车辆制造与维修(第四章)

1、车辆制造与维修1第一节第一节 车体钢结构制造中的焊接工艺车体钢结构制造中的焊接工艺第二节第二节 车体钢结构的焊接变形车体钢结构的焊接变形第三节第三节 装配装配-焊接夹具焊接夹具第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修2第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺第一节第一节 车体钢结构制造中的焊接工艺车体钢结构制造中的焊接工艺一、常用的焊接方法与焊接新技术一、常用的焊接方法与焊接新技术焊接焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子（或分子）间结合离的固态物体产生原子（或分子）间结合力而连接成

2、一体的连接方法力而连接成一体的连接方法车辆制造与维修3第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺1. 常用焊接方法常用焊接方法手弧焊手弧焊埋弧焊埋弧焊CO2电弧焊电弧焊电阻焊电阻焊钨极氩弧焊钨极氩弧焊(TIG)熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊(MIG)车辆制造与维修4第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺2. 焊接新技术焊接新技术国外改善高强度钢低氢焊条的新举措国外改善高强度钢低氢焊条的新举措防止氢裂防止氢裂:焊接方法、焊接方法、焊接材料焊接材料、焊前预热、焊前预热、焊后处理焊后处理混合气体保护焊混合气体保护焊CO2+O2 CO2+Ar Ar+He低压电弧对

3、焊低压电弧对焊车辆制造与维修5第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺由由MIG焊开发出来的焊接新工艺焊开发出来的焊接新工艺 大电流大电流MIG焊焊细焊丝细焊丝MIG焊焊等离子等离子MIG焊焊3. 焊接设备焊接设备微机控制焊缝自动跟踪系统微机控制焊缝自动跟踪系统新型焊接电源设备新型焊接电源设备焊接机器人焊接机器人车辆制造与维修6第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修7第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修8第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修9第四章第四章

4、车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺二、二、 焊接结构合理性分析焊接结构合理性分析1. 焊接结构的主要特点焊接结构的主要特点焊接接头的整体性焊接接头的整体性焊接结构有较大的焊接应力和变形焊接结构有较大的焊接应力和变形焊接结构的应力集中变化范围大焊接结构的应力集中变化范围大2. 常用的焊接接头形式常用的焊接接头形式对接、搭接、丁字接、角接对接、搭接、丁字接、角接车辆制造与维修10第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修11第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修12第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构

5、的装配焊接工艺3. 焊接结构合理性分析焊接结构合理性分析坡口的选择坡口的选择合理地确定焊缝尺寸合理地确定焊缝尺寸合理地布置焊缝合理地布置焊缝避免焊缝过分集中避免焊缝过分集中焊缝对称布置焊缝对称布置焊接接头避免焊接接头避免应力最高位置应力最高位置避免弯曲力矩及应力集中避免弯曲力矩及应力集中远离远离结构孔结构孔搭接时留排污口搭接时留排污口焊接接头应考虑焊接方法的特点焊接接头应考虑焊接方法的特点焊接结构应保证可焊性焊接结构应保证可焊性车辆制造与维修13第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修14第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造

6、与维修15第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修16第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修17第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修18第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修19第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修204. 焊接接头静强度计算焊接接头静强度计算 工作焊缝和联系焊缝工作焊缝和联系焊缝 焊接接头强度计算的假设焊接接头强度计算的假设 电弧焊接接头的静强度计算电弧焊接接头的静强度计算第四章第四章

7、车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修21第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修22第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修23第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修24车辆制造与维修25第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修26第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修27第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配

8、焊接工艺三、不锈钢焊接工艺特点三、不锈钢焊接工艺特点（一）不锈钢的基本知识：不锈钢是在普通碳素钢的基础上，（一）不锈钢的基本知识：不锈钢是在普通碳素钢的基础上，加入一组铬的质量分数大于加入一组铬的质量分数大于12%合金元素的钢材。合金元素的钢材。1、不锈钢的种类：普通（一般）不锈钢、耐蚀钢。、不锈钢的种类：普通（一般）不锈钢、耐蚀钢。通常以金相组织进行分类：通常以金相组织进行分类：F、M、A、A-F、A-M、PH等等2、不锈钢的化学成分：、不锈钢的化学成分：3、不锈钢的物理性能：、不锈钢的物理性能：高的电阻率，约为碳钢的高的电阻率，约为碳钢的5倍；倍；大的线膨胀系数，比碳钢大大的线膨胀系数，比

