是更具有潜力的高强钢、铝合金、镁合金等同种材料及异种材料之间的焊接方法。

本文的特色在于：在较为系统地分析和概述汽车零部件焊接要求及发展状况的基础上，运用系统对比的方法，对车用轻量化同种材料之间及异种材料之间的多不同方法进行了对比研究，得出了其最具潜力的焊接方法，可为后来人的研究提供一定的参考。

关键词：汽车零部件焊接；轻量化材料；电阻焊；激光焊；高强钢

Abstract

The production of automobile parts depends mainly on the welding process. Automotive lightweight is one of the important measures to achieve energy saving and emission reduction in the automobile industry. The application of a large amount of lightweight materials to automobile parts is an important aspect of realizing the automobile lightweight technology. How to achieve these lightweight materials economical and reliable welding is becoming a research focus, which determines its application to the auto parts.

In this paper, first of all, the automotive parts welding process requirements were analyzed and studied. Then, the principle and characteristics of common welding methods, such as resistance welding, arc welding, brazing, laser welding, electron beam welding and friction stir welding, were analyzed in combination with the welding development status of domestic and foreign auto parts. And it also introduced the actual application of these welding methods. Finally, on the basis of the previous analysis, it investigated different welding methods of four kinds of lightweight materials including high-strength steel, aluminum alloy, magnesium alloy, and plastic. Moreover, dissimilar materials involving steel and aluminum alloy, steel and magnesium alloy, aluminum alloy, were also discussed.

Research results showed that auto parts welding production met the needs with high quality, high efficiency, and low cost. Welding equipment and fixtures should be simple, reliable, and easy to achieve automation and flexibility. Our country should strengthen the research on laser welding, electron beam welding and friction stir welding. Welding methods, such as laser welding, laser-arc hybrid welding, electron beam welding, melting brazing and friction stir welding, are more suitable for joining high strength steel, aluminum alloy and magnesium alloy for vehicles.

In this paper, the characteristics were as follows. The welding methods of lightweight materials for vehicles were further studied according to the systematic analysis and overview of the welding requirements along with development of automobile parts, aiming at obtaining the their best welding method.

Key words：Automotive parts welding; Lightweight materials; Resistance welding; Laser welding; High-strength steel

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究的主要内容 4

第2章 汽车零部件焊接工艺要求 6

2.1 焊接质量要求 6

2.2 焊接效率要求 8

2.3 经济性要求 9

2.4 焊装设备及夹具要求 9

2.5 其他要求 10

2.6 本章小结 11

第3章 汽车零部件焊接方法原理及应用现状 12

3.1 电阻焊 12

3.1.1电阻点焊 12

3.1.2 缝焊 13

3.1.3 对焊 13

3.2 电弧焊 14

3.2.1 CO₂气体保护焊 14

3.2.2 氩弧焊 15

3.2.3 焊条电弧焊 16

3.2.4 埋弧焊 17

3.3 钎焊 18

3.4 激光焊 19

3.5 电子束焊 20

3.6 搅拌摩擦焊 21

3.7 本章小结 22

第4章 汽车轻量化材料焊接方法研究 23

4.1 高强钢焊接方法研究 23

4.2 铝合金焊接方法研究 25

4.3 镁合金焊接方法研究 27

4.4 塑料焊接方法研究 29

4.5 异种轻量化材料焊接方法研究 31

4.5.1 钢与铝合金焊接方法研究 31

4.5.2 钢与镁合金焊接方法研究 32

4.5.3 铝合金与镁合金焊接方法研究 34

4.6 本章小结 36

第5章 主要结论及建议 37

5.1 主要结论 37

5.2 建议 37

参考文献 39

致 谢 41

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

2009年我国汽车产量突破一千万辆，2013年至2015年持续冲破两千万辆，目前我国已经成为世界第一汽车生产大国。汽车是一个复杂的机电产品，一辆汽车由上万个零部件组成，其中，车身、车厢、车架、车桥、发动机、变速器等许多零部件在生产制造过程中都离不开焊接工艺。焊接工艺在汽车零部件制造中可以实现对同种材料之间以及异种材料之间的可靠连接，具有低成本、高效率等优点，在汽车生产中得到了广泛的应用。

汽车保有量的增长，能源的日渐匮乏，环境污染越来越严重，对汽车工业的节能减排提出了更高的要求。其中，汽车轻量化就是实现汽车工业节能减排的重要举措，车辆的燃油消耗以及污染物的排放与整车质量的关系密切。据统计，车重每减少1%，燃油消耗可降低0.6%～1.0%，全世界每年因此可以减少石油使用量约3.4亿桶，同时减少CO₂排放量2.02亿吨^[1]。将轻量化材料应用于零部件是汽车轻量化技术的一个重要方面。高强钢、铝合金、镁合金、塑料等大量轻量化材料在汽车上的使用对于车辆的轻量化有着非常重要的意义。而焊接是实现这些轻量化材料可靠连接必不可少的工艺，但这些轻量化材料与传统钢铁材料在物理化学性能上有很大差别，这就要求对传统的焊接方法进行改善和革新。