选择最佳的钣金焊接技术：专业指南

钣金焊接是在薄金属部件中形成坚固、永久接头的最有效方法之一。金属板材可以通过多种方式进行操作：弯曲、卷曲、冲孔、冲压等。但有时制造商不需要切割金属板或使金属板变形——他们只需将两块金属板固定在一起。

连接金属板的一种方法是使用螺钉和金属板铆钉等紧固件。钣金紧固件价格实惠，连接牢固，并且可以轻松拆卸，以便于钣金零件的拆卸或回收。当项目仅需要简单的机械紧固时，它们也具有成本效益。

然而，制造商可能需要比螺钉或铆钉更永久的粘合，或者他们可能需要超强或防水的金属板接头。

为了获得坚固、永久、美观的接头，制造商通常会采用焊接——这种工艺已经存在了数千年。焊接金属板利用热量熔化并熔合两块母材，形成牢固的接头，无需额外的零件。

由于焊接有多种类型，本文着眼于钣金的最佳焊接工艺，包括叠焊、点焊、MIG/TIG 等。它着眼于哪种焊接技术最适合不同的材料、规格和最终用途应用，还提供了有用的焊接类型图表以供快速决策。

为什么要焊接金属板材？

焊接钢板和其他金属是世界各地商店和工厂的常见工艺，包括可靠的钣金制造服务提供商 3ERP。

部分原因是焊接方法有多种，部分原因是有许多适合焊接的金属板材，部分原因是焊接提供了许多机械优势。例如，许多焊接结构中使用的不锈钢具有耐腐蚀性，使其成为户外或苛刻环境的理想选择。

焊接钣金受欢迎的原因包括：

• 几种焊接方法 ：不同类型的钣金焊接可以适合不同的应用。
• 材料的多功能性 ：需要焊接的金属有多种规格和类型，包括钢、不锈钢和铝。
• 坚固、永久的接头 ：与紧固件不同，焊接在两个金属部件之间形成牢固且永久的连接。
• 水密且气密 ：金属板焊接可以形成完整的密封，使其适用于储罐和外壳。
• 审美情趣 ：某些焊接类型可以形成干净、美观的接头，从而保持金属的美观。
• 部分合并 ：焊接将两块金属熔合在一起，而不需要像紧固件这样的单独组件，从而可能降低成本和复杂性。

钣金焊工必须熟练掌握各种焊接技术，不同的技术适合不同的场景：有些最适合焊接薄板金属，有些最适合焊接微小零件，而有些则特别适合焊接某些类型的金属。

在本节中，我们将了解 3ERP 用于连接钣金零件的一些顶级焊接工艺。

MIG 焊接（熔化极气体保护焊）

优点 ：快速、实惠、适合初学者

最适合 ：低碳钢、厚规格材料

金属惰性气体保护焊 (MIG) 是熔化极气体保护焊 (GMAW) 的一个子类型，它使用半自动或全自动电弧进行焊接。 MIG 是一种自耗电极焊接方法，这意味着通过焊枪送入的连续焊丝既充当带电电极又  形成接头的填充金属。

在 MIG 工艺过程中，电弧在焊丝尖端和钣金工件表面之间形成。这会产生足够的热量来熔化电线和金属板，使它们在冷却时熔合在一起。 即使在较厚的材料上，该工艺也能提供良好的速度和可靠性。

MIG 焊接金属板材的主要优点是成本低、易于使用且速度非常快。因此，该工艺非常适合优先考虑效率而非精度或美观的钣金作业。

合适的 MIG 焊接金属板材包括低碳钢、不锈钢等，但较厚的金属板材更容易加工。

TIG 焊（钨极气体保护焊）

优点 ：精确、干净的焊缝

最适合 ：不锈钢或铝、薄金属、可见接缝

钨极惰性气体保护焊 (TIG) 或钨极气体保护焊 (GTAW) 也使用电弧熔化金属板材并形成焊缝。然而，TIG 电极是非消耗性钨电极，与消耗性填充材料分开。

对于 TIG 焊接金属板材，TIG 焊工用一只手将单独的填充材料棒送入焊接池，同时用另一只手引导电极。这使得该过程比 MIG 焊接更加困难，但可以带来更好的结果。

