汽車制造工藝基礎(chǔ)第三章白車身焊接

1、汽車制造工藝基礎(chǔ)第三章白車身焊接焊接是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中一種必要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛的應(yīng)用。在汽車零部件的制造中，有點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、滾凸焊、焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、氬弧焊、氣焊、釬焊、摩擦焊、電子束焊和激光焊等各種焊接方法。本章主要介紹電阻焊電阻焊和氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊。 第一節(jié) 白車身焊接概述 一、白車身車間 白車身車間有分拼、總拼、四門二蓋分拼、總拼、四門二蓋和裝配調(diào)整裝配調(diào)整四個(gè)工段。 分拼工段分拼工段負(fù)責(zé)拼裝前圍、左右側(cè)框合前底板； 總拼工段總拼工段負(fù)責(zé)拼裝后圍和車身； 四門二蓋工段四門二蓋工段負(fù)責(zé)拼裝左右前后車門、引擎蓋和行李箱蓋； 裝配調(diào)整工段裝配調(diào)整工段則負(fù)責(zé)前

2、三個(gè)工段拼裝的各車身部件的整車裝配調(diào)整工作。 白車身車間的主要生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝有焊接（拼裝）、裝配焊接（拼裝）、裝配和調(diào)整調(diào)整，其中最主要的生產(chǎn)工藝是焊接焊接，有點(diǎn)焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和釬焊等。 圖3-2 點(diǎn)焊圖3-3 釬焊 二、二、 汽車工業(yè)焊接發(fā)展趨勢(shì)汽車工業(yè)焊接發(fā)展趨勢(shì) 1 1發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，在焊接方面，主要使用的是點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人。圖為點(diǎn)焊機(jī)器人工作部位與機(jī)器人手臂。 2 2發(fā)展輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī)發(fā)展輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī) 三、寶馬汽車的焊接流程三、寶馬汽車的焊接流程 第二節(jié)第二節(jié) 電電 阻阻 焊焊 一、電阻焊的焊接原理

3、一、電阻焊的焊接原理1.1.電阻焊的熱過(guò)程電阻焊的熱過(guò)程 點(diǎn)焊時(shí)，對(duì)焊件的加熱是利用電流直接通過(guò)焊件內(nèi)部及焊件間接觸電阻產(chǎn)生的熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)。其關(guān)系式為： 2Rt 式中 Q所產(chǎn)生的熱量（J）； I兩電極之間的電流（A）； R兩電極之間的電阻（）； t通電時(shí)間（s）采用不同的電阻焊方法，兩電極間電阻（采用不同的電阻焊方法，兩電極間電阻（R R）是不同的。如上圖。）是不同的。如上圖。 2.2.接觸電阻接觸電阻 （1）接觸電阻的形成 兩焊件接觸面上存在一定的電阻稱為接觸電阻。如圖 。 （2）影響接觸電阻大小的因素 接觸電阻的大小與電極壓力、材料性質(zhì)、焊件表面狀況以及溫度有關(guān) 。3.3.焊點(diǎn)的形成過(guò)程焊點(diǎn)

4、的形成過(guò)程(1)(1)預(yù)壓階段預(yù)壓階段 為避免接觸電阻過(guò)大而使焊件燒穿或?qū)㈦姌O工作表面燒壞，因此，一定要在焊件受到預(yù)壓作用后方可通電。（2 2）焊接通電加熱階段）焊接通電加熱階段 預(yù)壓階段結(jié)束后，開始通電加熱，在壓力的作用下該處金屬發(fā)生塑性變形，晶粒破碎，在高溫下破碎的晶粒強(qiáng)烈地進(jìn)行再結(jié)晶，使焊件通過(guò)相互結(jié)晶形成共同晶粒，即完成塑性狀態(tài)下的焊接。見圖。(3) (3) 鍛壓（維持）階段鍛壓（維持）階段 當(dāng)切斷焊接電流后，電極繼續(xù)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行擠壓的工序稱為鍛壓。 二、電阻焊的分類二、電阻焊的分類 在工業(yè)中廣泛采用的電阻焊的方法有點(diǎn)焊、縫焊（滾焊）和對(duì)焊三種。這里只重點(diǎn)介紹點(diǎn)焊。 點(diǎn)焊的接頭形式時(shí)搭接