9、碳钢大40%，并随温度的升高相应，并随温度的升高相应提高；提高；低的热导率，约为碳钢的低的热导率，约为碳钢的1/3。第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺4、不锈钢的力学性能：、不锈钢的力学性能： A型综合性能最好，抗拉强度、屈服极型综合性能最好，抗拉强度、屈服极限和硬度，随着温度的降低而升高；塑限和硬度，随着温度的降低而升高；塑性随温度降低而减小。性随温度降低而减小。5、不锈钢的耐热性能、不锈钢的耐热性能6、不锈钢的耐蚀性能、不锈钢的耐蚀性能第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺（二）不锈钢的焊接特点（二）不锈钢的焊接特点1、铁素体型不锈钢的焊

10、接特点、铁素体型不锈钢的焊接特点u焊接接头的晶间腐蚀；焊接接头的晶间腐蚀；u焊接接头的脆化；焊接接头的脆化；高温加热引起的脆性高温加热引起的脆性相脆性相脆性475脆性脆性局部马氏体引起的脆性局部马氏体引起的脆性第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺u铁素体型不锈钢的焊接工艺原则：铁素体型不锈钢的焊接工艺原则：焊前预热焊前预热焊后热处理焊后热处理采用小的热输入采用小的热输入第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺2、马氏体型不锈钢的焊接特点、马氏体型不锈钢的焊接特点u焊接接头的冷裂纹焊接接头的冷裂纹u马氏体型不锈钢的焊接工艺原则马氏体型不锈钢的焊接工

11、艺原则预热温度的选择预热温度的选择焊后回火热处理和后热处理焊后回火热处理和后热处理调制热处理调制热处理焊接方法的选择焊接方法的选择第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺3、奥氏体型不锈钢的焊接特点、奥氏体型不锈钢的焊接特点u焊接接头的热裂纹焊接接头的热裂纹原因：原因：焊缝金属凝固期间存在较大的焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力；拉应力；方向性强的焊缝柱状晶组织，方向性强的焊缝柱状晶组织，有利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层有利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成；的形成；奥氏体钢的品种多，母材及奥氏体钢的品种多，母材及焊缝的合金组成比较复杂。焊缝的合金组成比较复杂。第四章第

12、四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺避免奥氏体不锈钢焊接热裂纹的途径：避免奥氏体不锈钢焊接热裂纹的途径：冶金措施：冶金措施：焊缝金属中添加一定数焊缝金属中添加一定数量的铁素体组织，使焊缝成为量的铁素体组织，使焊缝成为A-F双相组双相组织，能有效防止焊接热裂纹的产生；织，能有效防止焊接热裂纹的产生；控制焊缝金属的铬镍比（控制焊缝金属的铬镍比（2.3-3.2）；）；在焊缝金属中严格限制在焊缝金属中严格限制B、S、P、 Se等等有害元素的含量。有害元素的含量。第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺工艺措施：工艺措施：采用适当焊接接口或焊接采用适当焊接接口或焊

13、接方法；方法；尽量选用低氢型焊条和无氧焊尽量选用低氢型焊条和无氧焊剂；剂；焊接参数应选用小的热输入（小焊接参数应选用小的热输入（小电流快速焊；电流快速焊；选用合理的焊接结构；选用合理的焊接结构；收弧慢且要设法填满焊坑。收弧慢且要设法填满焊坑。第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺u相导致的脆化相导致的脆化u焊接变形与收缩焊接变形与收缩u焊接接头的晶间腐蚀焊接接头的晶间腐蚀原因原因耐晶间腐蚀的热处理原理耐晶间腐蚀的热处理原理第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺影响焊接接头晶间腐蚀的因素影响焊接接头晶间腐蚀的因素 受热温度和时间的影响受热温度和时间

14、的影响 焊接条件的影响焊接条件的影响 焊后处理参数的影响焊后处理参数的影响 焊缝金属的晶间腐蚀焊缝金属的晶间腐蚀第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺防止焊接接头产生晶间腐蚀的措施防止焊接接头产生晶间腐蚀的措施 工艺措施：工艺措施：选用适当的焊接方法选用适当的焊接方法合理制合理制定工艺参数定工艺参数操作方面操作方面强制焊区快速冷却强制焊区快速冷却进行稳定化处理或固溶处理进行稳定化处理或固溶处理 冶金措施：冶金措施：使焊缝具有使焊缝具有A-F双相组织双相组织在在焊缝金属中渗入比铬更容易与碳结合的稳定元焊缝金属中渗入比铬更容易与碳结合的稳定元素，如钛、铌、钽等素，如钛、铌、

15、钽等尽量降低焊缝中碳含量尽量降低焊缝中碳含量第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺u焊接接头的应力腐蚀焊接接头的应力腐蚀腐蚀机理腐蚀机理应力腐蚀断裂条件应力腐蚀断裂条件应力腐蚀断裂特征应力腐蚀断裂特征防止应力腐蚀断裂的途径防止应力腐蚀断裂的途径第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺4、奥氏体、奥氏体-铁素体型不锈钢的焊接特点铁素体型不锈钢的焊接特点第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺（三）不锈钢焊接用焊接材料及辅助器材（三）不锈钢焊接用焊接材料及辅助器材1、不锈钢焊接用焊条与焊丝、不锈钢焊接用焊条与焊丝2、不锈钢埋弧焊用

