汽車制造工藝基礎第三章白車身焊接

1、汽車制造工藝基礎第三章白車身焊接焊接是現(xiàn)代機械制造業(yè)中一種必要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛的應用。在汽車零部件的制造中，有點焊、凸焊、縫焊、滾凸焊、焊條電弧焊、CO2氣體保護焊、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焊氣體保護焊。 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)整四個工段。 分拼工段分拼工段負責拼裝前圍、左右側框合前底板； 總拼工段總拼工段負責拼裝后圍和車身； 四門二蓋工段四門二蓋工段負責拼裝左右前后車門、引擎蓋和行李箱蓋； 裝配調(diào)整工段裝配調(diào)整工段則負責前

2、三個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，有點焊、二氧化碳氣體保護焊和釬焊等。 圖3-2 點焊圖3-3 釬焊 二、二、 汽車工業(yè)焊接發(fā)展趨勢汽車工業(yè)焊接發(fā)展趨勢 1 1發(fā)展自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 發(fā)展自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，在焊接方面，主要使用的是點焊機器人和弧焊機器人。圖為點焊機器人工作部位與機器人手臂。 2 2發(fā)展輕便組合式智能自動焊機發(fā)展輕便組合式智能自動焊機 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.電阻焊的熱過程電阻焊的熱過程 點焊時，對焊件的加熱是利用電流直接通過焊件內(nèi)部及焊件間接觸電阻產(chǎn)生的熱量來實現(xiàn)。其關系式為： 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 。3.3.焊點的形成過程焊點

4、的形成過程(1)(1)預壓階段預壓階段 為避免接觸電阻過大而使焊件燒穿或將電極工作表面燒壞，因此，一定要在焊件受到預壓作用后方可通電。（2 2）焊接通電加熱階段）焊接通電加熱階段 預壓階段結束后，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烈地進行再結晶，使焊件通過相互結晶形成共同晶粒，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 當切斷焊接電流后，電極繼續(xù)對焊點進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焊、縫焊（滾焊）和對焊三種。這里只重點介紹點焊。 點焊的接頭形式時搭接

5、。點焊過程原理見圖 。 1.1.點焊的電極點焊的電極 （1 1）純銅電極）純銅電極 紫銅具有良好的導電性和導熱性，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性能和導電性（為純銅的90%），常用來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高的硬度，并有良好的導電性和較好的抗氧化能力，它的使用壽命長，因此被廣泛用于耐熱鋼和不銹鋼的焊接。 2.2.點焊的接頭形式點焊的接頭形式 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.點焊工藝參數(shù)的選擇點焊工藝參數(shù)的選擇 點焊時，主要的工藝參數(shù)有焊接電流、通電時間、電極接觸面積和電極壓力等。常用的低碳鋼點焊工藝參數(shù)見表3-1。 5.5.點焊基本操作點焊基本操作 1）啟動點焊機。 2）在焊件上劃焊點位置線。 3）進行點焊。 4）檢查焊點質(zhì)量。 6.6.點焊時飛濺嚴重，甚至使工件燒穿造成嚴重質(zhì)量事故的原點焊時飛濺嚴重，甚至使工件燒穿造成嚴重質(zhì)量事故的原因因 1）焊接規(guī)范選擇不當。 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、電阻焊的設備三、電阻焊的設備1.1.點焊機的分類點焊機的分類1）按使用的電源不同，可分為工頻點焊機、脈沖點焊機、直流沖擊波點焊機、電容儲能式點焊機以及變頻點焊機等。2）按加壓機構傳動方式的不同，可分為腳踏杠桿式、電動凸輪式、氣壓傳動式、液壓傳動式以及復合式點焊機等。3）按電極的運動形式不同，可分為垂直行程式和圓弧行程式（如圖）。4）按一個焊接周期完成的焊點數(shù)不同，可分為單點式、雙點式和多點式。5）按焊機安裝形式的不同，可分為固定式、移動式或懸掛式。 2.點焊機的主要技術數(shù)據(jù)點焊機的主要技術數(shù)據(jù)常用DN2系列氣壓傳動點焊機技術數(shù)據(jù)見表3-2。3.點焊機常見故障及排除方法點焊機常見故障及排除方

8、法故障特征產(chǎn)生原因排除方法焊接時無焊接電流（1）焊接程序循環(huán)停止；（2）焊接變壓器初級或次級開路（1）檢查時間調(diào)節(jié)器電路；（2）檢查和清潔回路焊接時電極不下降（1）腳踏開關損壞；（2）壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)過低；（3）氣缸機械卡死（1）修理腳踏開關；（2）調(diào)高壓力；（3）拆修氣缸焊件大電流燒穿（1）預壓時間過短；（2）電極下降速度太慢；（3）焊接壓力未加上；（4）上、下電極不對中心；（5）焊件表面不清潔（1）調(diào)節(jié)預壓時間，使其大于電極下降時間；（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.電阻焊機的使用、維護及安全注

