汽車制造工藝基礎(chǔ)第三章白車身焊接

白車身焊接

第三章焊接是現(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和氣體保護(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、四門二蓋和裝配調(diào)整四個工段。分拼工段負(fù)責(zé)拼裝前圍、左右側(cè)框合前底板；總拼工段負(fù)責(zé)拼裝后圍和車身；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)整工段則負(fù)責(zé)前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)工藝有焊接（拼裝）、裝配和調(diào)整，其中最主要的生產(chǎn)工藝是焊接，有點焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和釬焊等。

圖3-2點焊圖3-3釬焊二、汽車工業(yè)焊接發(fā)展趨勢

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)，在焊接方面，主要使用的是點焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人。圖為點焊機(jī)器人工作部位與機(jī)器人手臂。

2．發(fā)展輕便組合式智能自動焊機(jī)

三、寶馬汽車的焊接流程

第二節(jié)電電阻焊一、電阻焊的的焊接原理1.電阻焊的熱過過程點焊時，對焊焊件的加熱是是利用電流直直接通過焊件件內(nèi)部及焊件件間接觸電阻阻產(chǎn)生的熱量量來實現(xiàn)。其其關(guān)系式為：：Q=0.24I2Rt式中Q——所產(chǎn)生的熱量量（J）；I——兩電極之間的的電流（A）；R——兩電極之間的的電阻（Ω）；t——通電時間（s）采用不同的電電阻焊方法，，兩電極間電電阻（R）是不同的。。如上圖。2.接觸電阻（1）接觸電阻的形形成兩焊件接觸面面上存在一定定的電阻稱為為接觸電阻。。如圖。（2）影響接觸電阻阻大小的因素素接觸電阻的大大小與電極壓壓力、材料性性質(zhì)、焊件表表面狀況以及及溫度有關(guān)。。3.焊點的形成過過程(1)預(yù)壓階段為避免接觸電電阻過大而使使焊件燒穿或或?qū)㈦姌O工作作表面燒壞，，因此，一定定要在焊件受受到預(yù)壓作用用后方可通電電。（2）焊接通電加加熱階段預(yù)壓階段結(jié)束束后，開始通通電加熱，在在壓力的作用用下該處金屬屬發(fā)生塑性變變形，晶粒破破碎，在高溫溫下破碎的晶晶粒強烈地進(jìn)進(jìn)行再結(jié)晶，，使焊件通過過相互結(jié)晶形形成共同晶粒粒，即完成塑塑性狀態(tài)下的的焊接。見圖圖。(3)鍛壓（維持））階段當(dāng)切斷焊接電電流后，電極極繼續(xù)對焊點點進(jìn)行擠壓的的工序稱為鍛鍛壓。二、電阻焊的的分類在工業(yè)中廣泛泛采用的電阻阻焊的方法有有點焊、縫焊焊（滾焊）和和對焊三種。。這里只重點點介紹點焊。。點焊的接頭形形式時搭接。。點焊過程原原理見圖。。1.點焊的電極（1）純銅電極紫銅具有良好好的導(dǎo)電性和和導(dǎo)熱性，但但由于硬度和和屈服極限較較低，因此壽壽命很短。（2）鎘青銅電極極鉻青銅銅具有有較好好的力力學(xué)性性能和和導(dǎo)電電性（（為純純銅的的90%），常常用來來制造造焊接接黑色色金屬屬的電電極和和有色色金屬屬電極極。（3）鉻青青銅電電極鉻青銅銅電極極具有有相當(dāng)當(dāng)高的的硬度度，并并有良良好的的導(dǎo)電電性和和較好好的抗抗氧化化能力力，它它的使使用壽壽命長長，因因此被被廣泛泛用于于耐熱熱鋼和和不銹銹鋼的的焊接接。2.點焊的的接頭頭形式式3.焊件的的焊前前清理理焊前必必須清清除焊焊件表表面的的油脂脂、臟臟物及及氧化化膜。。清理前前，選選用有有機(jī)溶溶劑（（汽油油、丙丙酮等等）或或堿性性溶液液除去去焊件件表面面的油油漆、、油脂脂，然然后再再去除除表面面的氧氧化膜膜，一一般可可用紗紗布、、銅絲絲刷或或噴砂砂處理理。