汽车制造工艺基础第三章白车身焊接

白车身焊接

第三章焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛的应用。在汽车零部件的制造中，有点焊、凸焊、缝焊、滚凸焊、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等各种焊接方法。本章主要介绍电阻焊和气体保护焊。第一节白车身焊接概述一、白车身车间白车身车间有分拼、总拼、四门二盖和装配调整四个工段。分拼工段负责拼装前围、左右侧框合前底板；总拼工段负责拼装后围和车身；四门二盖工段负责拼装左右前后车门、引擎盖和行李箱盖；装配调整工段则负责前三个工段拼装的各车身部件的整车装配调整工作。白车身车间的主要生产工艺有焊接（拼装）、装配和调整，其中最主要的生产工艺是焊接，有点焊、二氧化碳气体保护焊和钎焊等。

图3-2点焊图3-3钎焊二、汽车工业焊接发展趋势

1．发展自动化柔性生产系统发展自动化柔性生产系统，在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。图为点焊机器人工作部位与机器人手臂。

2．发展轻便组合式智能自动焊机

三、宝马汽车的焊接流程

第二节电电阻焊一、电阻焊的的焊接原理1.电阻焊的热过过程点焊时，对焊焊件的加热是是利用电流直直接通过焊件件内部及焊件件间接触电阻阻产生的热量量来实现。其其关系式为：：Q=0.24I2Rt式中Q——所产生的热量量（J）；I——两电极之间的的电流（A）；R——两电极之间的的电阻（Ω）；t——通电时间（s）采用不同的电电阻焊方法，，两电极间电电阻（R）是不同的。。如上图。2.接触电阻（1）接触电阻的形形成两焊件接触面面上存在一定定的电阻称为为接触电阻。。如图。（2）影响接触电阻阻大小的因素素接触电阻的大大小与电极压压力、材料性性质、焊件表表面状况以及及温度有关。。3.焊点的形成过过程(1)预压阶段为避免接触电电阻过大而使使焊件烧穿或或将电极工作作表面烧坏，，因此，一定定要在焊件受受到预压作用用后方可通电电。（2）焊接通电加加热阶段预压阶段结束束后，开始通通电加热，在在压力的作用用下该处金属属发生塑性变变形，晶粒破破碎，在高温温下破碎的晶晶粒强烈地进进行再结晶，，使焊件通过过相互结晶形形成共同晶粒粒，即完成塑塑性状态下的的焊接。见图图。(3)锻压（维持））阶段当切断焊接电电流后，电极极继续对焊点点进行挤压的的工序称为锻锻压。二、电阻焊的的分类在工业中广泛泛采用的电阻阻焊的方法有有点焊、缝焊焊（滚焊）和和对焊三种。。这里只重点点介绍点焊。。点焊的接头形形式时搭接。。点焊过程原原理见图。。1.点焊的电极（1）纯铜电极紫铜具有良好好的导电性和和导热性，但但由于硬度和和屈服极限较较低，因此寿寿命很短。（2）镉青铜电极极铬青铜铜具有有较好好的力力学性性能和和导电电性（（为纯纯铜的的90%），常常用来来制造造焊接接黑色色金属属的电电极和和有色色金属属电极极。（3）铬青青铜电电极铬青铜铜电极极具有有相当当高的的硬度度，并并有良良好的的导电电性和和较好好的抗抗氧化化能力力，它它的使使用寿寿命长长，因因此被被广泛泛用于于耐热热钢和和不锈锈钢的的焊接接。2.点焊的的接头头形式式3.焊件的的焊前前清理理焊前必必须清清除焊焊件表表面的的油脂脂、脏脏物及及氧化化膜。。清理前前，选选用有有机溶溶剂（（汽油油、丙丙酮等等）或或碱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，一一般可可用纱纱布、、铜丝丝刷或或喷砂砂处理理。4.点焊工工艺参参数的的选择择点焊时时，主主要的的工艺艺参数数有焊焊接电电流、、通电电时间间、电电极接接触面面积和和电极极压力力等。。常用用的低低碳钢钢点焊焊工艺艺参数数见表表3-1。5.点焊基基本操操作1）启动动点焊焊机。。2）在焊焊件上上划焊焊点位位置线线。3）进行行点焊焊。4）检查查焊点点质量量。6.点焊时时飞溅溅严重重，甚甚至使使工件件烧穿穿造成成严重重质量量事故故的原原因1）焊接接规范范选择择不当当。2）电极极末端端形状状不正正确，，或两两电极极有偏偏差。。3）焊件件在两两电极极中安安放倾倾斜、、焊件件表面面处理理不良良或表表面污污染等等。三、电电阻焊焊的设设备1.点焊机机的分分类1）按使使用的的电源源不同同，可可分为为工频频点焊焊机、、脉冲冲点焊焊机、、直流流冲击击波点点焊机机、电电容储储能式式点焊焊机以以及变变频点点焊机机等。。