《汽车制造工艺技术》 教案 张德虎 情境模块二 汽车焊装工艺

授课方案授课教师课程名称汽车制造工艺技术1单元12授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务一汽车焊接概述教学目标知识目标：掌握焊接、焊接技术的定义；了解焊接技术的应用和在工业中地位；掌握焊接方法的分类能力目标：能正确辨识焊接方法的区别素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：焊接方法难点：不同焊接方法的区别教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、绪论二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内容备注任务一汽车焊接概述【绪论】1、课程性质；2、课程考核；【导入】

公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。公元前200年前，中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。近代焊接技术是从1885年出现碳弧焊开始，如图1所示。图1

焊接技术发展历程【讲授新课】一、焊接与焊接工艺焊接是指通过加热、加压，或两着并用，并且用填充材料（有时也可不用），使焊件达到原子结合状态的一种方法,如图2所示。被结合的两个物体可以是各种同类或不同类的金属非金属(石墨、陶瓷、塑料等)，也可以是一种金属与一种非金属。但是，目前工业中应用最普遍的还是金属之间的结合。图2

汽车焊接金属等固体之所以能保持固定的形状是因为内部原子间距（晶格距离）十分小，原子之间形成了牢固的结合力。要把两个分离的金属焊件连接在一起，从物理本质上来看就是要使这两个焊件连接表面上的原子拉近到金属晶格距离，即0.3~0.5nm(3~-5A)。然而，在一般情况下材料表面总是不平整的，即使经过精密磨削加工，其表面平面度仍比晶格距离大得多（约几十微米）；另外，金属表面总难免存在着氧化膜和其他污物，阻碍着两分离焊件表面原子间的接近。因此，焊接过程的本质就是通过适当的物理化学过程克服这两个困难，使两个分离焊件表面的原子接近到晶格距离而形成结合力。这些物理化学过程，归结起来不外乎是用各种能量加热和用各种方法加压两类，如图3所示。

二、焊接在现代工业中的地位在现代工业中，金属是不可缺少的重要材料。高速行驶的汽车、火车、载重万吨至几十万吨的轮船、耐腐耐压的化工设备以至宇宙飞行器等都离不开金属材料。在这些工业产品的制造过程中，需要把各种各样加工好的零件按设计要求连接起来制成产品，焊接就是将这些零件连接起来的种加工方法，如图4所示。在工业生产中采用的连接方法主要有可拆连接和不可拆连接两大类。螺钉、键、销钉等连接方式属于可拆连接，它们通常不用于制造金属结构，而是用于零件的装配和定位工作。不可拆连接有铆接、焊接和粘接等几种方式，它们通常用于金属结构或零件的制造。其中铆接应用较早，但它工序复杂、结构笨重、材料消耗也较大，因此，现代工业中已逐步被焊接所取代。黏接虽然工艺简单，而且在黏接过程中对被黏材料的组织和性能不产生任何不良影响，但是其接头强度一般较低。相反，焊接方法不但易于保证焊接结构等强度的要求，而且相对来说工艺比较简单，加工成本也比较低廉，所以焊接方法得到了广泛应用和飞速发展。据不完全统计，目前全世界年产量45%的钢和大量有色金属，都是通过焊接加工形成产品的。特别是焊接技术发展到今天，几乎所有部门（如机械制造、石油化工、交通能源、冶金、电子、航空航天等）都离不开焊接技术。因此可以这样说，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天。三、焊接方法分类目前，在工业生产中应用的焊接方法已达百余种。根据它们的焊接过程特点可将其分为熔焊、压焊、钎焊三大类，每大类又可按不同的方法细分为若干小类，如图5所示。1.熔焊将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。实现熔焊的关键是要有一个能量集中、温度足够高的局部热源。若温度不够高，则无法使材料熔化；而能量集中程度不够，则会加大热作用区的范围，徒增加能量损耗。按所使用热源的不同，熔焊可分为以下一些基本方法：电弧焊(以气体导电时产生的电弧热为热源，以电极是否熔化为特征分为熔化极电弧焊和非熔化极电弧焊两类)、气焊法(以乙炔或其他可燃气体在氧中燃烧的火焰为热源)、铝热焊(以铝热剂放热反应产生的热量为热源)、电渣焊(

以熔渣导电时产生的电阻热为热源)、电子束焊(以高速运动的电子流撞击焊件表面产生的热为热源)、激光焊(以激光東照射到焊件表面而产生的热为热源)等若干种，如图6-7所示。2.压焊焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)以完成焊接的方法称为压焊。为了降低加压时材料的变形抗力，增加材料的塑性，压焊时在加压的同时常常伴随加热措施。按所施加焊接能量的不同，压焊的基本方法分为电阻焊(包括点焊、缝焊、凸焊、对焊)、摩擦焊、超声波焊、扩散焊、冷压焊、爆炸焊和锻焊等，如图8所示。3.钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的焊接方法称为钎焊。钎焊时，通常要清除焊件表面污物，增加钎料的润湿性，这就需要采用钎剂。钎焊时也必须加热熔化钎料（但焊件不熔化）。按热源的不同可分为火焰钎焊（以乙炔在氧中燃烧的火焰为热源）、感应钎焊（以高频感应电流流过焊件产生的电阻热为热源）、电阻钎焊（以电阻辐射热为热源）、盐浴钎焊（以高温盐溶液为热源）和电子束钎焊等。也可按钎料的熔点不同分为硬钎焊（熔点450oC以上）和软钎焊（熔点在450oC以下）两类。钎焊时通常要进行保护，如抽真空、通保护气体和使用钎剂等。【提问】1.焊接、焊接技术的定义？2.焊接技术的应用和在工业中地位？【布置作业】1.焊接方法的分类？2.辨别焊接方法的区别？【总结】授课方案授课教师课程名称汽车制造工艺技术1单元12授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务二汽车车身材料和总成结构教学目标知识目标：了解汽车车身金属和非金属材料特性；了解汽车车身总成结构能力目标：能正确分析汽车车身金属材料和非金属材料特性素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：汽车车身金属和非金属材料特性难点：汽车车身总成结构教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内容备注任务二汽车车身材料和总成结构【复习】1.焊接的定义?2.焊接方法的分类?【导入】

汽车车身所使用的主要材料为金属，约占车身总重量的99.5%

，目前市场上的主流车型使用的金属以钢材为主，个别中高级轿车的个别覆盖件采用铝合金材料。讲到车身材料，就涉及一个车身安全的话题。大家普遍认为车身使用的钢板越厚，车身的安全系数就越高，但从专业的角度及发展的眼光来看，二者并非存在绝对的必然联系。一个典型的例子是在20

世纪80

年代，轿车上普遍采用2mm厚的钢材，但当时的车身碰撞结果显示，安全性能并不高。进入到

21

世纪初至今，轿车上普遍采用0.8-1.5mm厚的板材，同时，在各项碰撞检测中表现越来越好。究其原因，汽车碰撞安全性与车身结构设计的关系十分密切，优秀的结构设计往往能够确保车身碰撞过程中对乘员的保护效果。随着材料技术的进步，金属材料的延展性、抗拉性得到进一步提高，关键部件的刚性也得到进一步提高，一系列新技术的应用使得车身上钢材得以减薄并提高了安全性，如图1所示。【讲授新课】一、车身用金属材料1.金属材料的主要性能金属材料的性能，是指用来表征材料在给定外界条件下的行为参量。当外界条件发生变化时，同一种材料的某些性能也会随之变化。通常金属材料的主要性能是指机械性能和工艺性能。（1）金属的机械性能。金属的机械性能即金属材料的力学性能。所谓力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。①

