汽车焊接新技术概述(ppt 74页).ppt

汽车焊接新技术，兴亚哲长安大学材料学院2009.06.18，主要内容，汽车焊接技术概述电阻焊、弧焊和特殊焊接机器人、焊接数值模拟、车身焊接工艺的虚拟设计，以及焊接新材料汽车制造中焊接新技术节能电阻焊、气体保护焊、激光焊接、激光电弧复合焊接等汽车制造行业的焊接发展趋势，以及通过操作本身和操作之间的接触面直接流动电流，在将工件部分加热到高塑性状态或熔化状态的同时完成的电阻焊的主要特征如下： (1)电压低、电流大(数千数千万a)，完成一个焊接接头的时间很短(0.01几秒)，生产效率高，汽车焊接技术概述、电阻焊焊接(取决于接头形式)(1)点焊(2)对接焊(2)点焊主要用于薄板焊接。点焊，适用于汽车制造：包括车身地板、侧面周长、框架、屋顶、门和车身组件等部分的汽车车身焊接场。据统计，每个车身约有5000多个电阻点焊接头。汽车焊接技术概述，点焊工艺，汽车焊接技术概述，点焊工艺：(1)预压，确保工件接触良好，(2)通电，焊接部熔化的核和塑料环，(3)静电压力，熔化的核持续压力，冷却晶体，致密，不收缩，产生裂纹的焊料、汽车焊接技术概述、缝焊、缝焊工艺类似于点焊，不同之处在于车轮压力焊接部通过旋转圆盘形辊电极(而不是柱状电极)将钎焊零件组装成搭接或对接接头，并将其放置在两个车轮电极之间，而车轮压力焊接部通过旋转、连续或间歇过帐形成一个连续焊接的电阻焊接方法。在汽车生产中主要用于密封焊接或点焊工件。在特殊形式的点焊(如水箱、油盘、消声器、减震器头、车身顶部飞檐等)中，使用零件原始表面倒角、底部或预制凸台施加压力和通过电流在凸台上焊接的电阻焊接方法。在凸面熔接中，接合一次可以形成一个或多个熔胶。汽车生产时主要用于车身配件、减震器系统、制动蹄等。汽车焊接技术概述、对接焊缝、电阻对接焊缝是将钎焊组装成对接接头，使端面紧密，使用电阻热加热到塑性状态，然后关闭电源，快速应用锻造力，完成焊接的方法。电阻对焊主要用于截面简单、直径或边长度小于20mm、强度要求不太高的焊接件。闪光对焊是将焊接部组装成对接接头，打开电源，使端面逐渐接近局部接触，使用电阻热加热这些接触点，根据高电流作用产生闪光，熔化金属直到端面在一定深度范围内达到预定温度，关闭电源，快速应用顶锻力完成焊接的方法。汽车焊接技术概述、闪光对焊的接头质量优于电阻焊，焊接机械特性堪比母材，焊接前无需清理接头的预焊表面。闪光对焊通常用于重要的焊接件焊接。可以焊接相同的金属，也可以焊接异种金属。您可以熔接0.01mm线材或20000mm金属条和轮廓。汽车的对接焊缝主要用于钢圈、排放阀拉杆等，对接焊接工艺图、汽车焊接技术概述，(1)在熔核形成过程中总是被塑料环包围，熔化金属与空气隔离，冶金工艺简单。(2)加热时间短，热量集中，热影响面积小，变形和应力小，一般不需要安排焊后校正和热处理工艺。(3)不需要填充焊接成本低的氧、乙炔、氢等焊接材料，也不需要填充导线、电极等。(4)操作简单，机械化和自动化容易，改善了劳动条件。(5)高生产率、无噪音和有害气体，可在批量生产时与其他制造工艺配合编制在装配线上。但是闪光对焊必须因火花飞溅而隔离。电阻焊接的优点：汽车焊接技术概述，电阻焊接的缺点：(1)还缺乏可靠的无损检测方法。焊接质量可以通过工艺样品和工件的破坏测试来检验，只有多种监控技术才能保证。(2)点、缝合线的搭接接头不仅增加了零部件的重量，而且在两板式焊接熔核周围形成了角度，接头的抗拉强度和疲劳强度都很低。(3)设备功率高，机械化，自动化程度高，设备成本高，维修困难，电力大的单相交流焊机不利于电网平衡运行。汽车焊接技术概述，弧焊(CO2气体保护焊、氩弧焊、弧焊等)，(1)CO2气体保护弧焊主体蒙皮、卡箱、后轴、框架、梁后桥壳、传动轴、液压缸等。