TIG 焊接金属板材的主要优点包括高精度和干净、美观的接头。

可能的 TIG 金属板材包括铝、钛和稀有金属，以及更容易焊接的金属，如钢。 TIG 在薄金属板焊接和焊接可见接缝方面也优于 MIG。

点焊

优点 ：自动化、高效地进行大规模板材连接

最适合 ：汽车面板、批量生产、薄规格金属板材

点焊钣金是在两块金属板之间创建非常小的焊缝的过程。它是电阻焊的一种。

在点焊过程中，两个异型铜合金电极集中焊接电流，在厚度达 3 毫米、间隔 1 毫米的两个重叠金属板之间形成一个“点”。电极同时将板材压在一起形成焊缝。

点焊的优点包括速度快、能源消耗有限以及金属板材工件变形小。整个过程也可以自动化并由机器人执行。但焊接强度较低，设备成本较高，且该工艺不适合厚板材

钣金点焊的关键应用之一是汽车零部件的大规模生产，许多汽车都有数千个单独的点焊。一般来说，点焊适用于薄板金属，特别是低碳钢、低碳钢、不锈钢、镀锌钢等材料。

缝焊和点焊

优点 ：薄金属的低翘曲，快速，简单

最适合 ：非关键或临时接头，与 MIG/TIG 结合

叠焊和点焊是两种不同但相关的金属板材焊接工艺。叠焊，也称为跳焊或间歇焊，涉及使用填充棒在两块金属板之间以规则的间隔形成小接头。当不需要完全焊缝时使用。

点焊是另一种快速高效的金属板材焊接工艺。定位焊用于连接两块金属，形成相当弱的粘合，但保持金属块对齐，通常以便在稍后阶段建立更牢固的连接。它类似于点焊，但不会产生牢固、永久的粘合。

叠焊和点焊的优点包括速度快、成本低和难度低。然而，焊缝不牢固或不防水。

就工件材料而言，这两种工艺都相当通用，并且都适合快速制造非关键接头。点焊通常与 MIG/TIG 等更高强度的焊接工艺相结合，可以进一步进行后续生产。

等离子  弧线  焊接

优点 ：高精度

最适合 ：航空航天、电子、精密制造

等离子弧焊 (PAW) 是一种与 GTAW/TIG 密切相关的电弧焊形式。电弧在位于焊炬体内的钨电极和金属板材工件之间产生。焊炬内电极的放置将等离子弧与其保护气体封层分开。

在金属板材等离子弧焊过程中，可以调节电流以适应不同的规格。热等离子体将两块板材熔化在一起，形成坚固而精确的接头。

等离子弧焊的优点包括精度高、速度快和功率需求低。成品焊缝的美观度也很高。然而，它是较昂贵的焊接工艺之一。

等离子弧焊非常适合需要非常薄板材的金属板材连接应用。它提供非常精细的控制和低失真风险。即使焊接对过热敏感的材料也很有效。它是精密制造中使用的顶级焊接工艺之一，特别是在航空航天、电子和医疗保健等领域，或用于焊接活性金属。

其他焊接技术

多种焊接工艺可用于钣金应用。其他钣金焊接技术包括：

• 熔断焊接 ：熔焊或熔化焊将两个工件熔化在一起，在钢或不锈钢上形成防水但外观粗糙的焊缝。
• 缝焊 ：缝焊或角焊是一种电弧焊技术，可沿两片板材之间的接缝形成长而连续的焊缝。在金属板材接缝中，接头坚固且防水，但存在工件变形的风险，并且需要大量清理。
• 电子束焊接 ：电子束焊接是一种高成本工艺，它使用电子束热源高精度地熔合金属板材件，即使是在困难的材料上也是如此。
• 激光焊接 ：激光焊接的工作原理与电子束焊接类似，可产生类似的结果。它的用途稍多一些，但穿透力较差。