强度。②

疲劳。

③

塑性。④

韧性。⑤

硬度。（2）金属材料的工艺性能。工艺性能指金属材料在加工过程中所表现出来的性能，即接受加工难易程度的性能。

2.车身用金属材料种类

（1）热轧钢板和冷轧钢板。车身结构中有两种类型的钢板：热轧钢板和冷轧钢板。（2）低碳钢。在2000年前的车身修理中遇到的钢板大多数是低碳钢制成的。低碳钢的含碳量低，比较软，便于加工，可以很安全地进行焊接、热收缩和冷加工等操作，它的强度不会受到严重影响。由于低碳钢容易变形，所以要用较厚的板件才能达到足够的强度，导致汽车质量增加。（3）高强度钢。高强度钢泛指强度高于低碳钢的各种类型的钢材，一般强度在200N/mm2以上。新设计的整体式车身通常比车架式车身小，车身的前部要求能够承受比过去大得多的载荷，并能够更好地吸收碰撞能量，高强度钢正好可以解决这两方面的问题然而，高强度钢所具有的强度高和质量轻的特点却给修理带来了一些难题。高强度钢受到碰撞时不容易变形，但是一旦变形后，它比低碳钢更难修复到原来的形状。（2）钢材热处理的种类钢材的热处理通常可分为四类：正火处理、淬火处理、回火处理和退火处理。正火处理是将钢材加热到

850℃后，以空气来冷却的一种热处理过程。当钢材经过机械加工产生塑性变形后，其内部结构将变得散乱，从而造成强度不均，此时可借正火处理来整顿其内部结构，改善机械性能。淬火处理用来增加硬度

(脆性)。淬火处理是将含碳量为0.4%的钢材加热至

850℃

后，急速冷却的一种热处理过程。淬火虽然增加硬度，但同时也增加脆性。回火处理用来增加韧性。回火处理是将淬火处理过的材料，再次加热到200℃，然后冷却的一种热处理过程。回水处理可使材料的内部组织稳定，以增加韧性。退火处理用来增加柔软性。退火处理是材料加热后，慢慢冷却的一种热处理过程。加热的温度根据需求而有所不同。3.特殊金属板在车身中的应用①

防锈钢板。防锈钢板的表面有一层镀层，镀层的种类有镀锌、镀铝和镀锡。在这三种镀层中镀锌和镀铝比钢板容易腐蚀，而镀锡防腐蚀能力则比钢板好。镀锌钢板对碱性环境的防腐性能要好于酸性环境，一般用于车身钢板；而镀铝钢板对酸性环境的防腐性能要好于碱性环境，一般用于排气管护板；镀锡钢板则用于燃油箱。二、车身用非金属材料1.汽车用玻璃汽车用玻璃有安全和外观两方面的要求。汽车玻璃要有良好的光学性能，还要有良好的耐磨性、耐热性、耐光性。汽车上要使用安全玻璃，玻璃在破碎后不能对乘员造成伤害。现在的风窗玻璃都做成整体一幅式的大曲面型，上下左右都有一定的弧度。这种曲面玻璃从加工过程到安装配合的技术要求都非常高。现在汽车上应用的安全玻璃有夹层玻璃、钢化玻璃、区域钢化玻璃和特殊功能玻璃等类型。2.汽车用塑料（1）塑料的组成。塑料是以合成树脂为基体，并加入某些添加剂制成的高分字材料。它在一定温度、一定压力下可以塑造成各种形状的部件。①

合成树脂。合成树脂是塑料的主要成分，它的种类、性质及加入量的多少对塑料的性能起到很大的影响，大部分塑料是以所加树脂的名称来命名的。工程上常用的合成树脂有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂和聚氯乙烯、聚苯乙烯等。②添加剂。加入添加剂是为了改善塑料的性能，扩大其使用范围。它包括填料、增塑剂、稳定剂、囱化剂和着色剂等。③填料。填料主要趄强化作用，同时也能改善或提高塑料的某些性能。加入云母、石棉粉、氧化硅可以增加塑料的电绝缘性、耐热性、硬度和耐磨性。增塑剂用于提高塑性的可塑性和柔性。稳定剂可以提高塑料在光和热作用下的稳定性，以延缓老化。固化剂可以促使塑料在加工程中硬化。着色剂可以使塑料制品的色彩美观。（2）塑料的分类和特性。①塑料的分类。塑料的种类很多，按其热性能不同，可分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。②塑料的主要特性。塑料具有许多优良的物理、化学性能，主要有以下几点。a．质量轻。b．化学稳定好。c．电绝缘性好。d．吸振性和消声性好。e．塑料也有不少缺点，与钢材相比其力学性能较低；耐热性较差

(一般只能在100℃以下长期工作)；导热性差；容易吸水，吸水后性能恶化占此外，塑料还有易老化、易燃烧、温度变化时尺寸稳定性差等缺点。③塑料在汽车中的应用。由于塑料具有诸多金属和其他材料所不具备的优

良性能，因此在汽车上应用很广。常用于制作各种结构零件、耐磨减磨零件、隔热防振零件等。3.汽车用橡胶橡胶是一种高分子材料，汽车上有许多零件是用橡胶制造的，如轮胎、车门窗密封条、风扇传动带、缓冲垫、油封、制动皮碗等。（1）橡胶的基本性能①极高的弹性。②良好的热可塑性。③良好的黏着性。④良好的绝缘性。（2）橡胶在汽车中的应用。在汽车上用量最大的橡胶制品是轮胎，另外橡胶还广泛应用于车门、车窗的密封条；各种胶管、胶带；减震配件以及耐油配件等。4.汽车用黏合剂（1）环氧树脂黏合剂；（2）酚醛树脂黏合剂。（3）氧化铜黏合剂。三、车身总成概述车身总成又叫白车身总成，是指焊装生产任务完结后的最终交付产品，是由车身各分总成通过既定工艺连接而成的。简单来讲，车身总成是车身下部总成(地板总成)与左右侧围总成、顶盖等通过定位焊、激光焊以及结构胶连接后，并将左前门、左后门、右前门、右后门、发动机舱盖、行李舱盖以及左右前翼子板总成通过螺栓紧固联接安装完成之后的产品。通过流程图（图2），可以很明了地看出车身总成与各分总成之间的关系。

通过图3，可以直观地了解车身结构的基本组成。四、白车身下部总成结构白车身下部总成又叫做底板总成（图4），底板总成在整个车身结构安全性、承载能力中起到关键作用。底板总成包括由左右前纵梁组成的发动机舱分总成、左右后纵梁组成的后底板分总成、乘员舱的承载主体前底板分总成以及车身横向力均匀分配的关键部件左右门槛板。前底板分总成由前底板面板与车身座椅横梁连接而成（图1-43），单独的前底板分总成并不具备很强的刚性，但在底板总成上，它连接了发动机舱分总成与后底板分总成，并由左右门槛板起到加强作用后，因此前底板就具有了很强的承载能力。前底板分总成在车身中的位置非常容易找到，就是在驾驶人及乘员的脚下。座椅横梁也叫底板横梁，其主要的作用有两个：一是承载座椅及乘员重量；另一个则是将侧面碰撞力通过其转移到车身未受到撞击的一面，起到分散撞击力的作用。其材料和结构和纵梁基本一致，采用C型或D型腹腔设计，以提高其结构强度。前底板面板则是一块或两块大面积的钢板，一般厚度在0.8mm左右，它一般焊接在底板纵梁的上面、座椅横梁的下面，两侧则和门槛焊接。前底板一般在中间会有凸起结构，一方面是作为消声器以及部分后驱车型传动轴的安装空间，另一方面也起到加强底板的作用。门槛位于底板总成的两侧、车门的正下方。其作用有两个：一是抵御正面和后面撞击力；二是承担侧面撞击吸能的重任，和车身B柱、侧门防撞梁（杆）一起担负起保证侧面安全的重任。门槛的截面形状和底板纵梁的类似，一般由两个高强度钢板冲压成的C型钣金件和肋板焊接而成。图1-44为汽车的门槛板。五、白车身骨架结构总成白车身骨架总成是由车身底板总成与左右侧围总成通过顶棚总成连接而成，此四大总成连接后形成腹腔型，腹腔的四周各具有高强度的结构件相连形成结构框架，从外形上看，此时一个汽车的外观轮廓已基本形成，但实质上目前仅仅完成车身以确保乘员安全为目的的结构性（图1-45所示）。侧围分总成由侧围外板、侧围内板及其他结构件连接而成（图1-46），它是4个车门安装的支撑基础。由于侧围需要留有乘员出人车身的门洞，并要确保在既定的车身尺寸内预留尽量大的乘员空间，导致侧围的设计结构以细、长、薄为主，这也为侧围的设计、制造工艺提高了难度。一般侧围外板采用0.6~0.8mm厚的镀锌钢板进行加工，侧围内板采用1~2mm厚的钢板进行加强，同时在对乘员保护要求较高的驾驶人及前排乘客位置使用高强度钢板。图1-46