4.點焊工工藝參參數(shù)的的選擇擇點焊時時，主主要的的工藝藝參數(shù)數(shù)有焊焊接電電流、、通電電時間間、電電極接接觸面面積和和電極極壓力力等。。常用用的低低碳鋼鋼點焊焊工藝藝參數(shù)數(shù)見表表3-1。5.點焊基基本操操作1）啟動動點焊焊機(jī)。。2）在焊焊件上上劃焊焊點位位置線線。3）進(jìn)行行點焊焊。4）檢查查焊點點質(zhì)量量。6.點焊時時飛濺濺嚴(yán)重重，甚甚至使使工件件燒穿穿造成成嚴(yán)重重質(zhì)量量事故故的原原因1）焊接接規(guī)范范選擇擇不當(dāng)當(dāng)。2）電極極末端端形狀狀不正正確，，或兩兩電極極有偏偏差。。3）焊件件在兩兩電極極中安安放傾傾斜、、焊件件表面面處理理不良良或表表面污污染等等。三、電電阻焊焊的設(shè)設(shè)備1.點焊機(jī)機(jī)的分分類1）按使使用的的電源源不同同，可可分為為工頻頻點焊焊機(jī)、、脈沖沖點焊焊機(jī)、、直流流沖擊擊波點點焊機(jī)機(jī)、電電容儲儲能式式點焊焊機(jī)以以及變變頻點點焊機(jī)機(jī)等。。2）按加加壓機(jī)機(jī)構(gòu)傳傳動方方式的的不同同，可可分為為腳踏踏杠桿桿式、、電動動凸輪輪式、、氣壓壓傳動動式、、液壓壓傳動動式以以及復(fù)復(fù)合式式點焊焊機(jī)等等。3）按電電極的的運動動形式式不同同，可可分為為垂直直行程程式和和圓弧弧行程程式（（如圖圖）。。4）按一一個焊焊接周周期完完成的的焊點點數(shù)不不同，，可分分為單單點式式、雙雙點式式和多多點式式。5）按焊焊機(jī)安安裝形形式的的不同同，可可分為為固定定式、、移動動式或或懸掛掛式。。2.點焊機(jī)機(jī)的主主要技技術(shù)數(shù)數(shù)據(jù)常用DN2系列氣氣壓傳傳動點點焊機(jī)機(jī)技術(shù)術(shù)數(shù)據(jù)據(jù)見表表3-2。3.點焊機(jī)機(jī)常見見故障障及排排除方方法故障特征產(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(guān)損壞；（2）壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)過低；（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(yù)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.電阻焊焊機(jī)的的使用用、維維護(hù)及及安全全注意意事項項1）焊機(jī)機(jī)工作作前，，對各各有關(guān)關(guān)傳動動部分分加油油，保保證潤潤滑良良好；；2）焊機(jī)機(jī)通水水后方方可進(jìn)進(jìn)行操操作；；3）要經(jīng)經(jīng)常保保持接接觸器器觸點點清潔潔；4）電極極與焊焊件接接觸處處應(yīng)保保持光光潔，，必要要時用用細(xì)砂砂紙磨磨光；；5）焊后后應(yīng)及及時清清理焊焊機(jī)上上的飛飛渣，，防止止金屬屬飛渣渣落入入焊接接變壓壓器線線圈中中發(fā)生生短路路；6）焊機(jī)機(jī)在攝攝氏零零度以以下工工作完完畢后后，應(yīng)應(yīng)使用用壓縮縮空氣氣吹除除冷卻卻管路路中的的冷卻卻水。。第三節(jié)節(jié)CO2氣體保保護(hù)焊焊一、氣氣體保保護(hù)焊焊概述述1.氣體保保護(hù)焊焊的原原理以外加加氣體體作為為電弧弧介質(zhì)質(zhì)并保保護(hù)電電弧及及焊接接區(qū)的的電弧弧焊法法，稱稱為氣氣體保保護(hù)焊焊。氣體保保護(hù)焊焊按電電極是是否熔熔化可可分為為兩種種：不不熔化化極氣氣體保保護(hù)焊焊和熔熔化極極氣體體保護(hù)護(hù)焊。。2.氣體保保護(hù)焊焊接特特點在焊接接過程程中，，保護(hù)護(hù)氣體體是以以一定定壓力力向外外噴射射地，，不受受空間間位置置地限限制，，適宜宜全位位置焊焊接，，有利利于實實現(xiàn)機(jī)機(jī)械化化和自自動化化焊接接。