【摘要】近年来，汽车行业迅猛发展，越来越多的工艺方法在汽车制造领域得到应用。熔化焊是汽车制造过程中必不可少的制造工艺，但由于汽车板件薄、外观质量高、焊接速度快等特点，传统的MIG/MAG 焊工艺在汽车焊接中使用受限，而新型的CMT 冷金属过渡焊接技术可完美的解决汽车薄板焊接难题。

　　【关键词】冷金属过渡；焊接；CMT；汽车

　　前言

　　焊接技术是汽车制造业中必不可少的一种连接工艺，是白车身制造中极为关键的一项工种， 车身焊接质量直接决定着车身的强度及稳定性。目前，汽车制造过程中，主要的焊接方法有电阻点焊、凸焊、激光焊、复合焊、MIG/MAG 焊以及CO2气体保护焊等。MIG/MAG 焊、CO2气体保护焊由于焊接质量好、效率高、使用方便等优点在汽车行业得到了充分的应用。近年来，随着汽车行业的快速发展，越来越多的新材料在汽车白车身上得到广泛的使用， 新的焊接方法也在汽车白车身上得到推广应用。本文将介绍一种新的气体保护焊接方法——CMT 冷金属过渡焊接技术在汽车行业的应用。

　　1 MIG/MAG 焊的原理及特点

　　1.1 MIG/MAG 焊的原理

　　MIG/MAG 焊采用可熔化电极以保护气体作为电弧介质，对焊接熔池、熔滴、焊接区高温金属进行隔离保护，称为熔化极气体保护焊。MIG/MAG 焊采用可熔化的焊丝作为电极，以电弧热来熔化焊丝和母材金属；焊接过程中，通过焊枪喷嘴持续喷出保护气到焊接区，使电弧、熔池及其附近的母材金属与外界空气隔离以达到保护效果。熔化的焊丝以熔滴形式过渡到熔池中，并与母材金属熔合，最后冷凝形成焊缝金属。

　　1.2 MIG/MAG 焊接的优、缺点

　　（1）焊缝质量优良：惰性气体作为保护气体，保护效果好，焊接过程稳定，飞溅小、焊接变形小。

　　（2）生产率高：熔化电极可采用大电流密度，故焊丝熔化快、母材熔深大，生产率比TIG 焊高。

　　（3）适用范围广：采用惰性气体作为保护气体，保护效果好，不与熔池金属发生反应，几乎可焊接所有金属材料。

　　（4）无脱氧去氢作用，故对母材金属和焊丝上的油污很敏感，易形成缺陷，材料表面需严格清理。

　　（5）抗风能力差，不适于野外焊接。

　　（6）热输入量较大、变形量大、飞溅难控制，在1mm 以下的薄板中难以应用。

　　2 CMT 焊接技术原理及特点

　　2.1 CMT 焊接技术的原理

　　冷金属过渡技术（即CMT 焊接技术）是通过监控焊丝熔滴状态来精确协调送丝运动和熔滴过渡； 当熔滴与熔池短路时，短路信号反馈给数字化处理器，焊机停止输出电流，同时，送丝机回抽焊丝、焊丝与熔滴分开，熔滴自由过渡，此时焊机处于“冷”状态。熔滴与焊丝分离之后，信号再次反馈给数字化处理器，送丝机继续送丝，焊机重新输出焊接电流，此时焊机处于“热”状态。CMT 送丝系统由两套送丝机构协同工作，可使焊丝的输送过程呈间断的送丝。后序送丝系统以恒定的速度向熔池送丝， 前序送丝系统则按照数字化处理器的指令以恒定的频率的输送焊丝。数字式处理器通过采集信号，精准的分析熔滴运动过程，实现精确送丝和输出电流控制。CMT 熔滴过渡过程中，熔滴的“热一冷一热一冷”的循环过程，显著降低了飞溅和焊接热输入量。

　　2.2 CMT 焊接技术的特点

　　（1）送丝系统和熔滴过渡的数字化协调控制CMT 焊接技术首次将送丝与焊接过程控制直接地联系起来。数字化处理器监测到短路信号会实时反馈给送丝机，送丝机回抽焊丝，促使焊丝与熔滴分离。这种全数字化的熔滴过渡方式已经完全地区别于传统的自由过渡方式。熔滴的过渡过程是由送丝运动变化来控制的，焊丝的“前送-回抽”频率可高达到60~70 次/s。