侧围分总成结构六、发动机盖、车门、后备箱盖分总成汽车总成结构中，除了底板分总成、骨架分总成、侧围分总成、顶棚分总成外，还有“四门两盖”分总成结构，如图1-49所示。发动机舱盖一般由发动机舱盖外板、内板、铰链加强板和舱盖锁加强板组成。其中，外板是表面覆盖件，主要起到美观的作用；而铰链肋板和舱盖锁肋板只是作为局部加强件；内板则是最为关键的部件了，内板一般是0.8mm的钢板，在设计时会在内部沿着车身宽度方向开一道伸缩槽，以便在汽车发生正面碰撞时发动机舱盖能沿此槽向上折弯变形，在吸收部分能量的同时还可以防止发动机舱盖受力后向后切入乘员舱伤害驾乘人员。

车门总成一般分为内板和外板两部分（图1-50所示），外板采用0.6~0.8mm厚的镀锌板材，内板一般采用1~1.5mm厚的高强度或超高强度钢材作为骨架加强作用。车门的好坏主要体现在车门的防撞性能、车门的密封性能和车门的开合便利性，当然还有其他使用功能的指标等，防撞性能尤为重要，因为车辆发生侧撞时，缓冲距离很短，很容易伤到车内人员。因此，好的车门内至少会有两根防撞杠，防撞杠的重量是较重的，也就是说，好的车门偏重些，但并不能说车门越重就越好。现在的新型汽车，如果在安全性能等能保证的前提下，设计师都会想方设法减轻车辆包括车门的重量（如用新型的材料）来减少功耗。【提问】1.了解汽车车身金属材料特性？2.了解汽车车身非金属材料特性？【布置作业】

了解汽车车身总成结构？【总结】授课方案授课教师课程名称汽车制造工艺技术1单元13授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务三汽车焊接安全知识教学目标知识目标：了解焊接实训安全操作注意事项；了解安全用电注意事项能力目标：能正确穿戴焊接劳动保护用品素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：焊接实训安全操作规程、安全用电难点：焊接劳动保护用品穿戴教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内容备注任务三汽车焊接安全知识【复习】

1.汽车车身总成结构组成?

2.汽车底板、侧围、四门两盖分总成特点？【导入】说到焊接，其实焊接安全事故时有发生，主要是焊工操作不规范造成的。学生进行汽车焊接操作，具备焊接安全知识非常重要。【讲授新课】一、焊接实训安全规程

文明生产守则文明生产守则包括：

（1）上、下课有秩序地进出生产实训场地。（2）上课前穿好工作服，穿胶底鞋人场地，准备好实训用相关护具。（3）不准穿背心、拖鞋和戴围市进入生产实训场地。（4）在实训课上要团结互助，遵守纪律，不准随便离开生产实训场地。（5）在实训中要严格遵守安全操作规程，避免出现人身和设备事故。（6）爱护工具、量具和生产实训场地的其他设备、设施。（7）注意防火，注意安全用电，如果电气设备出现故障，应立即关闭电源，报告实训教师，不得擅自处理。（8）搞好文明生产，保持工作位置的整齐和清洁。

（9）节约原材料，节约水电，节约油料和其他辅助材料。（10）生产实训课结束后应认真清理工具、量具和其他附具，清扫工作地，关闭电源。二、焊工安全操作规程电焊工安全操作规程包括：（1）工作前应认真检查工具、设备是否完好，焊机的外壳是否可靠地接地。焊机的修理应由电气保养人员进行，其他人员不得拆修。（2）工作前应认真检查工作环境，确认为正常方可开始工作，施工前穿戴好劳动保护用品，戴好安全帽。高空作业要戴好安全带。敲焊渣、磨砂轮戴好平光眼镜。（3）接拆电焊机电源线或电焊机发生故障，应会同电工一起进行修理，严防触电事故。（4）接地线要牢靠安全，不准用脚手架，钢丝缆绳、机床等作接地线。（5）在靠近易燃物品的地方焊接，要有严格的防火措施，必要时须经安全员同意方可工作。焊接完毕应认真检查确无火源，才能离开工作场地。

（6）焊接密封容器、管子应先开好放气孔。修补已装过油的容器，应清洗干净，打开入孔盖或放气孔，才能进行焊接。（7）在已使用过的罐体上进行焊接作业时，必须查明是否有易燃、易爆气体或物料，严禁在未查明之前动火焊接。焊钳、电焊线应经常检查、保养，发现有损坏应及时修好或更换，焊接过程发现短路现象应先关好焊机，再寻找短路原因，防止焊机烧坏。（8）焊接吊码、加强脚手架和重要结构应有足够的强度，并敲去焊渣认真检查是否安全、可靠。

（9）在容器内焊接，应注意通风，把有害烟尘排出，以防中毒。在狭小容器内焊接应

有2人，以防触电等事故。（10）容器内油漆未干，有可燃体散发不准施焊。

（11）工作完毕必须断掉龙头线接头，检查现场，灭绝火种，切断电源。三、安全用电常识焊接过程中，如果操作不当，所有用电的焊工都有触电的危险，因此必须懂得安全用电常识。（1）电流对人体的危害

电对人体有三种类型的危害，即电击、电伤和电磁场生理伤害。①流经人体的电流

电流引起人的心室颤动是电击致死的主要原因。电流越大，引起心室颤动所需时间越短，致命危险越大。能使人感觉到的电流，交流约1mA，直流约5mA；交流5mA能引起轻度痉挛；人触电后自已己能摆脱的电流，交流约10mA,直流约50mA；交流达到50mA时在较短的时间就能危及人的生命。

③电流通过人体的途径

通过人体的心脏、肺部或中枢神经系统的电流越大，危险越大，因此人体从左手到右脚的触电事故最危险。

④电流的频率

现在使用的工频交流电是最危险的频率。⑤人体的健康状况

人的健康状况不同，对触电的敏感程度不同，凡患有心脏病、肺病和神经系统疾病的人，触电伤害的程度都比较严重，因此般不允许有这

类疾病的人从事电焊作业。

（2）焊接作业用电特点

不同的焊接方法对焊接电源的电压、电流等参数的要求不同，我国目前生产的手弧焊机的空载电压限制在90V以下，工作电压为25

~40V；自动电弧焊机的空载电压为70

~90V；电渣焊机的空载电压般是40

~65V；氩弧焊、CO2气体保护焊的空载电压是65V左右；氢原子焊机的空载电压为300V，工作电压为100V；等离子弧切割电源的空载电压高达300

~450V；所有焊接电源的输人电压为220V/380V，都是50Hz的工频交流电，因此触电的危险是比较大的。

（3）焊接操作时造成触电的原因1）直接触电。发生在以下情况：①在更换焊条、电极和焊接过程中，焊工的手或身体接触到电部分，而脚或身体其他部位与地或工件间无绝缘防护。当焊工在金属容器、管道、锅炉、船舱或金属结构内部施工，以及当人体大量出汗，或在阴雨天或潮湿地方进行焊接作业时，特别容易发生这种触电事故。②在接线、调节焊接电流或移动焊接设备时，易发生触电事故。③在登高焊接时，碰上低压线路或靠近高压电源线易引起触电事故。2）间接触电。发生在以下情况：①焊接设备的绝缘烧损、振动或机械损伤，使绝缘损坏部位碰到机壳，而人在碰到机壳时会引起触电。②焊机的火线和零线接错，使外壳带电。③焊接操作时人体碰上了绝缘破损的电缆、胶木电闸带电部分等。四、安全用电注意事项通过人体的电流大小，决定于线路中的电压和人体的电阻。人体的电阻除人体自身的电阻外，还包括人所穿的衣服、鞋等的电阻。干燥的衣服、鞋及干燥的工作场地，能使人体的电阻增大。人体的电阻约为800~