但但氣體體保護(hù)護(hù)焊室室外作作業(yè)須須有專專門的的防風(fēng)風(fēng)措施施，否否則會會影響響氣體體保護(hù)護(hù)效果果；電電弧光光輻射射較強強；焊焊接設(shè)設(shè)備較較復(fù)雜雜。3.保護(hù)氣氣體的的種類類常用的的保護(hù)護(hù)氣體體主要要有：：氬氣氣（Ar）、氦氦氣（（He）、氫氫氣（（H2）、二二氧化化碳（（CO2）等。。既可可使用用單一一氣體體，也也常采采用混混合氣氣體，，以提提高電電弧的的穩(wěn)定定性，，改善善焊接接效果果。4.氣體體保保護(hù)護(hù)電電弧弧焊焊的的分分類類根據(jù)據(jù)電電極極是是否否熔熔化化，，可可分分為為不不熔熔化化極極（（鎢鎢極極））氣氣體體保保護(hù)護(hù)焊焊和和熔熔化化極極氣氣體體保保護(hù)護(hù)焊焊；；按按照照保保護(hù)護(hù)氣氣體體的的種種類類不不同同可可分分為為氬氬弧弧焊焊、、氦氦弧弧焊焊、、氫氫原原子子焊焊、、二二氧氧化化碳碳?xì)鈿怏w體保保護(hù)護(hù)焊焊等等；；按按操操作作方方式式不不同同可可分分為為手手工工、、半半自自動動、、自自動動氣氣體體保保護(hù)護(hù)焊焊。。二、、二二氧氧化化碳碳?xì)鈿怏w體保保護(hù)護(hù)焊焊1.概述述（1）CO2氣體體保保護(hù)護(hù)焊焊的的焊焊接接過過程程（2）CO2氣體體保保護(hù)護(hù)焊焊的的特特點點CO2氣體體來來源源廣廣，，價價格格低低，，而而且且焊焊接接耗耗電電少少,故成成本本低低,約為為手手工工電電弧弧焊焊的的40%左右右；；對鐵鐵銹銹敏敏感感性性小小，，不不易易產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣孔孔；；焊縫縫含含氫氫量量低低，，抗抗裂裂性性好好；；焊接接電電流流密密度度大大，，生生產(chǎn)產(chǎn)率率較較高高，，通通常常比比手手工工電電弧弧含含高高1～4倍，，但但大大電電流流焊焊接接時時飛飛濺濺較較多多，，影影響響焊焊縫縫表表面面成成形形；；CO2氣體體具具有有較較強強的的氧氧化化性性，，不不能能焊焊接接易易氧氧化化的的有有色色金金屬屬材材料料；；在焊焊接接中中易易使使合合金金元元素素?zé)裏龘p損，，還還易易產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣孔孔和和飛飛濺濺，，需需在在焊焊絲絲中中加加硅硅、、錳錳等等脫脫氧氧元元素素，，選選用用合合理理的的工工藝藝參參數(shù)數(shù)，，并并保保證證CO2氣體體的的純純度度，，防防止止產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣孔孔。。2.焊接接設(shè)設(shè)備備CO2焊接接設(shè)設(shè)備備由焊焊接接電電源源、、焊焊槍槍、、送送絲絲機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)、、供供氣氣系系統(tǒng)統(tǒng)、、控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)等等組組成成。。（1）焊接電電源（2）焊槍（3）送絲機(jī)機(jī)構(gòu)CO2半自動焊焊地送絲絲為等速速送絲，，送絲應(yīng)應(yīng)均勻平平穩(wěn)。其其送絲方方式有拉拉絲式、、推絲式式和推拉拉式（如如圖3-22所示）三三種，目目前推絲絲式送絲絲機(jī)構(gòu)應(yīng)應(yīng)用較多多。（4）供氣系系統(tǒng)供氣系統(tǒng)統(tǒng)主要由由氣瓶、、干燥器器、預(yù)熱熱器、減減壓器和和流量計計等組成成（5）控制系系統(tǒng)控制系統(tǒng)統(tǒng)的作用用是對供供氣、送絲和供供電等實實行控制制。3.焊接工藝藝參數(shù)（1）焊絲直直徑焊絲直徑徑選擇見見表3-4。