钣金焊接对照表

下表显示了一些顶级钣金焊接工艺在作业成本、焊接强度、焊接速度和美观质量方面的比较。要更详细地了解如何选择正确的焊接技术，请参阅以下部分或咨询 3ERP 的专家。

米格 TIG 保险丝 现货 大头钉 缝合 接缝 等离子 成本 低高低低低低中中强度 高非常高中高低中高高速度 高低中非常高非常高高高高完成 中高高低低中高中

如何选择正确的焊接方法

选择正确的钣金焊接方法取决于钣金类型、规格（厚度）、作业规模（即必须焊接多少件）以及所需的焊接类型等因素。

材料类型和规格

一些钣金焊接技术更适合某些金属和合金。例如，虽然大多数焊工都可以焊接低碳钢，但铝等材料由于使用交流电流且精度高，因此最适合 TIG 等工艺。

• 低碳钢 ：大多数焊接工艺
• 不锈钢 ：TIG、MIG、点焊
• 铝 ：TIG、激光束焊接、电子束焊接
• 铜、黄铜、青铜 ：MIG、TIG
• 钛金属 ：TIG、点焊、缝焊

某些焊接工艺不应用于某些金属。例如，铝和钛等高反应性金属通常不适合焊条焊接甚至 MIG 焊接。大多数焊接工艺无法正确焊接两种熔点截然不同的金属（例如铝和钢）。

钣金规格也很重要。对于薄板，TIG 等精密工艺效果最佳，变形风险最小。不过，也可以使用 MIG 和叠焊等其他工艺。

较厚的板材适用于 MIG 和等离子弧焊等工艺，以及药芯焊丝电弧焊和焊条焊等其他技术。

生产规模

生产规模影响钣金焊接工艺的选择。有些工艺最适合一次性零件或小批量生产，而另一些工艺则适合大规模生产。

总体而言，MIG 和 TIG 等手动焊接方法更适合小型作业。获得手动设备和体力劳动的成本相对较低，即使是小批量，每个零件的成本也很合理。

对于批量或批量生产（1,000 多个零件），应考虑其他选项。其中一种选择是点焊；尽管这需要一些手动工作，但它的速度非常快，即使是大批量也能实现高吞吐量，因此它在汽车行业很受欢迎。该过程可以自动化以进一步提高速度。

其他可在工厂规模实现自动化的工艺包括机器人 MIG、激光焊接和电子束焊接。

首选接头设计

根据美国焊接协会 (AWS) 的规定，焊接接头有五种主要类型：对接接头、搭接接头、角接头、T 形接头和边缘接头。不同的焊接工艺可以更好地实现这些特定的接头类型。

下面列出了一些示例流程，尽管熟练的焊工将能够使用大多数流程执行大多数接头设计。

• 对接接头 ：当两块金属在同一平面上边对边连接时，TIG 因其精确的热量控制而表现出色，而当速度比外观更重要时，MIG 和熔断焊则表现出色。
• 搭接接头 ：当两块板材重叠时，可以使用速度更快但精度较低的技术，例如 MIG 和点焊。
• 角接缝 ：当两张板材在拐角处相遇时，TIG 再次表现出色，但也可以使用 MIG 等其他工艺。等离子弧焊是另一种选择。
• T 形接头 ：当一张板材与另一张板材成 90° 形成 T 形时，MIG 和叠焊都是可行的选择。
• 边缘接缝 ：板材在翻边边缘连接，适合 TIG 和缝焊等工艺。

钣金焊接提示和技巧

了解如何焊接钣金需要对所选焊接技术有充分的了解，以及与钣金相关的具体考虑因素（与其他工件形式相比）。虽然关于任何单独的焊接工艺都可以写很长的书，但我们在下面列出了一些有关钣金焊接的关键提示和技巧：