5、。點(diǎn)焊過(guò)程原理見圖 。 1.1.點(diǎn)焊的電極點(diǎn)焊的電極 （1 1）純銅電極）純銅電極 紫銅具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，但由于硬度和屈服極限較低，因此壽命很短。 （2 2）鎘青銅電極）鎘青銅電極 鉻青銅具有較好的力學(xué)性能和導(dǎo)電性（為純銅的90%），常用來(lái)制造焊接黑色金屬的電極和有色金屬電極。 （3 3）鉻青銅電極）鉻青銅電極 鉻青銅電極具有相當(dāng)高的硬度，并有良好的導(dǎo)電性和較好的抗氧化能力，它的使用壽命長(zhǎng)，因此被廣泛用于耐熱鋼和不銹鋼的焊接。 2.2.點(diǎn)焊的接頭形式點(diǎn)焊的接頭形式 3.3.焊件的焊前清理焊件的焊前清理 焊前必須清除焊件表面的油脂、臟物及氧化膜。 清理前，選用有機(jī)溶劑（汽油、丙酮等）或堿

6、性溶液除去焊件表面的油漆、油脂，然后再去除表面的氧化膜，一般可用紗布、銅絲刷或噴砂處理。 4.4.點(diǎn)焊工藝參數(shù)的選擇點(diǎn)焊工藝參數(shù)的選擇 點(diǎn)焊時(shí)，主要的工藝參數(shù)有焊接電流、通電時(shí)間、電極接觸面積和電極壓力等。常用的低碳鋼點(diǎn)焊工藝參數(shù)見表3-1。 5.5.點(diǎn)焊基本操作點(diǎn)焊基本操作 1）啟動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)。 2）在焊件上劃焊點(diǎn)位置線。 3）進(jìn)行點(diǎn)焊。 4）檢查焊點(diǎn)質(zhì)量。 6.6.點(diǎn)焊時(shí)飛濺嚴(yán)重，甚至使工件燒穿造成嚴(yán)重質(zhì)量事故的原點(diǎn)焊時(shí)飛濺嚴(yán)重，甚至使工件燒穿造成嚴(yán)重質(zhì)量事故的原因因 1）焊接規(guī)范選擇不當(dāng)。 2）電極末端形狀不正確，或兩電極有偏差。 3）焊件在兩電極中安放傾斜、焊件表面處理不良或表面污染等。

7、三、電阻焊的設(shè)備三、電阻焊的設(shè)備1.1.點(diǎn)焊機(jī)的分類點(diǎn)焊機(jī)的分類1）按使用的電源不同，可分為工頻點(diǎn)焊機(jī)、脈沖點(diǎn)焊機(jī)、直流沖擊波點(diǎn)焊機(jī)、電容儲(chǔ)能式點(diǎn)焊機(jī)以及變頻點(diǎn)焊機(jī)等。2）按加壓機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的不同，可分為腳踏杠桿式、電動(dòng)凸輪式、氣壓傳動(dòng)式、液壓傳動(dòng)式以及復(fù)合式點(diǎn)焊機(jī)等。3）按電極的運(yùn)動(dòng)形式不同，可分為垂直行程式和圓弧行程式（如圖）。4）按一個(gè)焊接周期完成的焊點(diǎn)數(shù)不同，可分為單點(diǎn)式、雙點(diǎn)式和多點(diǎn)式。5）按焊機(jī)安裝形式的不同，可分為固定式、移動(dòng)式或懸掛式。 2.點(diǎn)焊機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)焊機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)常用DN2系列氣壓傳動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)見表3-2。3.點(diǎn)焊機(jī)常見故障及排除方法點(diǎn)焊機(jī)常見故障及排除方