2）按加加压机机构传传动方方式的的不同同，可可分为为脚踏踏杠杆杆式、、电动动凸轮轮式、、气压压传动动式、、液压压传动动式以以及复复合式式点焊焊机等等。3）按电电极的的运动动形式式不同同，可可分为为垂直直行程程式和和圆弧弧行程程式（（如图图）。。4）按一一个焊焊接周周期完完成的的焊点点数不不同，，可分分为单单点式式、双双点式式和多多点式式。5）按焊焊机安安装形形式的的不同同，可可分为为固定定式、、移动动式或或悬挂挂式。。2.点焊机机的主主要技技术数数据常用DN2系列气气压传传动点点焊机机技术术数据据见表表3-2。3.点焊机机常见见故障障及排排除方方法故障特征产生原因排除方法焊接时无焊接电流（1）焊接程序循环停止；（2）焊接变压器初级或次级开路（1）检查时间调节器电路；（2）检查和清洁回路焊接时电极不下降（1）脚踏开关损坏；（2）压缩空气压力调节过低；（3）气缸机械卡死（1）修理脚踏开关；（2）调高压力；（3）拆修气缸焊件大电流烧穿（1）预压时间过短；（2）电极下降速度太慢；（3）焊接压力未加上；（4）上、下电极不对中心；（5）焊件表面不清洁（1）调节预压时间，使其大于电极下降时间；（2）检查气阀是否正常，气缸活塞是否涨紧；（3）检查电极间距离是否太大，气路压力是否正常；（4）校正电极；（5）清理焊件4.电阻焊焊机的的使用用、维维护及及安全全注意意事项项1）焊机机工作作前，，对各各有关关传动动部分分加油油，保保证润润滑良良好；；2）焊机机通水水后方方可进进行操操作；；3）要经经常保保持接接触器器触点点清洁洁；4）电极极与焊焊件接接触处处应保保持光光洁，，必要要时用用细砂砂纸磨磨光；；5）焊后后应及及时清清理焊焊机上上的飞飞渣，，防止止金属属飞渣渣落入入焊接接变压压器线线圈中中发生生短路路；6）焊机机在摄摄氏零零度以以下工工作完完毕后后，应应使用用压缩缩空气气吹除除冷却却管路路中的的冷却却水。。第三节节CO2气体保保护焊焊一、气气体保保护焊焊概述述1.气体保保护焊焊的原原理以外加加气体体作为为电弧弧介质质并保保护电电弧及及焊接接区的的电弧弧焊法法，称称为气气体保保护焊焊。气体保保护焊焊按电电极是是否熔熔化可可分为为两种种：不不熔化化极气气体保保护焊焊和熔熔化极极气体体保护护焊。。2.气体保保护焊焊接特特点在焊接接过程程中，，保护护气体体是以以一定定压力力向外外喷射射地，，不受受空间间位置置地限限制，，适宜宜全位位置焊焊接，，有利利于实实现机机械化化和自自动化化焊接接。但但气体体保护护焊室室外作作业须须有专专门的的防风风措施施，否否则会会影响响气体体保护护效果果；电电弧光光辐射射较强强；焊焊接设设备较较复杂杂。3.保护气气体的的种类类常用的的保护护气体体主要要有：：氩气气（Ar）、氦氦气（（He）、氢氢气（（H2）、二二氧化化碳（（CO2）等。。既可可使用用单一一气体体，也也常采采用混混合气气体，，以提提高电电弧的的稳定定性，，改善善焊接接效果果。4.气体体保保护护电电弧弧焊焊的的分分类类根据据电电极极是是否否熔熔化化，，可可分分为为不不熔熔化化极极（（钨钨极极））气气体体保保护护焊焊和和熔熔化化极极气气体体保保护护焊焊；；按按照照保保护护气气体体的的种种类类不不同同可可分分为为氩氩弧弧焊焊、、氦氦弧弧焊焊、、氢氢原原子子焊焊、、二二氧氧化化碳碳气气体体保保护护焊焊等等；；按按操操作作方方式式不不同同可可分分为为手手工工、、半半自自动动、、自自动动气气体体保保护护焊焊。。二、、二二氧氧化化碳碳气气体体保保护护焊焊1.概述述（1）CO2气体体保保护护焊焊的的焊焊接接过过程程（2）CO2气体体保保护护焊焊的的特特点点CO2气体体来来源源广广，，价价格格低低，，而而且且焊焊接接耗耗电电少少,故成成本本低低,约为为手手工工电电弧弧焊焊的的40%左右右；；对铁铁锈锈敏敏感感性性小小，，不不易易产产生生气气孔孔；；焊缝缝含含氢氢量量低低，，抗抗裂裂性性好好；；焊接接电电流流密密度度大大，，生生产产率率较较高高，，通通常常比比手手工工电电弧弧含含高高1～4倍，，但但大大电电流流焊焊接接时时飞飞溅溅较较多多，，影影响响焊焊缝缝表表面面成成形形；；CO2气体体具具有有较较强强的的氧氧化化性性，，不不能能焊焊接接易易氧氧化化的的有有色色金金属属材材料料；；在焊焊接接中中易易使使合合金金元元素素烧烧损损，，还还易易产产生生气气孔孔和和飞飞溅溅，，需需在在焊焊丝丝中中加加硅硅、、锰锰等等脱脱氧氧元元素素，，选选用用合合理理的的工工艺艺参参数数，，并并保保证证CO2气体体的的纯纯度度，，防防止止产产生生气气孔孔。。