50000通过人体的电流大小不同，对人体的伤害轻重程度也不同。当通过人体的电流强度超过0.05A时，生命就有危险；达到0.1A时，足以使人致命。根据欧姆定律推算可知，40V

的电压足以对人身产生危险。而焊接工作场地所用的网路电压为380V或220V，焊机的空载电压一般都在60V以上。因此，焊工在工作时必须注意防止触电。（1）焊工要熟悉和掌握有关电的基本知识，以及预防触电和触电后的急救方法等知识，严格遵守有关部门规定的安全措施，防止触电事故发生。（2）遇到焊工触电时，切不可赤手去拉触电者，应先迅速将电源切断。如果切断电源后触电者呈昏迷状态，应立即对其实施人工呼吸，直至送到医院为止。（3）在光线昏暗的场地或容器内操作或夜间工作时，使用的工作照明灯的安全电压不大于36V，高空作业或在特别潮湿的场所作业，其安全电压不超过12V。（4）焊工必须穿胶鞋，带皮手套。目前我国使用的劳保用鞋、皮手套，偶然接触220V或380V电压时，还不致造成严重后果。（5）焊工的工作服、手套、绝缘鞋应保持干燥。（6）在潮湿的场地工作时，应用干燥的木板或橡胶板等绝缘物作垫板。（7）焊工在拉、合电源刀开关或接触带电物体时，必须单手进行。因为双手操作电源刀开关或接触带电物体时，如发生触电，会通过人体心脏形成回路，造成触电者迅速死亡。（8）绝对禁止在电焊机开动的情况下接地线、手把线。（9）焊接电缆软线（二次线），外皮烧损超过两处，应更换或经检修后再用。五、预防火灾和爆炸的安全技术焊接时，由于电弧及气体火焰的温度很高，而且在焊接过程中有大量的金属火花飞溅物，稍有疏忽大意，就会引起火灾甚至爆炸。因此焊工在工作时，为了防止火灾及爆炸事故的发生，必须采取下列安全措施:（1）焊接前要认真检查工作场地周围是否有易燃易爆物品（如棉纱、油漆、汽油、煤油、木屑等），如有易燃易爆物品，应将这些物品移至距离焊接工作地10m以外。（2）在焊接作业时，应注意防止金属火花飞溅而引起火灾。（3）严禁设备在带压时焊接或切割，带压设备定要先解除压力（卸压），并且焊割前必须打开所有孔盖。未卸压的设备严禁操作，常压而密闭的设备也不许进行焊接或切割。（4）凡被化学物质或油脂污染的设备都应清洗后再进行焊接或切割。如果是易燃、易爆或者有毒的污染物，更应彻底清洗，经有关部门检查，并填写动火证后，才能进行焊接或切割。（5）在进入容器内工作时，焊接或切割工具应随焊工同时进出，严禁将焊接或切割工具放在容器内而焊工擅自离去，以防混合气体燃烧和爆炸。（6）焊条头及焊后的焊件不能随便乱扔，要妥善管理，更不能扔在易燃、易爆物品的附近，以免发生火灾。六、预防有害气体和烟尘中毒的安全技术焊接时，焊工周围的空气常被些有害气体及粉尘所污染，

如氧化锰、氧化锌、臭氧、氟化物、一氧化碳和金属蒸气等。焊工长期呼吸这些烟尘和气体，对身体健康是不利的，甚至会引起肺尘埃沉着症（俗称尘肺）及锰中毒等，因此，应采取下列预防措施:（1）焊接场地应有良好的通风。焊接区的通风是排出烟尘和有毒气体的有效措施，通风的方式有以下几种：①全面机械通风。安装数台轴流式风机向外排风，使车间内经常更换新鲜空气。②局部机械通风。在焊接工位安装小型通风机械，进行送风或排风。③充分利用自然通风。正确调节车间的侧窗和天窗，加强自然通风。（2）合理组织劳动布局，避免多名焊工拥挤在一起操作。（3）尽量扩大埋弧自动焊的使用范围，以代替焊条电弧焊。（4）做好个人防护工作，减少烟尘等对人体的侵害，目前多采用静电防尘口罩。七、预防弧光辐射的安全技术弧光辐射主要包括可见光、红外线、紫外线三种辐射。过强的可见光耀眼炫目；眼部受到红外线辐射，会感到强烈的灼伤和灼痛，发生闪光幻觉；紫外线对眼睛和皮肤有较大的刺激性，它能引起电光性眼炎。电光性眼炎的症状是眼睛疼痛、有砂粒感、多泪、畏光、怕风吹等，但电光性眼炎治愈后一般不会有任何后遗症。皮肤受到紫外线照射时，先是痒、发红、触疼，以后会变黑、脱皮。如果工作时注意防护，以上症状是不会发生的。因此，焊工应采取下列措施预防弧光辐射：（1）焊工必须使用有电焊防护玻璃的面罩。

（2）面罩应该轻便、成形合适、耐热、不导电、不导热、不漏光。（3）焊工工作时，应穿白色帆布工作服，以防止弧光灼伤皮肤。

（4）操作引弧时，焊工应该注意周围工人，以免强烈弧光伤害他人眼睛。

（5）在厂房内和人多的区域进行焊接时，应尽可能地使用防护屏，避免周围人受弧光伤害。八、特殊环境焊接的安全技术

特殊环境焊接，是指在般工业企业正规厂

房以外的地方，

例如，在高空、野外、容器内部等进行的焊接。在这些地方焊接时，除遵守上面介绍的-般技术要求外，还要遵守些特殊的规定。

（1）高处焊接作业。焊工在距基准面2m以上(包括2m)

有可能坠落的高处进行焊接作业称为高处(登高)焊接作业。

①患有高血压、心脏病等疾病与酒后人员，不得进行高处焊接作业。

②高处焊接作业时，焊工应系安全带，地面应有人监护(

或两人轮换作业)。

③在高处焊接作业时，登高工具(如脚手架等)要安全、牢固、可靠，焊接电缆线等应扎紧在固定地方，不能缠绕在身上或搭在背上工作。不能用可燃物(

如麻绳等)作固定脚手架、焊接电缆线和气割气管的材料。

④乙炔瓶、氧气瓶、焊机等焊接设备器具应尽量留在地面上。

⑤雨天、雪天、雾天或刮大风(六级以上)时，禁止高处焊接作业。（2）容器内焊接作业。在容器内进行焊接作业时要注意：①进入容器内部前，先要弄清容器内部的情况。

②把该容器和外界联系的部位，都要进行隔离和切断，如电源和附带在设备上的水管、料管、蒸气管、压力管等均要切断并挂牌。如容器内有污染物，应进行清洗并经检查确认无危险后，才能进入内部进行焊接。