8、法故障特征產(chǎn)生原因排除方法焊接時(shí)無(wú)焊接電流（1）焊接程序循環(huán)停止；（2）焊接變壓器初級(jí)或次級(jí)開路（1）檢查時(shí)間調(diào)節(jié)器電路；（2）檢查和清潔回路焊接時(shí)電極不下降（1）腳踏開關(guān)損壞；（2）壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)過(guò)低；（3）氣缸機(jī)械卡死（1）修理腳踏開關(guān)；（2）調(diào)高壓力；（3）拆修氣缸焊件大電流燒穿（1）預(yù)壓時(shí)間過(guò)短；（2）電極下降速度太慢；（3）焊接壓力未加上；（4）上、下電極不對(duì)中心；（5）焊件表面不清潔（1）調(diào)節(jié)預(yù)壓時(shí)間，使其大于電極下降時(shí)間；（2）檢查氣閥是否正常，氣缸活塞是否漲緊；（3）檢查電極間距離是否太大，氣路壓力是否正常；（4）校正電極；（5）清理焊件 4.4.電阻焊機(jī)的使用、維護(hù)及安全注

9、意事項(xiàng)電阻焊機(jī)的使用、維護(hù)及安全注意事項(xiàng) 1）焊機(jī)工作前，對(duì)各有關(guān)傳動(dòng)部分加油，保證潤(rùn)滑良好； 2）焊機(jī)通水后方可進(jìn)行操作； 3）要經(jīng)常保持接觸器觸點(diǎn)清潔； 4）電極與焊件接觸處應(yīng)保持光潔，必要時(shí)用細(xì)砂紙磨光； 5）焊后應(yīng)及時(shí)清理焊機(jī)上的飛渣，防止金屬飛渣落入焊接變壓器線圈中發(fā)生短路； 6）焊機(jī)在攝氏零度以下工作完畢后，應(yīng)使用壓縮空氣吹除冷卻管路中的冷卻水。 第三節(jié) CO2氣體保護(hù)焊 一、氣體保護(hù)焊概述一、氣體保護(hù)焊概述 1.1.氣體保護(hù)焊的原理氣體保護(hù)焊的原理 以外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧及焊接區(qū)的電弧焊法，稱為氣體保護(hù)焊。 氣體保護(hù)焊按電極是否熔化可分為兩種：不熔化極氣體保護(hù)焊和熔化極

10、氣體保護(hù)焊。2.2.氣體保護(hù)焊接特點(diǎn)氣體保護(hù)焊接特點(diǎn) 在焊接過(guò)程中，保護(hù)氣體是以一定壓力向外噴射地，不受空間位置地限制，適宜全位置焊接，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化焊接。但氣體保護(hù)焊室外作業(yè)須有專門的防風(fēng)措施，否則會(huì)影響氣體保護(hù)效果；電弧光輻射較強(qiáng)；焊接設(shè)備較復(fù)雜。3.3.保護(hù)氣體的種類保護(hù)氣體的種類 常用的保護(hù)氣體主要有：氬氣（Ar）、氦氣（He）、氫氣（H2）、二氧化碳（CO2）等。既可使用單一氣體，也常采用混合氣體，以提高電弧的穩(wěn)定性，改善焊接效果。 4.4.氣體保護(hù)電弧焊的分類氣體保護(hù)電弧焊的分類 根據(jù)電極是否熔化，可分為不熔化極（鎢極）氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊；按照保護(hù)氣體的種類不同