2.焊接接设设备备CO2焊接接设设备备由焊焊接接电电源源、、焊焊枪枪、、送送丝丝机机构构、、供供气气系系统统、、控控制制系系统统等等组组成成。。（1）焊接电电源（2）焊枪（3）送丝机机构CO2半自动焊焊地送丝丝为等速速送丝，，送丝应应均匀平平稳。其其送丝方方式有拉拉丝式、、推丝式式和推拉拉式（如如图3-22所示）三三种，目目前推丝丝式送丝丝机构应应用较多多。（4）供气系系统供气系统统主要由由气瓶、、干燥器器、预热热器、减减压器和和流量计计等组成成（5）控制系系统控制系统统的作用用是对供供气、送丝和供供电等实实行控制制。3.焊接工艺艺参数（1）焊丝直直径焊丝直径径选择见见表3-4。焊丝直径（mm）焊件厚度（mm）焊接位置0.81～3各种位置1.01.5～61.22～121.66～25≥1.6中厚平焊、平角焊（2）焊接电电流对于一定定的焊丝丝直径，，所使用用的焊接接电流有有一定的的范围，，见表3-5。焊丝直径（mm）焊接电流（A）短路过渡颗粒过渡0.850～100150～2501.070～120150～3001.290～150160～3501.6140～200200～5002.0160～250350～600（3）电弧电电压见表3-6。（4）焊接速速度一般焊接接速度在在15～40m/h。（5）焊丝伸伸出长度度焊丝伸出出长度取取决于焊焊丝直径径，一般般为焊丝丝直径的的10倍，且不不超过15mm。焊接电流（A）电弧电压（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气体流量量CO2气体流量量应根据据焊接电电流、焊焊接速度度、焊丝丝伸出长长度、喷喷嘴直径径等选择择，过大大、过小小都会影影响保护护效果。。一般细细丝焊接接时为6~15L/mm，粗丝焊焊接时为为20~30L/mm。（7）电源极极性为了减少少飞溅，，保证焊焊接电弧弧的稳定定性，CO2焊应选用用直流反反接。（8）回路电电感值焊丝直径（mm）0.81.21.6电感值（mH）0.01～0.080.10～0.160.30～0.704.CO2焊操作技技术（1）基本操操作技术术1）引弧。。2）熄弧。。（2）焊缝的的连接焊缝接头头的连接接一般采采用退焊焊法，其其操作方方法与手手工电弧弧焊相同同。（3）左焊法法和右焊焊法CO2焊的操作作方法按按焊枪移移动方向向不同可可分为左左焊法和和右焊法法（如图图）。（4）运丝方方式运丝方式式有直线线移动法法和横向向摆动法法。（5）各种位位置的焊焊接操作作特点1）平焊：：一般采采用左焊焊法，焊焊丝前倾倾角-10o～-15o。2）T形接头和和搭接接接头的焊焊接：不不等厚板板的T形接头平平角焊时时，要使使电弧偏偏向厚板板，以使使两板受受热均匀匀。等厚厚板焊接接时焊枪枪的工作作角度为为40o～50o（与水平平板夹角角），前前倾角为为-10o～-15o。当焊脚脚尺寸不不大于5mm时，如图图中的A所示；当当焊脚尺尺寸大于于5mm时，如图中的的B所示。3）立焊：CO2焊的立焊有两两种方式，即即向上立焊法法和向下立焊焊法。4）横焊：横焊焊时的工艺参参数与立焊基基本相同，焊焊接电流可比比立焊时稍大大些。第四节其其他焊接技技术一、激光焊接接激光焊接越来来越受到汽车车制造厂的重重视。图为车身正在进进行激光焊接接。1.激光焊接简介介激光焊接采用偏光镜反反射激光产生生的光束，使使其集中在聚聚焦装置中产产生巨大能量量的光束，如如果焦点接近近工件，工件件表面会产生生极高温度，，在几毫秒内内熔化，达到到熔化结合的的物理变化，，也就是起到到了点焊的作作用，但是焊焊接的牢固性性超过普通的的点焊。激光焊接设备备的关键是大功率激光光器，主要有有两大类，一一类是固体激激光器，又称称Nd:YAG激光器。另一一类是气体激激光器，又称称CO2激光器。机器人激光焊焊系统由激光器、冷冷却系统、热热交换器、光光缆转接器、、激光电缆、、激光加工镜镜组和机器人人等部分组成成。2.激光焊接优点点（1）对最终车身身重量的减轻轻（2）减少汽车零零部件的数量量（3）原材料利用用率大大提高高，废料大大大减少（4）结构功能得得到大大提高高（5）为生产宽体体车提供可能能（6）提高焊接速速度3.激光焊接在车车身焊接上的的应用二、凸焊1.凸焊的特点与与应用凸焊具有以下下优点：外覆覆盖件表面几几乎看不见焊焊痕；不损坏坏表面镀层；；焊后不需要要后道打磨工工序；可满足足焊接对边缘缘尺寸的