③进入容器内部焊接要实行监护制，派专人进行监护。监护人不能随便离开现场，并与容器内部的人员经常取得联系。

④在容器内焊接时，内部尺寸不应过小，还应注意通风排气工作。通风应用压缩空气，严禁使用氧气作为通风。

⑤在容器内部作业时，要做好绝缘防护工作，最好垫上绝缘垫，以防止触电等事故的发生。

（3）露天或野外作业。露天或野外作业时要注意：①夏季在露天工作时，必须有防风雨棚或临时凉棚。

②露天作业时应注意风向，不要让吹散的铁液及焊渣伤人。③雨天、雪天或雾天时，不准露天作业。

④夏季进行露天气焊、气割时，应防止氧气瓶、乙炔瓶直接受烈日暴晒，以免气体膨胀发生爆炸。冬季如遇瓶阀成减压器冻结时应用热水解冻，严禁火烤。九、劳动保护用品的种类及要求（1）焊接护目镜焊接弧光中含有的紫外线、可见光、红外线强度均大大超过人体眼睛所能承受的限度，过强的可见光将对视网膜产生烧灼，造成眩晕性视网膜炎；过强的紫外线将损伤眼角膜和结膜，造成电光性眼炎；过强的红外线将对眼睛造成慢性损伤。因此必须采用护目滤光片来进行防护。关于滤光片颜色的选择，根据人眼对颜色的适应性，滤光片的颜色以黄绿、蓝绿、黄褐为宜。焊工务必根据电流大小及时更换不同遮光号的滤光片，切实改正不论电流大小均使用一块滤光片的陋习，否则必将损伤眼睛。（2）焊接防护面罩常用焊接面罩如图2-6和图2-7所示。面罩是用1.5mm厚钢纸板压制而成，质轻、坚韧、绝缘性与耐热性好。护目镜片可以启闭的MS型面罩如图2-8所示，手持式面罩护目镜启闭按钮设在手柄上，头戴式面罩护目镜启闭开关设在电焊钳胶木柄上。引弧及敲渣时都不必移开面罩，焊工操作方便，以便得到更好的防护。（3）防护工作服焊工用防护工作服，应符合国标《焊接防护服》(GB15701--1995)规定，具有良好的隔热和屏蔽作用，以保护人体免受热辐射、弧光辐射和飞溅物等伤害。常用的有白帆布工作服和铝膜防护服，用防火阻燃织物制作的工作服也已开始应用。（4）防尘口罩当采用通风除尘措施不能使烟尘浓度降到卫生标准以下时，应佩戴防尘口罩。国产自吸过滤式防尘口罩如图2-9所示。（5）电焊手套和工作鞋电焊手套宜采用牛绒面革或猪绒面革制作，以保证绝缘性能好和耐热不易燃烧。工作鞋应为具有耐热、不易燃、耐磨和防滑性能的绝缘鞋，现一般采用胶底翻毛皮鞋。新研制的焊工安全鞋具有防烧、防砸性能，绝缘性好(用干法和湿法测试，通过电压7.5kV保持2min的绝缘性试验)，鞋底可达耐热200oC保持15min的性能。【提问】

1.焊接实训安全操作注意事项？

2.安全用电注意事项？【布置作业】

正确穿戴焊接劳动保护用品训练。【总结】授课方案授课教师课程名称汽车制造工艺技术1单元15授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务一电阻焊教学目标知识目标：掌握电阻焊的定义、分类和工作原理；掌握电阻焊焊点形成三个阶段能力目标：能正确分析电阻焊质量影响因素及常见故障分析素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：电阻焊的工作原理及焊点形成阶段难点：电阻焊质量影响因素及故障分析教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内容备注任务一电阻焊【复习】1.汽车焊接实训安全操作规程?2.汽车焊接用电安全、防火防爆安全及劳动保护用品穿戴？【导入】

焊接是利用加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到原子结合的一种加工方法，其实质是使两个分离金属通过原子或分子间的相互扩散与结合而形成一个不可拆卸的整体的过程，并且连接后不能再拆卸。【讲授新课】一、电阻焊的定义、分类电阻焊是将被焊工件置于两电极之间加压，并在焊接处通以电流，利用电流流经工件接触面及其邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之达到金属结合而形成牢固接头的工艺过程。由于焊接所需要的热来自于电流通过工件焊接处的电阻产生的热量，因此将其称为电阻焊。电阻焊有点焊、凸焊、缝焊、对焊等多种不同的焊接方式，如图所示。电阻焊应用范围很广泛，在汽车、拖拉机、飞机制造、电真空器件和仪表制造等工业部门中，电阻焊是重要的焊接工艺之一。

（1）电阻点焊：将焊件压紧在两个柱状电极之间，通电加热，使焊件在接触处熔化形成熔核，然后断电，并在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。点焊适用于焊接4mm以下的薄板（搭接）和钢筋，广泛用于汽车、飞机、电子、仪表和日常生活用品的生产。（2）缝焊：缝焊与点焊相似，所不同的是用旋转的盘状电极代替柱状电极。叠合的工件在圆盘间受压通电，并随圆盘的转动而送进，形成连续焊缝。缝焊适宜于焊接厚度在3mm以下的薄板搭接，主要应用于生产密封性容器和管道等。（3）对焊：根据焊接工艺过程不同，对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。1）电阻对焊焊接过程是先施加顶锻压力（10～15MPa），使工件接头紧密接触，通电加热至塑性状态，然后施加顶锻压力（30～50MPa），同时断电，使焊件接触处在压力下产生塑性变形而焊合。电阻对焊操作简便，接头外形光滑，但对焊件端面加工和清理要求较高，否则会造成接触面加热不均匀，产生氧化物夹杂、焊不透等缺陷，影响焊接质量。因此，电阻对焊一般只用于焊接直径小于20mm、截面简单和受力不大的工件。2）闪光对焊焊接过程是先通电，再使两焊件轻微接触，由于焊件表面不平，使接触点通过的电流密度很大，金属迅速熔化、气化、爆破，飞溅出火花，造成闪光现象。继续移动焊件，产生新的接触点，闪光现象不断发生，待两焊件端面全部熔化时，迅速加压，随即断电并继续加压，使焊件焊合。由于电阻焊中的缝焊和对焊在车身焊接中用得较少，凸焊实际上只是焊接接头的形式与点焊不太一致，其焊接原理和所用的焊接设备与点焊均没有本质的差异，因此点焊是电阻焊最典型的代表。点焊有单点焊、多点焊、单面点焊和双面点焊等多种。由于点焊具有生产率高、焊接质量好、焊接成本低、工作条件好、易于实现自动化生产等诸多优点，因此在车身焊接中被广泛应用。当然，点焊也有其自身的缺点，如对焊接参数波动比较敏感、焊接质量不便于无损检测等，为此需严格控制焊接参数，且应定期抽取一定数量的焊接件进行破坏性检测。点焊常用于车身冲压件的搭接焊，凸焊常用于螺母的焊接。二、电阻焊的焊接原理1.电阻焊的工作原理电阻焊是当电流通过导体时，由于电阻产生热量。当电流不变时，电阻愈大，产生的热量愈多。当两块金属相接触时，接触处的电阻远远超过金属内部的电阻。因此，如有大量电流通过接触处，则其附近的金属将很快地烧到红热并获得高的塑性。这时如施加压力，两块金属即会联接成一体。2.电阻焊的热过程点焊时，对焊件的加热是利用电流直接通过焊件内部及焊件间接触电阻产生的热量来实现。热量的大小是根据焦耳楞次定律来确定的，因此电阻焊的发热量应符合焦耳楞次定律。其关系式为式中

