汽車制造工藝基礎(chǔ)（第3版）課件：白車身焊接

白車身焊接

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(diǎn)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(gè)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(gè)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(diǎn)焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和釬焊等。

圖3-2點(diǎn)焊圖3-3釬焊二、汽車工業(yè)焊接發(fā)展趨勢(shì)

1．發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，在焊接方面，主要使用的是點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人。圖為點(diǎn)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(dòng)焊機(jī)

三、寶馬汽車的焊接流程

第二節(jié)電阻焊

一、電阻焊的焊接原理1.電阻焊的熱過程點(diǎn)焊時(shí)，對(duì)焊件的加熱是利用電流直接通過焊件內(nèi)部及焊件間接觸電阻產(chǎn)生的熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)。其關(guān)系式為：

Q=0.24I2Rt式中Q——所產(chǎn)生的熱量（J）；

I——兩電極之間的電流（A）；R——兩電極之間的電阻（Ω）；t——通電時(shí)間（s）采用不同的電阻焊方法，兩電極間電阻（R）是不同的。如上圖。

2.接觸電阻（1）接觸電阻的形成兩焊件接觸面上存在一定的電阻稱為接觸電阻。如圖。（2）影響接觸電阻大小的因素接觸電阻的大小與電極壓力、材料性質(zhì)、焊件表面狀況以及溫度有關(guān)。3.焊點(diǎn)的形成過程(1)預(yù)壓階段為避免接觸電阻過大而使焊件燒穿或?qū)㈦姌O工作表面燒壞，因此，一定要在焊件受到預(yù)壓作用后方可通電。（2）焊接通電加熱階段預(yù)壓階段結(jié)束后，開始通電加熱，在壓力的作用下該處金屬發(fā)生塑性變形，晶粒破碎，在高溫下破碎的晶粒強(qiáng)烈地進(jìn)行再結(jié)晶，使焊件通過相互結(jié)晶形成共同晶粒，即完成塑性狀態(tài)下的焊接。見圖。(3)鍛壓（維持）階段當(dāng)切斷焊接電流后，電極繼續(xù)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行擠壓的工序稱為鍛壓。二、電阻焊的分類在工業(yè)中廣泛采用的電阻焊的方法有點(diǎn)焊、縫焊（滾焊）和對(duì)焊三種。這里只重點(diǎn)介紹點(diǎn)焊。點(diǎn)焊的接頭形式時(shí)搭接。點(diǎn)焊過程原理見圖。1.點(diǎn)焊的電極（1）純銅電極紫銅具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，但由于硬度和屈服極限較低，因此壽命很短。（2）鎘青銅電極鉻青銅具有較好的力學(xué)性能和導(dǎo)電性（為純銅的90%），常用來(lái)制造焊接黑色金屬的電極和有色金屬電極。（3）鉻青銅電極鉻青銅電極具有相當(dāng)高的硬度，并有良好的導(dǎo)電性和較好的抗氧化能力，它的使用壽命長(zhǎng)，因此被廣泛用于耐熱鋼和不銹鋼的焊接。2.點(diǎn)焊的接頭形式