(2)氩弧焊-油盘，用于铝合金零件。(3)电极弧焊-支架、框架、备胎框架和其他厚板部件。(4)埋弧焊半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等。在汽车制造中的应用，汽车焊接技术概述，特殊焊接(摩擦焊、电子束焊接、激光焊接、氧乙炔焊接和钎焊)，现代定义：压力下焊接零件的摩擦界面及其环境温度，降低材料的应变阻力，增加塑料，界面氧化膜粉碎，材料的塑性流变，界面，汽车焊接技术概述，摩擦焊接一般由a，机械能转化为热四个阶段组成；b、材料塑性变形；c、热塑性锻造压力；d，分子间扩散再结晶。焊接与传统焊接相比，存在最大的差异。在焊接过程中，为了获取能量，提高正在焊接的金属的温度是不会到达熔点的。即金属是以热塑性状态实现的锻造状态固相连接。汽车焊接技术概述，现有焊接焊接，摩擦焊接优点：(1)焊接连接质量达到焊接强度和基体材料等强度；(2)焊接效率高，质量稳定，一致性好；(3)能实现异种材料焊接等。摩擦焊技术已发展到多种类型，包括惯性摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊、轨道摩擦焊、搅拌摩擦焊等。汽车焊接技术概述，搅拌摩擦焊接(FSW):1991年，英国焊接研究所发明，具有特殊凸肩和销凸的圆柱搅拌头慢慢插入焊接工件的旋转，搅拌头和焊接材料之间的摩擦剪切电阻引起摩擦热的机械力和摩擦热作用的搅拌头在相邻区域使材料热塑性塑料化(焊接温度一般不超过焊接材料的熔点)，汽车焊接技术概述，FSW的优点，(1)适合自动化和机器人操作，(2)适合连接铝、铜、镁、锌等有色金属材料，(3)高效、节能、环保，(4)镁合金，(4)(2)焊接时机械力大，焊接设备要牢固；(3)与弧焊相比，焊接工作缺乏灵活性。(4)不能实现线材焊接。，汽车焊接技术概述，电子束焊接，电子束焊接：加速和聚焦电子束焊接真空或非真空环境下的钎焊产生的热。汽车焊接技术概述，(2)热集中，热效率高，焊接困难的常用熔化焊接方法特殊耐火金属、热敏感金属和异种金属；(3)能精确控制电子束焊接参数，焊接时参数的重复性和稳定性好。(4)真空电子束焊接排除了大气中有害气体(氢和氧)对熔化金属的影响，因此，对金属的化学成分进行纯净熔化，提高焊接质量，对活性金属物质和真空熔化的高纯金属的焊接非常有利。电子束焊接主要用于车身框架结构的焊接，如汽车的齿轮组合体、变速器外壳焊接、汽车焊接技术概述、激光焊接、激光焊接主要用于顶侧主体焊接、变速器齿轮、气门挺杆、门铰链等。汽车焊接技术概述，第二个机器人焊接，焊接数值模拟，主体焊接工艺的虚拟设计和焊接新材料，(a)机器人焊接，焊接机器人，焊接机器人的特点：(1)主体独立，运动自由度，程序变更灵活性，高自动化水平，高灵活性，(1)东风商用车车身厂第六焊接车间装配线配备了6台点焊机器人和3台自动焊机；(2) faw车身厂10万台新产品驾驶室主焊线使用21台点焊机器人，点焊自动化率达95%。国内应用实例：(3)东风车身厂6万台新型盖车装配线，采用10台点焊机器人，1台自动焊机，点焊自动化率小于60%。焊接机器人、焊接机器人、焊接生产线、焊接机器人、集成焊接机器人、国内焊接机器人应用中的缺陷：(1)点焊机器人中安装的焊接钳是气动焊接钳，焊接时冲击大，(2)工件的重复精度不好，电极在法兰边缘时焊接钳容易滑动，(1)焊接钳在国外，机器人钳逐渐采用伺服焊接钳，焊接时冲击小，控制精确，提高焊接质量。关键在于，作为机器人电阻焊接领域的最新应用技术，焊接机器人、伺服焊接钳可以同时使用现有的气体(液体)缸和AC/DC伺服电动机作为焊接钳螺丝刀。