焊絲直徑（mm）焊件厚度（mm）焊接位置0.81～3各種位置1.01.5～61.22～121.66～25≥1.6中厚平焊、平角焊（2）焊接電電流對于一定定的焊絲絲直徑，，所使用用的焊接接電流有有一定的的范圍，，見表3-5。焊絲直徑（mm）焊接電流（A）短路過渡顆粒過渡0.850～100150～2501.070～120150～3001.290～150160～3501.6140～200200～5002.0160～250350～600（3）電弧電電壓見表3-6。（4）焊接速速度一般焊接接速度在在15～40m/h。（5）焊絲伸伸出長度度焊絲伸出出長度取取決于焊焊絲直徑徑，一般般為焊絲絲直徑的的10倍，且不不超過15mm。焊接電流（A）電弧電壓（V）平焊位置立焊和仰焊位置75～12018.0～21.518.0～19.0130～17019.5～23.018.0～21.0180～21020.0～24.018.5～22.0220～25021.0～25.019.0～23.5（6）CO2氣體流量量CO2氣體流量量應(yīng)根據(jù)據(jù)焊接電電流、焊焊接速度度、焊絲絲伸出長長度、噴噴嘴直徑徑等選擇擇，過大大、過小小都會影影響保護(hù)護(hù)效果。。一般細(xì)細(xì)絲焊接接時為6~15L/mm，粗絲焊焊接時為為20~30L/mm。（7）電源極極性為了減少少飛濺，，保證焊焊接電弧弧的穩(wěn)定定性，CO2焊應(yīng)選用用直流反反接。（8）回路電電感值焊絲直徑（mm）0.81.21.6電感值（mH）0.01～0.080.10～0.160.30～0.704.CO2焊操作技技術(shù)（1）基本操操作技術(shù)術(shù)1）引弧。。2）熄弧。。（2）焊縫的的連接焊縫接頭頭的連接接一般采采用退焊焊法，其其操作方方法與手手工電弧弧焊相同同。（3）左焊法法和右焊焊法CO2焊的操作作方法按按焊槍移移動方向向不同可可分為左左焊法和和右焊法法（如圖圖）。（4）運絲方方式運絲方式式有直線線移動法法和橫向向擺動法法。（5）各種位位置的焊焊接操作作特點1）平焊：：一般采采用左焊焊法，焊焊絲前傾傾角-10o～-15o。2）T形接頭和和搭接接接頭的焊焊接：不不等厚板板的T形接頭平平角焊時時，要使使電弧偏偏向厚板板，以使使兩板受受熱均勻勻。等厚厚板焊接接時焊槍槍的工作作角度為為40o～50o（與水平平板夾角角），前前傾角為為-10o～-15o。當(dāng)焊腳腳尺寸不不大于5mm時，如圖圖中的A所示；當(dāng)當(dāng)焊腳尺尺寸大于于5mm時，如圖中的的B所示。3）立焊：CO2焊的立焊有兩兩種方式，即即向上立焊法法和向下立焊焊法。4）橫焊：橫焊焊時的工藝參參數(shù)與立焊基基本相同，焊焊接電流可比比立焊時稍大大些。第四節(jié)其其他焊接技技術(shù)一、激光焊接接激光焊接越來來越受到汽車車制造廠的重重視。圖為車身正在進(jìn)進(jìn)行激光焊接接。1.激光焊接簡介介激光焊接采用偏光鏡反反射激光產(chǎn)生生的光束，使使其集中在聚聚焦裝置中產(chǎn)產(chǎn)生巨大能量量的光束，如如果焦點接近近工件，工件件表面會產(chǎn)生生極高溫度，，在幾毫秒內(nèi)內(nèi)熔化，達(dá)到到熔化結(jié)合的的物理變化，，也就是起到到了點焊的作作用，但是焊焊接的牢固性性超過普通的的點焊。激光焊接設(shè)備備的關(guān)鍵是大功率激光光器，主要有有兩大類，一一類是固體激激光器，又稱稱Nd:YAG激光器。另一一類是氣體激激光器，又稱稱CO2激光器。機(jī)器人激光焊焊系統(tǒng)由激光器、冷冷卻系統(tǒng)、熱熱交換器、光光纜轉(zhuǎn)接器、、激光電纜、、激光加工鏡鏡組和機(jī)器人人等部分組成成。2.激光焊接優(yōu)點點（1）對最終車身身重量的減輕輕（2）減少汽車零零部件的數(shù)量量（3）原材料利用用率大大提高高，廢料大大大減少（4）結(jié)構(gòu)功能得得到大大提高高（5）為生產(chǎn)寬體體車提供可能能（6）提高焊接速速度3.激光焊接在車車身焊接上的的應(yīng)用二、凸焊1.凸焊的特點與與應(yīng)用凸焊具有以下下優(yōu)點：外覆覆蓋件表面幾幾乎看不見焊焊痕；不損壞壞表面鍍層；；焊后不需要要后道打磨工工序；可滿足足焊接對邊緣緣尺寸的