11、可分為氬弧焊、氦弧焊、氫原子焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等；按操作方式不同可分為手工、半自動(dòng)、自動(dòng)氣體保護(hù)焊。 二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 1. 1. 概述概述 （1）CO2氣體保護(hù)焊的焊接過(guò)程（2 2）COCO2 2 氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)CO2 氣體來(lái)源廣，價(jià)格低，而且焊接耗電少,故成本低,約為手工電弧焊的40%左右；對(duì)鐵銹敏感性小，不易產(chǎn)生氣孔；焊縫含氫量低，抗裂性好；焊接電流密度大，生產(chǎn)率較高，通常比手工電弧含高14倍，但大電流焊接時(shí)飛濺較多，影響焊縫表面成形；CO2 氣體具有較強(qiáng)的氧化性，不能焊接易氧化的有色金屬材料；在焊接中易使合金元素?zé)龘p，還易產(chǎn)生氣孔和飛濺

12、，需在焊絲中加硅、錳等脫氧元素，選用合理的工藝參數(shù)，并保證CO2 氣體的純度，防止產(chǎn)生氣孔。 2.2.焊接設(shè)備焊接設(shè)備 CO2 焊接設(shè)備 由焊接電源、焊槍、送絲機(jī)構(gòu)、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。 （1 1）焊接電源）焊接電源 （2 2）焊槍）焊槍 （3 3）送絲機(jī)構(gòu)）送絲機(jī)構(gòu) CO2 半自動(dòng)焊地送絲為等速送絲，送絲應(yīng)均勻平穩(wěn)。其送絲方式有拉絲式、推絲式和推拉式（如圖3-22所示）三種，目前推絲式送絲機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多。 （4 4）供氣系統(tǒng)）供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)主要由氣瓶、干燥器、預(yù)熱器、減壓器和流量計(jì)等組成 （5 5）控制系統(tǒng)）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的作用是對(duì)供氣、 送絲和供電等實(shí)行控制。 3. 焊接工藝參數(shù)焊

13、接工藝參數(shù)（1）焊絲直徑）焊絲直徑焊絲直徑選擇見表3-4。 焊絲直徑（mm）焊件厚度（mm）焊接位置0.813各種位置1.01.561.22121.66251.6中厚平焊、平角焊（2）焊接電流）焊接電流對(duì)于一定的焊絲直徑，所使用的焊接電流有一定的范圍，見表3-5。 焊絲直徑（mm）焊接電流（A）短路過(guò)渡顆粒過(guò)渡0.8501001502501.0701201503001.2901501603501.61402002005002.0160250350600（3）電弧電壓）電弧電壓見表3-6。（4）焊接速度）焊接速度一般焊接速度在1540m/h。（5）焊絲伸出長(zhǎng)度）焊絲伸出長(zhǎng)度焊絲伸出長(zhǎng)度取決于焊絲

14、直徑，一般為焊絲直徑的10倍，且不超過(guò)15mm。 焊接電流（A）電弧電壓（V）平焊位置立焊和仰焊位置7512018.021.518.019.013017019.523.018.021.018021020.024.018.522.022025021.025.019.023.5（6）CO2 氣體流量氣體流量CO2 氣體流量應(yīng)根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度、噴嘴直徑等選擇，過(guò)大、過(guò)小都會(huì)影響保護(hù)效果。一般細(xì)絲焊接時(shí)為615L/mm，粗絲焊接時(shí)為2030L/mm。（7）電源極性）電源極性為了減少飛濺，保證焊接電弧的穩(wěn)定性，CO2 焊應(yīng)選用直流反接。（8）回路電感值）回路電感值 焊絲直徑（mm）0

15、.81.21.6電感值（mH）0.010.080.100.160.300.704. CO4. CO2 2 焊操作技術(shù)焊操作技術(shù)（1 1）基本操作技術(shù)）基本操作技術(shù)1）引弧。2）熄弧。（2 2）焊縫的連接）焊縫的連接焊縫接頭的連接一般采用退焊法，其操作方法與手工電弧焊相同。（3 3）左焊法和右焊法）左焊法和右焊法CO2 焊的操作方法按焊槍移動(dòng)方向不同可分為左焊法和右焊法（如圖）。 （4 4）運(yùn)絲方式）運(yùn)絲方式運(yùn)絲方式有直線移動(dòng)法和橫向擺動(dòng)法。（5 5）各種位置的焊接操作特點(diǎn)）各種位置的焊接操作特點(diǎn)1）平焊：一般采用左焊法，焊絲前傾角-10o -15o 。2）T形接頭和搭接接頭的焊接：不等厚板的T