Q—所产生的热量（J）；

I—两电极之间的电流（A）；

R—两电极之间的电阻（）；

t—通电时间（s）。采用不同的电阻焊方法，两电极间电阻（R）是不同的。如点焊时，两电极电阻（R）是由焊件内部电阻（2Rn）、焊件接触处的接触电阻（Rz）

以及电极和焊件间的电阻（2Rzj）所组成，如图4-5所示。其电热关系式为：

3.接触电阻（1）接触电阻的形成两焊件接触面上存在定的电阻称为接触电阻。当电流通过两焊件接触面时，由于接触面实际上不是绝对平的，两焊件只能在若干点上相接触，这样电流通过接触面时就收缩，集中于这些点通过，这是一种微观的集中，由此而造成的附加电阻是形成接触电阻的主要部分，如图4-6所示。同时接触面上存在的氧化膜、油膜和脏物等阻碍，以及焊件表面吸附的气体，也会引起接触电阻。当两焊件通过一定电流时，接触面上首先被加热到较高温度，因而较早达到焊接温度。所以电阻焊是通过焊件接触面上产生的电阻热作为主要热源。（2）影响接触电阻大小的因素接触电阻的大小与电极压力、材料性质、焊件表面状况以及温度有关。任何能够增大实际接触面积的因素，都会减少接触电阻。

随着电极压力的增大，焊件表面的凸出点被压平，氧化膜也会被破坏，接触面积随之增加，接触电阻就减小。

焊件表面存在的氧化物、脏物越多，尤其是存在导电性很低的氧化物时，接触电阻越显著增加。在焊接过程中，随着焊件温度的上升，材料强度逐渐下降，压力将造成更大的接触面积，同时焊件表面上阻碍导电的物质也易被挤走，所以随着温度的上升，接触电阻将急剧下降。

4.焊点的形成过程

焊点形成有三个阶段：（1）预压阶段。为避免接触电阻过大而使焊件烧穿或将电极工作表面烧坏，一定要在焊件受到预压作用后方可通电。（2）焊接通电加热阶段。预压阶段结束后，开始通电加热，在压力的作用下该处金属发生性变形，晶粒破碎，在高温下破碎的晶粒强烈地进行再结晶使焊件通过相互结晶形成共同晶粒，即完成塑性状态下的焊接。随着温度升高，塑性状态区城向四周扩展，中心部分开始出现熔化区，由于熔化区域被环状的塑性焊接区域(即所谓的塑性环)所包围（图4-7），因此熔化的金属不致于在压力作用下被挤出而造成飞溅，以后熔化区和塑性环均应不断扩大，但塑性环始终包围着熔化区，使加热过程正常进行（3）锻压（维持）阶段当切断焊接电流后，电极继续对焊点进行挤压的工序称为锻压。加热结束后，因为焊核周围冷却条件好，故首先凝固，这使包围熔化区周围的金属外壳的刚性得到加强，中心部分凝固收缩时遇到更大的阻力。在断电后继续施加压力，可以克服凝固阻力，防止缩孔、裂纹的产生，形成机械性能高的焊点。三、电阻焊技术参数1.焊接电流的影响从公式可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此，在点焊过程中，它是一个必须严格控制的参数。引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在次级回路中引入了不同量的磁性金属。对于直流焊机，次级回路阻抗变化，对电流无明显影响。除焊接电流总量外，电流密度也对加热有显著影响。通过已焊成焊点的分流，以及增大电极接触面积或凸焊时的凸点尺寸，都会降低电流密度和焊热接热，从而使接头强度显著下降。

2.焊接时间的影响为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充。为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间（强条件，又称强规范），也可以采用小电流和长时间（弱条件，又称弱规范）。选用强条件还是弱条件，则取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都仍有一个上、下限，超过此限，将无法形成合格的熔核。3.电极压力的影响电极压力对两电极间总电阻R有显著影响，随着电极压力的增大，R显著减小。此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因R减小而引起的产热的减少。因此，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低。在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性。电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低。

4.电极形状及材料性能的影响由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，接触面积将增大，焊点强度将降低。5.工件表面状况的影响工件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的不均匀性还会影响各个焊点加热的不一致，引起焊接质量的波动。因此，彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。四、电阻焊特点

1：电阻焊是利用焊件内部产生的电阻热，由高温区向低温区传导，加热及融化金属，实现焊接的。它属于内部分布能源。2：电阻焊的焊缝是在压力下凝固或集合结晶，属于压焊范畴，具有锻压特征。3：由于焊接热量集中，加热时间短，所以热影响区小，焊接变形与应力也较小。所以，通常焊后不需要校正及热处理。4：通常不需要焊、焊丝、焊剂、保护气体等焊接材料，焊接成本低。5：电阻焊的熔核始终被固体金属包围，融化金属与空气隔绝，焊接治金过程比较简单。6：操作简单，易于实现机械化与自动化，劳动条件较好。7：生产率高，可与其它工序一起安排在组装焊接生产线上。但是闪光焊因有火花喷溅，尚需隔离。8：由于电阻焊设备功率大，机械化、自动化程度较高，使得设备的一次投资大，维修困难，而且常用的大功率单项交流焊机不利于电网的正常运行。9：点、缝焊的搭接接头不仅增加构件的质量，而且使接头的抗拉强度及疲劳强度降低。10：电阻焊质量，目前还缺乏可靠的无损检测方法，只能靠工艺试样、破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证。五、电阻焊常见故障分析【提问】1.电阻焊的定义、分类？2.电阻焊的工作原理？【布置作业】1.电阻焊焊点形成三个阶段？2.电阻焊质量影响因素？常见故障分析？【总结】授课方案授课教师课程名称汽车制造工艺技术1单元16授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务二电阻点焊教学目标知识目标：掌握电阻点焊的定义和主要参数选择，了解电阻点焊的焊接循环过程能力目标：能正确使用汽车电阻点焊设备素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：电阻点焊主要参数选择和循环过程难点：电阻点焊设备教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内容备注任务二电阻点焊【复习】1.电阻焊的概念、分类?2.电阻焊的工作原理？【导入】

汽车车身电阻点焊的应用和结构如下图：【讲授新课】一、电阻点焊的定义

点焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电流,利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化状态,使之形成金属结合的一种方法。点焊的接头形式是搭接。点焊时，将焊件压紧在两圆柱形电极间，并通以很大的电流，利用两焊件接触电阻较大，产生的热量大，迅速将焊件接触处加热到熔化状态，形成液态熔池（焊核），当液态金属达到一定数量后断电，在压力的作用下，冷却凝固形成熔核，如图4-8所示。点焊主要用于带蒙皮的骨架结构，例如汽车驾驶室、客车厢体和飞机翼尖翼肋等。图2

点焊示意图

1.点焊的电极点焊时，常用的电极材料有纯铜电极、镉青铜电极和铬青铜电极。（1）纯铜电极。纯铜具有良好的导电性和导热性，但由于硬度和屈服强度较低，因此寿命很短。纯铜电极适用于工作量不大的轻合金焊件的焊接。（2）镉青铜电极。镉青铜具有较好的力学性能和导电性(为纯铜的90%)，常用来制造焊接黑色金属的电极和有色金属电极。（3）铬青铜电极。铬青铜电极具有相当高的硬度，并有良好的导电性和较好的抗氧化能力，它的使用寿命长，因此被广泛用于耐热钢和不锈钢的焊接。2.点焊的接头形式点焊时工件采用的接头形式如图4-9所示，分为单剪搭接、双剪搭接、带垫片对接以及弯边搭接等几种，其中单剪搭接接头应用最广。二、电阻点焊的特点1）电阻点焊的优点（1）熔核形成时始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单。（2）加热时间短，热量集中，故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理工序。（3）不需要焊丝、焊条等填充金属作焊接材料，焊接成本低。（4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。（5）生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。2）电阻点焊的缺点（1）点焊因在两板焊接熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。（2）设备功率大，机械化、自动化程度较高，使设备成本较高、维修较困难，并且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的平衡运行。（3）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件破坏性试验来检查，靠各种监控进行技术保证。三、电阻点焊主要参数选择