3.焊件的焊前清理焊前必須清除焊件表面的油脂、臟物及氧化膜。清理前，選用有機(jī)溶劑（汽油、丙酮等）或堿性溶液除去焊件表面的油漆、油脂，然后再去除表面的氧化膜，一般可用紗布、銅絲刷或噴砂處理。4.點(diǎn)焊工藝參數(shù)的選擇點(diǎn)焊時(shí)，主要的工藝參數(shù)有焊接電流、通電時(shí)間、電極接觸面積和電極壓力等。常用的低碳鋼點(diǎn)焊工藝參數(shù)見表3-1。5.點(diǎn)焊基本操作1）啟動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)。2）在焊件上劃焊點(diǎn)位置線。3）進(jìn)行點(diǎn)焊。4）檢查焊點(diǎn)質(zhì)量。6.點(diǎn)焊時(shí)飛濺嚴(yán)重，甚至使工件燒穿造成嚴(yán)重質(zhì)量事故的原因1）焊接規(guī)范選擇不當(dāng)。2）電極末端形狀不正確，或兩電極有偏差。3）焊件在兩電極中安放傾斜、焊件表面處理不良或表面污染等。三、電阻焊的設(shè)備1.點(diǎn)焊機(jī)的分類1）按使用的電源不同，可分為工頻點(diǎn)焊機(jī)、脈沖點(diǎn)焊機(jī)、直流沖擊波點(diǎn)焊機(jī)、電容儲(chǔ)能式點(diǎn)焊機(jī)以及變頻點(diǎn)焊機(jī)等。2）按加壓機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的不同，可分為腳踏杠桿式、電動(dòng)凸輪式、氣壓傳動(dòng)式、液壓傳動(dòng)式以及復(fù)合式點(diǎn)焊機(jī)等。3）按電極的運(yùn)動(dòng)形式不同，可分為垂直行程式和圓弧行程式（如圖）。4）按一個(gè)焊接周期完成的焊點(diǎn)數(shù)不同，可分為單點(diǎn)式、雙點(diǎn)式和多點(diǎn)式。5）按焊機(jī)安裝形式的不同，可分為固定式、移動(dòng)式或懸掛式。2.點(diǎn)焊機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)常用DN2系列氣壓傳動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)見表3-2。3.點(diǎn)焊機(jī)常見故障及排除方法故障特征產(chǎn)生原因排除方法焊接時(shí)無(wú)焊接電流（1）焊接程序循環(huán)停止；（2）焊接變壓器初級(jí)或次級(jí)開路（1）檢查時(shí)間調(diào)節(jié)器電路；（2）檢查和清潔回路焊接時(shí)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(shí)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(duì)中心；（5）焊件表面不清潔（1）調(diào)節(jié)預(yù)壓時(shí)間，使其大于電極下降時(shí)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.電阻焊機(jī)的使用、維護(hù)及安全注意事項(xiàng)1）焊機(jī)工作前，對(duì)各有關(guān)傳動(dòng)部分加油，保證潤(rùn)滑良好；2）焊機(jī)通水后方可進(jìn)行操作；3）要經(jīng)常保持接觸器觸點(diǎn)清潔；4）電極與焊件接觸處應(yīng)保持光潔，必要時(shí)用細(xì)砂紙磨光；5）焊后應(yīng)及時(shí)清理焊機(jī)上的飛渣，防止金屬飛渣落入焊接變壓器線圈中發(fā)生短路；6）焊機(jī)在攝氏零度以下工作完畢后，應(yīng)使用壓縮空氣吹除冷卻管路中的冷卻水。

第三節(jié)CO2氣體保護(hù)焊

一、氣體保護(hù)焊概述

1.氣體保護(hù)焊的原理

以外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧及焊接區(qū)的電弧焊法，稱為氣體保護(hù)焊。氣體保護(hù)焊按電極是否熔化可分為兩種：不熔化極氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊。2.氣體保護(hù)焊接特點(diǎn)在焊接過程中，保護(hù)氣體是以一定壓力向外噴射地，不受空間位置地限制，適宜全位置焊接，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化焊接。但氣體保護(hù)焊室外作業(yè)須有專門的防風(fēng)措施，否則會(huì)影響氣體保護(hù)效果；電弧光輻射較強(qiáng)；焊接設(shè)備較復(fù)雜。3.保護(hù)氣體的種類常用的保護(hù)氣體主要有：氬氣（Ar）、氦氣（He）、氫氣（H2）、二氧化碳（CO2）等。既可使用單一氣體，也常采用混合氣體，以提高電弧的穩(wěn)定性，改善焊接效果。

4.氣體保護(hù)電弧焊的分類根據(jù)電極是否熔化，可分為不熔化極（鎢極）氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊；按照保護(hù)氣體的種類不同可分為氬弧焊、氦弧焊、氫原子焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等；按操作方式不同可分為手工、半自動(dòng)、自動(dòng)氣體保護(hù)焊。二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊1.概述（1）CO2氣體保護(hù)焊的焊接過程（2）CO2

氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)CO2

氣體來(lái)源廣，價(jià)格低，而且焊接耗電少,故成本低,約為手工電弧焊的40%左右；對(duì)鐵銹敏感性小，不易產(chǎn)生氣孔；焊縫含氫量低，抗裂性好；焊接電流密度大，生產(chǎn)率較高，通常比手工電弧含高1～4倍，但大電流焊接時(shí)飛濺較多，影響焊縫表面成形；CO2

氣體具有較強(qiáng)的氧化性，不能焊接易氧化的有色金屬材料；在焊接中易使合金元素?zé)龘p，還易產(chǎn)生氣孔和飛濺，需在焊絲中加硅、錳等脫氧元素，選用合理的工藝參數(shù)，并保證CO2

氣體的純度，防止產(chǎn)生氣孔。2.焊接設(shè)備CO2焊接設(shè)備

由焊接電源、焊槍、送絲機(jī)構(gòu)、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。（1）焊接電源（2）焊槍（3）送絲機(jī)構(gòu)

CO2

半自動(dòng)焊地送絲為等速送絲，送絲應(yīng)均勻平穩(wěn)。其送絲方式有拉絲式、推絲式和推拉式（如圖3-22所示）三種，目前推絲式送絲機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多。（4）供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)主要由氣瓶、干燥器、預(yù)熱器、減壓器和流量計(jì)等組成（5）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的作用是對(duì)供氣、送絲和供電等實(shí)行控制。

3.焊接工藝參數(shù)（1）焊絲直徑焊絲直徑選擇見表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）焊接電流對(duì)于一定的焊絲直徑，所使用的焊接電流有一定的范圍，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）電弧電壓見表3-6。（4）焊接速度一般焊接速度在15～40m/h。（5）焊絲伸出長(zhǎng)度焊絲伸出長(zhǎng)度取決于焊絲直徑，一般為焊絲直徑的10倍，且不超過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CO2

氣體流量應(yīng)根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度、噴嘴直徑等選擇，過大、過小都會(huì)影響保護(hù)效果。一般細(xì)絲焊接時(shí)為6~15L/mm，粗絲焊接時(shí)為20~30L/mm。（7）電源極性為了減少飛濺，保證焊接電弧的穩(wěn)定性，CO2

焊應(yīng)選用直流反接。（8）回路電感值焊絲直徑（mm）0.81.21.6電感值（mH）0.01～0.080.10～0.160.30～0.704.CO2

焊操作技術(shù)（1）基本操作技術(shù)1）引弧。2）熄弧。（2）焊縫的連接焊縫接頭的連接一般采用退焊法，其操作方法與手工電弧焊相同。（3）左焊法和右焊法CO2

焊的操作方法按焊槍移動(dòng)方向不同可分為左焊法和右焊法（如圖）。（4）運(yùn)絲方式運(yùn)絲方式有直線移動(dòng)法和橫向擺動(dòng)法。（5）各種位置的焊接操作特點(diǎn)1）平焊：一般采用左焊法，焊絲前傾角-10o

～-15o

。2）T形接頭和搭接接頭的焊接：不等厚板的T形接頭平角焊時(shí)，要使電弧偏向厚板，以使兩板受熱均勻。等厚板焊接時(shí)焊槍的工作角度為40o

～50o

（與水平板夾角），前傾角為-10o

～-15o

。當(dāng)焊腳尺寸不大于5mm時(shí)，如圖

中的A所示；當(dāng)焊腳尺寸大于5mm時(shí)，如圖中的B所示。3）立焊：CO2焊的立焊有兩種方式，即向上立焊法和向下立焊法。4）橫焊：橫焊時(shí)的工藝參數(shù)與立焊基本相同，焊接電流可比立焊時(shí)稍大些。第四節(jié)其他焊接技術(shù)一、激光焊接激光焊接越來(lái)越受到汽車制造廠的重視。圖