16、形接頭平角焊時(shí)，要使電弧偏向厚板，以使兩板受熱均勻。等厚板焊接時(shí)焊槍的工作角度為40 o 50 o （與水平板夾角），前傾角為-10o -15o 。當(dāng)焊腳尺寸不大于5mm時(shí)，如圖 中的A所示；當(dāng)焊腳尺寸大于5mm時(shí)，如圖中的B所示。 3）立焊：CO2 焊的立焊有兩種方式，即向上立焊法和向下立焊法。 4）橫焊：橫焊時(shí)的工藝參數(shù)與立焊基本相同，焊接電流可比立焊時(shí)稍大些。 第四節(jié) 其他焊接技術(shù) 一、激光焊接一、激光焊接 激光焊接越來(lái)越受到汽車制造廠的重視。圖 為車身正在進(jìn)行激光焊接。 1.1.激光焊接簡(jiǎn)介激光焊接簡(jiǎn)介 激光焊接激光焊接采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束，使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光

17、束，如果焦點(diǎn)接近工件，工件表面會(huì)產(chǎn)生極高溫度，在幾毫秒內(nèi)熔化，達(dá)到熔化結(jié)合的物理變化，也就是起到了點(diǎn)焊的作用，但是焊接的牢固性超過(guò)普通的點(diǎn)焊。 激光焊接設(shè)備的關(guān)鍵激光焊接設(shè)備的關(guān)鍵是大功率激光器，主要有兩大類，一類是固體激光器，又稱Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器，又稱CO2激光器。 機(jī)器人激光焊系統(tǒng)機(jī)器人激光焊系統(tǒng)由激光器、冷卻系統(tǒng)、熱交換器、光纜轉(zhuǎn)接器、激光電纜、激光加工鏡組和機(jī)器人等部分組成。 2.2.激光焊接優(yōu)點(diǎn)激光焊接優(yōu)點(diǎn) （1）對(duì)最終車身重量的減輕 （2）減少汽車零部件的數(shù)量 （3）原材料利用率大大提高，廢料大大減少 （4）結(jié)構(gòu)功能得到大大提高 （5）為生產(chǎn)寬體車提供可能 （

18、6）提高焊接速度 3.3.激光焊接在車身焊接上的應(yīng)用激光焊接在車身焊接上的應(yīng)用 二、凸焊二、凸焊 1. 凸焊的特點(diǎn)與應(yīng)用 凸焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：外覆蓋件表面幾乎看不見焊痕；不損壞表面鍍層；焊后不需要后道打磨工序；可滿足焊接對(duì)邊緣尺寸的要求；可達(dá)到與電阻焊相同的焊接強(qiáng)度。 2.凸焊的工藝參數(shù)及要點(diǎn) 凸焊的工藝參數(shù)主要有 電極壓力 焊接時(shí)間 焊接電流。 三、螺柱焊三、螺柱焊 一些非承重的車身構(gòu)件和一些裝飾件就是利用焊接螺柱被裝配在車身上的，如ABS模塊、隔熱板、部分儀表盤、部分塑料件等，此外還包括汽車電氣連接線的綁扎。如圖所示。 1. 螺柱焊機(jī)結(jié)構(gòu) 螺柱焊機(jī)由螺柱焊槍、控制部分、送料器部分、工作部分、電路和氣路組成。 2. 螺柱焊焊接原理 具體分為短路階段、焊接起始階段、焊接階段和浸末階段四個(gè)階段。 3.螺柱焊的操作步驟 1）調(diào)整準(zhǔn)備 2）運(yùn)行檢查 3）焊接操作 四、四、 螺母凸焊螺母凸焊 車身上凸焊