　　（2）无电流状态下的熔滴过渡

　　CMT 技术首次实现了无电流状态下的熔滴过渡，CMT 焊接系统的数字化控制系统会自动监控短路过渡的过程， 焊丝与工件短路时，短路电流几乎为零，送丝机停止送丝并自动回抽焊丝。这样就减少了电弧输入热量的时间，短路时电弧熄灭，大幅降低热输入量。整个熔滴过渡过程就是高频率的“热-冷-热”交替的过程。

　　（3）CMT 技术精准控制弧长

　　普通MIG/MAG 焊弧长是通过电压反馈方式控制的，电弧的稳定性往往受到工件表面平整度及焊接速度的影响。CMT的电弧长度控制是机械式的， 系统会根据实际情况自动调节保持电弧长度不变， 就是说不管工件的表面状态如何或焊接速度有多快，电弧都能够保持稳定。它能保证CMT 电弧的稳定性，即使在焊接速度极快的前提下，也不会出现断弧的情况。

　　（4）CMT 技术低热输入量

　　CMT 焊接过程是“冷-热-冷-热”循环过程，当熔滴短路时，焊机切断输入电流，此时，热输入量极小，故CMT 焊接技术外观成型良好，特别适用于1mm 以下的薄板的焊接。多组实验统计数据显示，CMT 焊接比传统的熔滴过渡形式热输入量减少1/3。

　　（5）CMT 焊接技术实现无飞溅焊接

　　熔滴短路后，焊丝回抽促进了焊丝与熔滴的分离，数字化控制器控制焊接输出小电流，热输入量极小，从而使熔滴过渡过程无飞溅。精准的熔滴短路过渡控制，可实现无飞溅焊接，实验统计CMT 技术相对于传统的短路过渡，飞溅量可减少90%以上。

　　（6）CMT 技术良好的搭桥能力

　　由于CMT 焊接过程是通过数字化处理器来实现焊接电流、电压的控制，因此，CMT 焊接对工件装配间隙要求降低，实验统计1mm 钢板的搭接接头最大搭接间隙允许达到1.5mm。

　　（7）焊接速度快

　　CMT 技术通过数字化控制器来控制电流、电压，可保证焊接电弧的稳定性，即使在焊接速度极快的前提下，也不会出现断弧的情况。数据显示，在相同的焊缝质量和熔深要求下，CMT 的焊接速度比传统的短路过渡可提高2 倍以上。

　　（8）污染低

　　CMT 焊接工艺的热输入量极低，母材熔敷飞溅少，故高温蒸发，排放在空中的金属少。众多的测试结果显示，CMT 钎焊产生的铜烟等污染物比MIG 钎焊要低90%左右，锌的烧损也要低63%。

　　3 CMT 在汽车行业的应用

　　由于汽车制造工艺技术不断的发展， 熔化焊在汽车行业应用也不断广泛，尤其在车门、顶盖、纵梁等部位，熔化焊已成为不可或缺的焊接技术。近年来，国内汽车行业的快速发展，汽车行业对白车身焊接质量的要求也不断提高， 外观质量也成为白车身质量的一个重要评判准择。MIG/MAG 焊是目前较常规的熔化焊接工艺技术，但由于其热输入量较大、飞溅大、变形量难以控制，故在薄板焊接领域也难以得到推广，特别是1mm 以上的超薄板是MIG/MAG 焊工艺使用“禁区”[3]。而白车身外覆盖件（车门、侧围、顶盖）板厚均在1mm 左右且白车身焊接有其固有的特点。通过分析车身实际的工件焊接状态，由于白车身焊接的特殊性， 故对焊接方法也提出了其独特的要求，具体分析如表1~2。

　　由于白车身工件板材较薄、装配间隙不稳定、生产效率要求高、油污清理难、外管要求高等特点，传统的熔化极MIG/MAG 焊接质量难以达到美观要求。CMT 焊接技术由于在特殊的数字化控制反馈系统，焊接过程具有热输入量低、变形小、飞溅小、电弧稳定等优点，可完美的适应车身材料焊接要求。

　　4 结论

　　CMT 冷金属过渡焊接技术通过将熔滴过渡和焊丝运动协同控制，实现“冷-热”交替焊接过程，具有热输入量小、无飞溅、焊缝美观、装配间隙容忍度高、污染小、焊接速度快等优点，完美的解决了薄板焊接的难题。近年来，已被国内众多汽车主机厂应用，尤其是在车门、顶盖等外观要求高的部位，CMT冷金属过渡焊接技术已成为了一种不可替代的焊接技术。