1. 控制火候 ： 热控制是成功焊接的一个核心方面，可以通过不同的方式实现。有些工艺（例如叠焊）允许快速间歇性中断，从而使热量消散；其他热控制策略包括保持快速且一致的行进速度、使用铜散热器或以向下的角度进行焊接。
2. 缺陷预防 ：为了最大限度地减少钣金零件中的焊接缺陷，有助于彻底清洁工件，使用完全干燥的填充材料（最好含有少量氢气），选择与所选方法和材料兼容的保护气体，并精心设计零件及其接头，甚至使用焊接模拟软件来创建完美的焊缝。
3. 减少扭曲 ：焊工可以采用一些策略来最大限度地减少金属板的翘曲。例如，后步焊接或后步焊接是一种技术，涉及焊接接头的短段，然后向后移动以开始下一段，重叠并连接到前一个焊缝。

使用 3ERP 提供专家焊接服务

焊接是一项很难掌握的技能，熟练的焊工可能是劣质和高质量钣金件之间的区别。这就是为什么许多工程师和产品设计师转向 3ERP 提供的专业焊接服务，3ERP 是钣金制造和其他类型小批量制造的专家。

多年来积累的钣金制造经验使我们能够生产从航空航天到消费品等各个行业的零件。我们还可以处理大多数金属板材，包括钢、铝合金和铜合金。

除了我们的钣金焊接服务外，我们还可以处理钣金制造的其他方面，包括许多变形和切割工艺，以及抛光、喷砂、电镀和喷漆等金属精加工程序。

对于您的下一个钣金焊接项目，请向 3ERP 索取报价。

常见问题解答 (FAQ)

什么是钣金焊接？

焊接是一种重型金属板材连接，其中使用热量和填充材料牢固地连接两块金属，将它们熔合成单一结构。

哪种类型的焊接通常用于薄金属？

由于其高精度，TIG 非常适合熔合极薄规格的金属板材。等离子弧焊是薄金属的另一种选择。

焊缝有哪 5 种类型？

根据美国焊接协会 (AWS) 的规定，焊接接头的五种主要类型是对接接头、搭接接头、角接头、T 形接头和边缘接头。接头类型与制造它们的焊接工艺不同。

焊接钣金时如何防止翘曲变形？

可以通过多种方式防止金属板翘曲。重要的步骤包括热量控制（例如，短焊缝或后退）、夹具和夹具的使用以及收缩率的提前预测。

如何将钢与钢焊接？

钢板与钢板之间的焊接可采用多种焊接技术，包括 MIG 焊接和 TIG 焊接。

可以用药芯焊机焊接铝吗？

由于产生大量飞溅，用药芯焊机焊接铝非常困难。 MIG 和 TIG 提供气体保护来防止这种情况发生。

最好的金属板紧固方法是什么？

这取决于所需接头的类型。螺栓和铆钉等紧固件相当牢固并且可以拆卸，这有助于零件维修、拆卸和回收。然而，焊接可以产生坚固、防水且永久的接头，这通常是首选。其他技术包括粘合剂、铆接和卷边，所有这些技术都有其优点和缺点。

钣金焊接操作的安全注意事项有哪些？

焊接安全预防措施包括个人防护装备（头盔、手套、阻燃服）、控制烟雾的适当通风、防火步骤、设备检查和其他危险预防协议。

点焊和缝焊有什么区别？

点焊用于使用电极和压力在重叠的板材之间创建一系列单独的焊点。缝焊将连续的轮式电极滚过接头，形成一条长而密封的水密焊缝。

哪种焊接工艺可以使金属板材达到最干净的表面效果？

TIG 焊接通常会产生最干净、最美观的表面处理，因为在专业焊工的手中，它可以提供精确的控制并最大限度地减少飞溅。当接头装配完美时，熔断焊和激光焊也可以产生非常干净的结果。

不锈钢板可以焊接而不变形吗？

并非如此，但失真可以最小化。不锈钢的导热性能较差，因此脉冲TIG、交错叠焊、散热器和夹紧等技术有助于控制膨胀和收缩。