16、焊剂、不锈钢埋弧焊用焊剂3、不锈钢焊接、不锈钢焊接第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺（四）奥氏体不锈钢的焊接（四）奥氏体不锈钢的焊接1、焊条电弧焊、焊条电弧焊2、埋弧焊、埋弧焊3、气体保护焊、气体保护焊4、高能焊、高能焊5、焊接工程实例、焊接工程实例第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺（五）不锈钢焊接产品制造过程中的质量（五）不锈钢焊接产品制造过程中的质量控制控制1、提高焊工素质、提高焊工素质2、材料的质量控制、材料的质量控制3、加工过程中的质量控制、加工过程中的质量控制4、焊后成品的质量控制、焊后成品的质量控制车辆制造与维修44四、铝型材

17、焊接工艺特点四、铝型材焊接工艺特点1. 铝合金的种类：形铝、铸铝铝合金的种类：形铝、铸铝2. 铝合金的焊接特性铝合金的焊接特性u 强氧化能力强氧化能力u 高热导率和电导率：高热导率和电导率：4倍倍u 容易形成热裂纹：膨胀系数大容易形成热裂纹：膨胀系数大第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修45u 容易形成气孔：吸氢容易形成气孔：吸氢u 高温下强度和塑性低：需夹具与垫板高温下强度和塑性低：需夹具与垫板u 合金元素的蒸发与烧损：合金元素的蒸发与烧损：Mg、Zn烧损烧损u 无色泽变化：操作难无色泽变化：操作难3. 铝型材的坡口形式铝型材的坡口形式第四章第四章 车

18、体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修46第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修474. 铝型材的焊前处理铝型材的焊前处理除油处理除油处理氧化模的清除氧化模的清除5. 铝型材的焊接：铝型材的焊接：氩弧焊氩弧焊电阻焊电阻焊气气焊焊钎焊钎焊300或或400五、五、DK19铝合金车体结构简介铝合金车体结构简介第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修48第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修49第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修

19、50第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修51车辆制造与维修52第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修53第二节第二节 车体钢结构的焊接变形车体钢结构的焊接变形一、焊接应力和变形的产生机理一、焊接应力和变形的产生机理1. 焊接变形的机理焊接变形的机理2. 焊接应力和变形的根本原因焊接应力和变形的根本原因:局部加热局部加热与冷却不均匀与冷却不均匀第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修54第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修55第四章第四章 车体

20、钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修56二、常见焊接结构的残余变形二、常见焊接结构的残余变形1. 板材对接时的变形板材对接时的变形:材质、厚度、坡口、材质、厚度、坡口、结构、焊接方法等结构、焊接方法等2. 丁字梁焊接时的变形丁字梁焊接时的变形3. 工字梁焊接时的变形工字梁焊接时的变形4. 薄板焊接时的波浪变形薄板焊接时的波浪变形第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修57第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修58第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修59第四章第

21、四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修60第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺三、车体钢结构焊接变形及防止措施三、车体钢结构焊接变形及防止措施（一）（一） 车体钢结构焊接变形分析：焊缝结车体钢结构焊接变形分析：焊缝结构不对称构不对称车辆制造与维修61第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺车辆制造与维修62第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺（二）（二） 防止车体钢结构焊接变形的措施防止车体钢结构焊接变形的措施1. 防止尺寸误差防止尺寸误差线膨胀系数大的材料，焊后收缩量也大线膨胀系数大的材料

22、，焊后收缩量也大焊缝的纵向收缩随焊缝长度增加而增加；焊缝的纵向收缩随焊缝长度增加而增加；横向收缩则随焊缝宽度的增加而增加横向收缩则随焊缝宽度的增加而增加车辆制造与维修63第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺2. 防止弯曲变形防止弯曲变形 结构设计方面结构设计方面尽量选用对称的结构、截面和焊缝位置尽量选用对称的结构、截面和焊缝位置车辆制造与维修64第四章第四章 车体钢结构的装配焊接工艺车体钢结构的装配焊接工艺在保证结构承载力的前提下，尽可能地减少在保证结构承载力的前提下，尽可能地减少焊缝的数量、断面尺寸和长度焊缝的数量、断面尺寸和长度尽可能采用整体压型结构以减少焊缝数量尽可能采用整体压型结构以减少焊缝数量（2 2）制造工艺方面）制造工艺方面反变形法：弹性反变形与塑性反变形反变形法：弹性反变形与塑性反变形正确地确定装配正确地确定装配- -焊接次序（图焊