(3)自动补偿电极磨损，(2)提高焊接夹具开闭速度和电极压力稳定性，(4)提高焊点质量和生产率，延长电极寿命，焊接机器人，(2)焊接数值模拟，焊接接头，焊接数值模拟的优点：焊接数值模拟，利用数值模拟技术，可以经济、快速地模拟准确的工艺计划。国内，大学进一步研究了焊接结构的数值模拟技术，提出了一些成功的应用案例。开发焊接数值模拟软件：常用软件：ANSYS和SYSWELD等，2000年大坂大学联合科学研究所提出了投入20亿日元(2000万美元)开发“高效安全的焊接技术”的国家课题。为了开发用户界面友好、高效、安全的焊接计算机系统，同时提供焊接过程模拟程序、焊接中区域组织预测程序和变形预测程序三个完善的模拟程序，英国焊接研究所开发了结构化定义预测系统(SDPS)，用于预测复杂结构的焊接变形。，焊接数值模拟，软件特征：(1)在设计早期计划阶段，可以评估和控制焊接过程中常见的变形；(2)大大减少制造时间，降低生产成本；最新WELDPLANNER软件、开发公司和上市时间：法国ESI集团2009年1月12日；(3)高度简化应用WELDPLANNER程序可以使不了解有限元模拟或对该技术知之甚少的人更好地了解焊接引起的变形，所有工作只需要一天的培训，就能熟练使用该方案，焊接数值模拟(4)更有效率。包括在组合之间快速建立或自动寻找焊接。自动轻松定义焊接顺序。有典型的工业设备条件。各种结果变形的显示。(5)降低成本。您可以在不到一天的时间内控制复杂焊接中发生的变形，从而在测试周期和变形修补过程中节省大量成本。可以潜在地节省一到两个测试周期。也就是说，每个部件可以节省约1万至2万欧元，发布和销售WELDPLANNER软件，了解焊接数值模拟(c)主体焊接工艺的虚拟设计、主体焊接工艺设计的关键：产品的工艺块、焊接工厂布局和工作单元布局优化、工艺对产品的影响和工艺之间的相关性。确认所需设备数量和自动化设备的要求。计算生产面积和所需的工人人数。焊接线机器人、自动化设备和人体任务的模拟分析、虚拟设计的模拟软件(DELMIA)简介、开发公司：法国daso，车身焊接的虚拟设计，软件名称：DELMIA，digitalenterpriseleanmanufacturing 通用卡车公司将delmia软件开发公司作为唯一的数字制造解决方案提供商，CIMS在computerintegratedxmanufacturingsystems的缩写计算机集成制造系统(2)上海交通大学CIMS研究所应用delmia软件也在上海大众汽车厂生产线技术创新项目中取得了良好的效果。车身装配焊接的虚拟设计，(4)汽车焊接新材料、镀锌钢板、镀锌钢板的最有希望的焊接方法是激光焊接、防腐机制、高强度钢板、汽车焊接新材料、汽车焊接强度检查、焊接无损检查：工人按照规定的频率首先清洁焊点数量和外观质量符合规定，然后按照规定检查特殊凿子3，焊缝断裂检查：使用液压张力钳或气动凿子撕裂产品的所有焊点，检查撕裂孔是否弯曲，不允许的焊缝裂纹等缺陷，确保焊缝芯尺寸符合要求。最后，记录检查结果。需要经过专门训练的检查员。超声波技术检查：需要经过专门训练的检查人员。，第三节汽车制造中的新焊接技术，(a)节能电阻焊和质量管理，电阻焊机很多50Hz单相交流电源使用，汽车制造中的新焊接技术，逆变焊机焊接技术，优点：焊接性能好，动态反应速度快，效率高，功能强，容易焊接机械化和自动化，应用： 在汽车制造中，开发了新的焊接技术，日本采用数值计算焊接直径在线自适应控制技术的点焊质量控制方法(点焊部件的发热取决于温度变化，预测能否确保点焊质量的焊接直径，从而稳定、可靠、减少焊接油炸，延长电极寿命)。 但是该方法计算量大，对设备的投资一次增加。焊接过程监控质量管理技术的开发和应用现状，开发