1.焊件的焊前清理焊前必须清除焊件表面的油脂、脏物及氧化膜。因为这类杂质的存在，会使焊件与焊件间、焊件与电极间的接触电阻显著增加，甚至出现局部不导电，破坏了电流和热量的正常分布;在电流密度特别大的地方，发生金属局部熔化、飞溅和表面过热或烧穿焊件。如果氧化膜太厚，会使焊件接触面绝缘，不能形成焊点。清理前，选用有机溶剂（汽油、丙酮等）或碱性溶液除去焊件表面的油漆和油脂，然后再去除表面的氧化膜，一般可用纱布、铜丝刷或喷砂处理。2.电阻点焊的能量

电阻点焊的能量是电阻热，因此，它符合焦耳定律：

Q=I2RT

其中，Q—电阻点焊能量；

I

—焊接电流；

R—电焊过程中的动态电阻；

T—

焊接时间。

3.焊接电流

由于绕流现象产生的边缘效应，电流通过焊件时的分布将是不均匀的。即：两电极间的电流密度是不均匀的。由右图4可以看到：贴合面的边缘电流密度出现峰值，该处加热强度最大，因而将首先出现塑性连接区，这就是塑性环。熔核就是在塑性环里形成并长大的。塑性环的作用：防止熔核氧化和飞溅。4.焊接电阻

如右图5所示：电极与工件间接触电阻Rew、工件间的接触电阻Re（Rew和Re被称为接触电阻）和工件自身的电阻Rw（Rw成为内部电阻）构成了点焊时电阻热的发生机构。其中，接触电阻产热约为5%-10%，内部电阻产热约90%-95%。由图6可以看到：在其他焊接参数不变的情况下，随着电极压力的增大，焊接电阻迅速减小，当电极压力增加到一定值时，焊接电阻趋于稳定。

5.温度场的分布

温度场是产热与散热相互作用的表现和结果.由于产热电阻阻值的不同、电流线分布的不均匀性以及水冷铜合金电极的强烈冷却作用，使温度场的分布具有不均匀性.由图7可以看出：点焊时板件贴合面处的温度最高，这样的分布有利于贴合面处的母材熔化形成熔核。

6.点焊焊接参数的选择点焊时，主要的焊接参数有焊接电流、通电时间、电极接触面积和电极压力等。其焊接参数的选择主要用实验法，即试焊、检验，最后确定焊接规范。常用的低碳钢点焊焊接参数见表4-3。四、电阻点焊焊接循环过程点焊的焊接过程由预压、通电、维持、休止四部分组成。其焊接质量的好坏与预压力、通电时间、通电电流、工件性能、电极的形状与材料等因素有直接关系，其中通电电流和通电时间对焊接质量的影响最大。（1）预压力的影响点焊的预压力是由电极施加的，因此预压力又称为电极压力。适当的电极压力对于保证焊接质量十分有利，其原因是：适当的电极压力可以破坏焊接接头表面的氧化物层，使焊接接头表面保持良好的接触，促进焊接接头的熔合；热熔时在电极压力作用下形成的塑性环可防止周围气体侵入和液态熔核金属沿板缝向外喷溅，这对于保证焊接质量具有十分重要的作用。（2）焊接电流的影响点焊所需要的热量完全由电流转换而来，由此可见焊接电流对焊接质量的影响。电流越大，所产生的焊接热越大，焊接接头处的金属越容易熔化。不同的材料其熔化热和散热能力均有较大差异，因此焊接不同种类的金属应采用不同的焊接电流。此外，点焊接头处金属厚度的不同所需的焊接热也存在很大的差异，因此焊接较厚的金属时需要较大的焊接电流，焊接较薄的金属时需要较小的电流，否则焊接接头有被烧穿的危险。由此可见，焊接电流是一个必须严格控制的重要参数。引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。（3）通电时间的影响通电时问又称焊接时间，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流、短时问焊接模式(简称强条件或硬规范)，也可采用小电流、长时间(简称弱条件或软规范)。选用硬规范还是软规范，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时问，都有一个上下限，选用时应特别注意这一点。（4）电极形状及材料的影响由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因此，电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低。（5）工件性能的影响工件表面状况如氧化物、污垢、油和其他杂质等均会影响工件的导电性能，通常情况下都会增大焊接接头处的接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能导通，使焊接过程无法进行。氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的均匀性，引起焊接质量的不稳定。因此彻底清洁工件表面是保证获得优质焊接接头的必要条件。除工件表面状况会影响到焊接质量外，工件材料的许多性能都会对点焊的有效性构成较大影响：材料的导电性和导热性越高，焊接性越差；材料的高温强度越高、屈服强度越高，焊接性越差；材料的塑性温度范围越窄，对参数波动越敏感，焊接性越差；材料对热循环的敏感性越强，焊接性越差；此外，熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属，其焊接性一般较差。（6）点焊参数的选用选择点焊参数时可以采用计算法或查表法，无论采用哪种方法，所选择出来的参数都不可能是十分精确和合适的，需针对具体工件的特点由实验确定。五、电阻点焊的设备

目前在生产中的电阻焊焊机种类很多，按其用途可分为点焊焊机、缝焊焊机和对焊焊机等。

1.点焊机的分类1）按使用的电源不同，可分为工频（即50Hz的交流电源）点焊机、脉冲点焊机、直流冲击波点焊机、电容储能式点焊机以及变频点焊机（包括高频点焊机和低频点焊机）等，如图4-11~4-15所示。

2）按加压机构传动方式的不同，可分为脚踏杠杆式点焊机、电动凸轮式点焊机、气压传动式点焊机、液压传动式点焊机以及复合（如气压-液压式）点焊机等。

3）按电极的运动形式不同，可分为垂直行程式点焊机和圆弧行程式点焊机(图4-16、图4-17)。4）按一个焊接周期完成的焊点数不同，可分为单点式（如常用的DN2系列点焊机）、双点式和多点式（如汽车制造专用的DNI3系列多头点焊机）。5）按焊机安装形式的不同，可分为固定式点焊机、移动式点焊机和悬挂式点焊机。

2.焊钳电阻点焊设备在汽车生产中主要分两类：悬挂式点焊焊机和机器人点焊设备。悬挂式点焊焊机由焊钳、焊机变压器、焊机控制器、水冷却系统、气动加压系统和悬挂装置等部分组成，根据焊臂的动作分为X型与C型两种；机器人点焊设备主要由点焊控制器、焊钳(包括阻焊变压器)及水、电、气等辅助部分组成。悬挂焊是采用工件不动，焊钳移动的焊接方式，主要用于焊接一般固定式焊机不能或不便焊接的低碳钢、低合金钢、不锈钢、镀层钢、板材及圆钢。而焊接机器人则采用焊钳和工件都运动的焊接方式，其自动化和劳动强度都得到了很大的改观，所以焊接机器人在现代工业生产中得到了广泛的应用，特别是在汽车生产中应用尤为广泛。（1）焊钳概述点焊机的焊钳由定焊臂、动焊臂、定电极、动电极、机体、悬臂、手柄、焊接启动开关、气缸和辅助行程开关等组成，如图4-18所示。焊机主要分为X型和C型。X型悬挂焊机的焊臂能像剪刀一样张开和闭合，该类焊机适用于尺寸大且焊接位喉深大的工件焊接，其常用焊臂长度有330mm、420mm、500mm、600mm，最长可达1200mm，特殊的还可定制。C型悬挂焊机静止的焊臂似L状，另一焊臂垂直于L型焊臂的短边，两条焊臂构成的包围圈在没有闭合时像字母“C”因此而得名。此类焊机适用于工件大但焊接位喉深不大、对焊接速度要求较高的情况，例如风管口里管道与法兰角铁的焊接。（2）焊钳的分类焊钳的分类方法有很多种，按应用场合可分为便携式焊钳、自动平衡焊钳和机器人焊钳3大类。①便携式焊钳。便携式焊钳是用于手工操作的焊钳，结构简单、重量轻、灵活方便，主要有普通型和一体化型两大类。普通型是指焊钳与阻焊变压器分离，操作性能好，维修简单，产品较为成熟；一体化型是指焊钳与阻焊变压器安装在一起，共同固定在焊钳手臂末端，其主要优点是节省能量。一体式焊钳的缺点是焊钳重量增大，要求负载能力变大，但随着逆变焊钳的发展及机器人负载能力的提高，一体式焊钳将得到广泛的应用，如图4-19a所示。②自动平衡焊钳。与便携式焊钳类似，只是在焊接时焊钳不用人工控制，而将它与夹具配合，固定在夹具上，实现一定程度的自动化生产。③机器人焊钳。点焊机器人用焊钳与焊条电弧焊焊钳一样有C型和X型两种，但与焊条电弧焊焊钳相比其使用寿命长、尺寸精度高、结构紧凑且重量轻。根据工件及焊接夹具的结构形式来选取焊钳的种类及结构尺寸，对于较复杂的工件一般需要通过仿真来确定焊钳的尺寸。与机器人连接可自动控制，精度高、效率高，但机构较复杂、重量大，如图4-19b所示。（3）焊钳选用的基本原则