為車身正在進(jìn)行激光焊接。

1.激光焊接簡(jiǎn)介

激光焊接采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束，使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束，如果焦點(diǎn)接近工件，工件表面會(huì)產(chǎn)生極高溫度，在幾毫秒內(nèi)熔化，達(dá)到熔化結(jié)合的物理變化，也就是起到了點(diǎn)焊的作用，但是焊接的牢固性超過普通的點(diǎn)焊。激光焊接設(shè)備的關(guān)鍵是大功率激光器，主要有兩大類，一類是固體激光器，又稱Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器，又稱CO2激光器。機(jī)器人激光焊系統(tǒng)由激光器、冷卻系統(tǒng)、熱交換器、光纜轉(zhuǎn)接器、激光電纜、激光加工鏡組和機(jī)器人等部分組成。2.激光焊接優(yōu)點(diǎn)（1）對(duì)最終車身重量的減輕（2）減少汽車零部件的數(shù)量（3）原材料利用率大大提高，廢料大大減少（4）結(jié)構(gòu)功能得到大大提高（5）為生產(chǎn)寬體車提供可能（6）提高焊接速度3.激光焊接在車身焊接上的應(yīng)用二、凸焊1.凸焊的特點(diǎn)與應(yīng)用凸焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：外覆蓋件表面幾乎看不見焊痕；不損壞表面鍍層；焊后不需要后道打磨工序；可滿足焊接對(duì)邊緣尺寸的要求；可達(dá)到與電阻焊相同的焊接強(qiáng)度。2.凸焊的工藝參數(shù)及要點(diǎn)凸焊的工藝參數(shù)主要有電極壓力焊接時(shí)間焊接電流。

三、螺柱焊一些非承重的車身構(gòu)件和一些裝飾件就是利用焊接螺柱被裝配在車身上的，如ABS模塊、隔熱板、部分儀表盤、部分塑料件等，此外還包括汽車電氣連接線的綁扎。如圖所示。

1.螺柱焊機(jī)結(jié)構(gòu)螺柱焊機(jī)由螺柱焊槍、控制部分、送料器部分、工作部分、電路和氣路組成。2.螺柱焊焊接原理具體分為短路階段、焊接起始階段、焊接階段和浸末階段四個(gè)階段。3.螺柱焊的操作步驟1）調(diào)整準(zhǔn)備2）運(yùn)行檢查3）焊接操作四、螺母凸焊車身上凸焊螺母或螺釘，分布在前后地板、前后縱梁、側(cè)圍、四個(gè)門、前后蓋和輪罩上，如圖所示。第五節(jié)白車身質(zhì)量檢驗(yàn)與安全一、白車身主要質(zhì)量缺陷焊接（主要是點(diǎn)焊）的主要缺陷是：假焊、脫焊、漏焊、毛刺、飛濺、半點(diǎn)焊等。裝配的主要缺陷是：裝配物之間高低、大小、縫隙不均勻等。圖為檢驗(yàn)工程師檢驗(yàn)焊接質(zhì)量。二、焊接質(zhì)量的檢測(cè)焊接焊點(diǎn)的檢驗(yàn)方法有：目視檢驗(yàn)、磁粉探傷、X射線探傷、氣密試驗(yàn)、液壓試驗(yàn)、機(jī)械性能試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)（低倍）等。1.直觀檢查直觀檢查就是用普通、無(wú)輔助設(shè)備的視力觀察,檢查焊點(diǎn)數(shù)量、位置和成型質(zhì)量。（1）對(duì)電阻焊的直觀檢查①有效焊點(diǎn)數(shù)量檢查某車型有效焊點(diǎn)數(shù)量要求工程技術(shù)圖紙上規(guī)定的焊點(diǎn)數(shù)量有效焊點(diǎn)數(shù)量最小值實(shí)施焊點(diǎn)數(shù)量最大值1-5nn6-10n-1n+111-20n-2n+221-30n-3n+331-40n-4n+441+n-12%n+12%

n=裝配焊接工藝卡片上規(guī)定的點(diǎn)焊實(shí)際數(shù)量②焊點(diǎn)缺陷判斷a)如果焊口或周圍出現(xiàn)裂紋，就判定該焊口有缺陷。b)如果母材扭曲變形超過焊接面30度，就判定該焊口有缺陷。c)如果鋼板被拉超過緊靠焊口周圍的厚度的兩倍，就判定該焊口有缺陷。d)焊口不得超過任何焊接鋼板的邊緣

。母材扭曲變形超過焊接面30度e)如果最小焊點(diǎn)熔