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

10、氣體保護焊。2.2.氣體保護焊接特點氣體保護焊接特點 在焊接過程中，保護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，有利于實現(xiàn)機械化和自動化焊接。但氣體保護焊室外作業(yè)須有專門的防風措施，否則會影響氣體保護效果；電弧光輻射較強；焊接設備較復雜。3.3.保護氣體的種類保護氣體的種類 常用的保護氣體主要有：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.氣體保護電弧焊的分類氣體保護電弧焊的分類 根據(jù)電極是否熔化，可分為不熔化極（鎢極）氣體保護焊和熔化極氣體保護焊；按照保護氣體的種類不同

11、可分為氬弧焊、氦弧焊、氫原子焊、二氧化碳氣體保護焊等；按操作方式不同可分為手工、半自動、自動氣體保護焊。 二、二氧化碳氣體保護焊二、二氧化碳氣體保護焊 1. 1. 概述概述 （1）CO2氣體保護焊的焊接過程（2 2）COCO2 2 氣體保護焊的特點氣體保護焊的特點CO2 氣體來源廣，價格低，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，但大電流焊接時飛濺較多，影響焊縫表面成形；CO2 氣體具有較強的氧化性，不能焊接易氧化的有色金屬材料；在焊接中易使合金元素燒損，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.焊接設備焊接設備 CO2 焊接設備 由焊接電源、焊槍、送絲機構、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）送絲機構）送絲機構 CO2 半自動焊地送絲為等速送絲，送絲應均勻平穩(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，目前推絲式送絲機構應用較多。 （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、預熱器、減壓器和流量計等組成 （5 5）控制系統(tǒng)）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的作用是對供氣、 送絲和供電等實行控制。 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）短路過渡顆粒過渡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）焊絲伸出長度）焊絲伸出長度焊絲伸出長度取決于焊絲

14、直徑，一般為焊絲直徑的10倍，且不超過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 氣體流量應根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長度、噴嘴直徑等選擇，過大、過小都會影響保護效果。一般細絲焊接時為615L/mm，粗絲焊接時為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 焊操作技術焊操作技術（1 1）基本操作技術）基本操作技術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方向不同可分為左焊法和右焊法（如圖）。 （4 4）運絲方式）運絲方式運絲方式有直線移動法和橫向擺動法。（5 5）各種位置的焊接操作特點）各種位置的焊接操作特點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，要使電弧偏向厚板，以使兩板受熱均勻。等厚板焊接時焊槍的工作角度為40 o 50 o （與水平板夾角），前傾角為-10o -15o 。當焊腳尺寸不大于5mm時，如圖 中的A所示；當焊腳尺寸大于5mm時，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：橫焊時的工藝參數(shù)與立焊基本相同，焊接電流可比立焊時稍大些。 第四節(jié) 其他焊接技術 一、激光焊接一、激光焊接 激光焊接越來越受到汽車制造廠的重視。圖 為車身正在進行激光焊接。 1.1.激光焊接簡介激光焊接簡介 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，如果焦點接近工件，工件表面會產(chǎn)生極高溫度，在幾毫秒內(nèi)熔化，達到熔化結合的物理變化，也就是起到了點焊的作用，但是焊接的牢固性超過普通的點焊。 激光焊接設備的關鍵激光焊接設備的關鍵是大功率激光器，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。 機器人激光焊系統(tǒng)機器人激光焊系統(tǒng)由激光器、冷卻系統(tǒng)、熱交換器、光纜轉接器、激光電纜、激光加工鏡組和機器人等部分組成。 2.2.激光焊接優(yōu)點激光焊接優(yōu)點 （1）對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）結構功能得到大大提高 （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用激光焊接在車身焊接上的應用 二、凸焊二、凸焊 1. 凸焊的特點與應用 凸焊具有以下優(yōu)點：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；可滿足焊接對邊緣尺寸的要求；可達到與電阻焊相同的焊接強度。 2.凸焊的工藝參數(shù)及要點 凸焊的工藝參數(shù)主要有 電極壓力 焊接時間 焊接電流。 三、螺柱焊三、螺柱焊 一些非承重的車身構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. 螺柱焊機結構 螺柱焊機由螺柱焊槍、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階段。 3.螺柱焊的操作步驟 1）調(diào)整準備 2）運行檢查 3）焊接操作 四、四、 螺母凸焊螺母凸焊 車身上凸焊