①

依据产品结构、夹具结构和作业方位等确定合理的点焊钳形式。②根据焊钳的工作位置、工件形状选择焊钳的门深、门高选择，如图4-20所示。③根据焊接板厚、加压时间和焊接部位的材料等条件选择电极加压力，从而选择气缸直径。④根据辅助行程和工作行程选择气缸的长度。

经过辅助行程使焊钳进入焊接部位，进入焊接部位后关闭辅助行程，改为工作行程。⑤根据客户要求选择电缆连接方式。⑥根据焊接条件来选择手柄型号。

3.点焊机常见故障及排除方法点焊机常见故障及排除方法见表4-4。4.电阻焊机的使用、维护及安全注意事项1）焊机工作前，对各有关传动部分加油，保证润滑良好；2）焊机通水后方可进行操作；3）要经常保持接触器触点清洁；4）电极与焊件接触处应保持光洁，必要时用细砂纸磨光；5）焊后应及时清理焊机上的飞渣，防止金属飞渣落入焊接变压器线圈中发生短路；6）焊机在摄氏零度以下工作完毕后，应使用压缩空气吹除冷却管路中的冷却水。六、电阻点焊质量控制对于点焊质量的检测，分不两种场合进行区分。一级：承受较大的静载荷、动载荷或交变载荷的接头；二级：承受较小的静载荷或动载荷的一般接头。

1.常用的检验方法（1）目视检验对于熔核的质量从外观上只能初步判断，最终的检验需要依靠撕破或撬边检验。凭眼睛看塑性环包围的熔核，起到连接强度的是熔核中间的焊核，没有清晰地看到焊核，不能说明此熔核有缺陷，需要进行剖检检查。通常我们说的熔核直径，指的是焊核直径。熔核表面应平整、光洁，不允许出现击穿、烧穿、裂纹等现象。（2）撕破检验每班开班前，焊机工作中间停止时间超过1h，每焊接100个点左右时，或更换电极、在规定范围内调整焊接参数，重新启动焊机时，都必须按表3-7所列内容进行检验，在检验无问题时方可继续施焊。撕破检验时，应用专业设备在一侧板材上撕成孔洞，板厚大于1.2mm时，允许在一侧板材上形成深度不小于板厚20%的凹坑。（3）撬边检验撬边检验是用专用检验器将焊件边缘撬起来检查熔核是否良好，如图4-30所示。焊透率过小或直径过小的熔核，在撕力作用下发出轻微的撕裂声音并破裂，焊接良好的熔核应不破裂。

2.点焊缺陷及其产生原因在点焊过程中，由于焊接规范选择不当，会产生各种焊接缺陷，从而影响焊接质量，表4-6列出了点焊时易出现的各种缺陷及产生原因。【提问】1.电阻点焊的定义？2.电阻点焊的主要参数选择？【布置作业】

1.概述电阻点焊的焊接循环过程？

2.分析电阻点焊设备？【总结】授课方案授课教师课程名称汽车制造工艺技术1单元17授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务三凸焊教学目标知识目标：掌握凸焊的工作原理和凸焊的质量影响因素；了解凸焊的质量检验方法能力目标：能正确分析凸焊的质量影响因素素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：凸焊工作原理和质量影响因素难点：凸焊的质量检验方法教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内容备注任务三凸焊【复习】1.电阻点焊的定义?2.电阻点焊焊接循环过程？【导入】

如前所述，凸焊的焊接原理和设备与点焊很接近，只是焊接接头有所不同，因此，人们常将凸焊称为是点焊的一种特殊形式。【讲授新课】一、凸焊的定义二、凸焊基本类型三、凸焊的工作原理四、凸焊接头形成过程

1.预压阶段；

2.通电加热阶段；

3.冷却结晶阶段。五、凸焊的工艺特点1.凸焊的工艺特点1)

在一个焊接循环内既可焊接一个焊点又可同时焊接多个焊点，不仅生产率高，还没有分流影响，因此可在窄小的部位上布置焊点而不受点距的限制。2)

由于电流密集于凸点上，电流密度大，故可用较小的电流进行焊接，并能可靠地形成较小的熔核。点焊却不同，对应于某一板厚，要形成小于某一尺寸的熔核是很困难的。3)

凸点的位置准确、尺寸一致，各点的强度比较均匀。因此对于给定的强度，凸焊焊点的尺寸可以小于点焊。4)

由于采用大平面电极，且凸点设置在一个工件上，所以可最大限度地减轻另一工件外露表面上的压痕。同时大平面电极的电流密度小、散热好，电极的磨损要比点焊小得多，因而大大降低了电极的保养和维修费用。5)

与点焊相比，工件表面的油、锈、氧化皮、镀层和其他涂层对凸焊的影响较小。当然，工件表面越洁净，其焊接质量就越好越稳定。6）凸焊的不足之处是需要冲制凸点的附加工序，电极比较复杂，若一次要焊多个焊点，则需要使用更高的电极压力和高精度的大功率焊机。由于凸焊具有上述多种优点，因而获得了极广泛的应用。由凸焊的优点不难看出，凸焊特别适合于车身上的螺母焊接，如图4-21所示。2.凸焊电极常用的凸焊电极有圆形平头电极、大平头棒状电极、螺母专用电极三种基本类型。（1）圆形平头电极。圆形平头电极又称为标准点焊电极，若进行凸焊作业时采用标准点焊电极，则电极接触面直径应不小于凸点直径的两倍，以减小工件表面的压痕。（2）大平头棒状电极。大平头棒状电极常用于局部位置的多点凸焊，如加强垫圈的凸焊，一次可焊4~6点。大平头棒状电极的接触面必须足够大，应超过全部凸点的边界，超出量一般应相当于一个凸点的直径。（3）螺母专用电极。螺母专用电极主要用于螺母的焊接。汽车车身上需要焊接的螺母非常多，因此螺母专用电极在汽车车身焊接工艺中应用非常广泛。

3.凸焊质量的影响因素影响凸焊质量的因素主要有电极压力、焊接时间、焊接电流、电极材料四项。(1)

电极压力。凸焊的电极压力取决于被焊金属的性能、凸点的尺寸和一次焊成的凸点数量等。电极压力应足以在凸点达到焊接温度时将其完全压溃，并使两工件紧密贴合。电极压力过大会过早地压溃凸点，失去凸焊的作用，同时因电流密度减小而降低接头强度；电极压力过小会引起严重飞溅。(2)

焊接时间。对于给定的工件材料和厚度，