汽车白车身焊接技术论文

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汽车白车身焊接技术H录引言第一章汽车白车身焊接概述第二章电阻焊第三章C02焊笫四章焊接安全与防护摘要汽车工业屮，焊接是汽车零部件与车身制造屮的一个关键环节，起着承上启下的特殊作中经焊接、铆/•焊接性能的用，车身的焊装质fi直接决定着沿㈨工序的质fi，车身的装配质S不良，不仅影响整车外观，还会导致漏雨、风噪、路噪和车门关闭障碍的发生，所以，汽车白车身#接技术应该引起足够重视。关键同焊接、电阻点焊、CO2气体保护焊、焊缝、焊接安全用电引言汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种、其至数百.接、机械联结及粘接等方法联结而成的。山于车Mfe压件的材料大都：低碳俐，所以焊接是现代车身制造中应用最；「02焊机汽车内车旮主要应用的焊接方法有电阻焊•点焊）、电弧焊（包括CO2气体保护焊、螺柱焊）以及钎焊等。由于汽车的白车身^是冲压、轧制的薄板构件，故点焊在其中被广泛采用。。艺方法，f午:制造中得到广泛的应用。随卷技:用在汽车制造中，镀层钢板、轻金属材料的:种材k对汽车焊接提出了新的挑战。而汽I面貌人为改观。•瑞汽车河南工^焊装车间的一些焊接方法勾工艺，如主要「一章汽车Q车身焊接概述笫一节焊接概述__的制造中常需将俩个或俩个以上的零件按一定的形忒和尺:种连接通I分俩大炎，一类是可拆卸的，就是不必破坏连接件本身就可以h栓迕另一类连接就是永久性连接，即必须在毀坏零件r;方能拆卸，焊接是现代机械制造、Ik中术的进步，悍接新丄艺、新木焊接问题，高分子材料车焊接过程屮的机器人与川的电阻点:在此论文中，主退介结构在：寸连招将它们分开J如焊接，焊接是通过加热或加乐，或者俩者并用，并且使用或不用填充材料，使工件达到结合的方法为了获得牢同的结合，在焊接过程屮必须是焊件彼此接近到原子fuj的力能够相互作用的程度。为此，在焊接过程中，必须对需要结合的地方通过加热使之熔化，或者通过加压使之造成原子或分子间的结合与扩散，从而达到不可拆卸的连接。按照焊接过程金属所处的状态及工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎辉三大类。熔焊是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接。在加热的条件下，增强了金属原了•的功能，促进原子I'Uj的相互扩散，当被焊接金W加热至熔化状态形 成液态熔池吋，原子之间可以扩散和紧密接触。因此冷却凝阀后，即可形成屮阀的焊接接炙。常见的有气焊、电弧焊、气体保护焊等离子焊等。压力焊是利用焊接吋施加-•定压力而完成焊接的方法。这类焊接有俩种形式，一种是将 被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接•义•。二足不进行加热，仅在被焊接金属接触淅上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头，常见的压力焊有电阻焊、冷压焊、爆炸焊等。钎焊是把比被焊金域熔点低的钎料金属加热熔化至液态，然活使其渗透到被焊金诚的闽隙中而达到结合的方法。焊接吋被焊接金属处于固态状态，工件只适当加热，没有受到压力的作用，仅依靠液态金属与冏态金属之則的原子扩散而形成牢岡的焊接接头。常见的钎焊有烙铁焊、火焰焊等0在汽车生产过程屮，为便于制造，车身设汁时，通常将车身划分为若干个分总成，各分总成乂划分为若丁•个合件，合件山若干个零件组成。车身装焊的顺序则是上述过程的逆过程，即先将若干个零件装焊成合件，再将荇干个合件和零件装焊成分总成，S后将分总成和合件、零件装焊成车身总成，所以车身制造中应用最多的是电m焊，其仅括点焊、缝焊、凸焊等,外就是二鉍化碳成补焊。屮必须使用多特别是□窗形式也不同一般占整个焊接工作量的60%以上，有的车身几乎全部采用电阻焊碳气体保护焊，它主要用于车身骨架和车身总成的焊接中，气焊用由于车身零件大都是薄壁板件或薄壁杆件，其刚性很差，所u点定位夹紧的专用装焊夹具，以保证各零件或合件在焊接处等孔洞的尺寸等。这也是车身装焊工艺的特点之一。第二节焊接工艺某础知识在焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件不同，w接头形：焊接接义的形式有：对接接失、角接接尖、荅接接义等，（一）对接接头俩件表面构成大于或等于135°，小于或等l8（T夾角的接头叫做对接接头。在各种焊按结构中，它是釆用最多的一种接头形式（二）角接接头俩焊件端而间构成大于、勺35°夹角的搂义叫做角接接尖，这种接义•的受力状况不好，常在不重要的结构屮i（三）T形接尖—件之端面与另一州T角的接头，叫做T形接头焊接位置右空W位1（四）搭接接失俩件部分重叠抱成的接期"T35-1994的规定，焊接位置，即熔焊时，焊接接缝所处位置的阳缝:角来表示。柯平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。之间的夹角。焊缝转角，即焊缝屮心线和水平参照面的（1）平焊位置焊缝倾角（T（2）横戎位^?扁倾角0。，（3）立焊位置為缝倾角90°（4）仰焊位置对接焊缝倾角0焊缝转角90°的焊接位置。180°;焊缝转角0°,180°的对接位置（立向上），270°（立句下）的焊接位置。，180°;转角270°的焊接位置。焊缝的形式焊缝可分为以下几种形式1、对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡门面勾另一零件表面焊接的焊缝。2、角焊缝：沿俩直交或近过交零件的交线所焊接的焊缝。3、端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。4、塞焊缝：俩零件相齊，K屮一块丌圆孔，在圆孔屮焊接俩板所形成的焊缝，只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。 5、槽焊缝：俩板相卺，其中一块开长孔，在长孔屮焊接俩板的焊缝。焊缝的形状尺寸 1、焊缝的宽度，焊缝表而与母材的交界处叫焊趾，焊缝表而俩焊趾之间的距离叫焊缝宽度。2、余高，超出付材表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫余高。3、熔深，在焊接接头横截面上，母材或前道焊缝熔化的深度叫熔深。4、焊缝厚度，在焊缝横截而屮，从焊缝的正而到焊缝背而的距离，叫焊缝的厚度。5焊脚，角焊缝的横截而，从一个且角而上的焊趾到另一个直角而表而的最小距离叫焊脚。当其他条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则儿乎保持不变。当他条什不变时，电弧电增加，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略科减少。焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。当焊接速度增加时，焊缝的厚度和焊缝的宽度都大为下降，这是因为焊接速度增加吋，焊缝单位吋间内输入的热量减少了。笫二章电阻焊第一节电阯焊概述键问题，历来被因此，为了提者在逸监测律判.和提W生产效率具有的车身几乎全电阻点焊过程及焊点质S的稳定性一直是电阻点焊质fi控制研认为是电阻焊质跫控制的研究重点，并引起了工业界和研究D高焊接质量，需要对熔核形成过程的有关电参数进行控制，和控制与熔核形成有失的物理参量，以实时监测并控制焊接过质朵，这对于保证焊点质:ft的稳定性，提高点焊合格率，达低十分重要的实际意义。车身制造中应用最多的是电阻焊，一般占整个焊接工作量的60%以部采用电阻焊。电阻点焊是焊件在接头处接触面的个别点上被焊接起來电肌焊是将置于两电极之间的工gjll压，并在接处通以电流，利用电流通过工件本身产的的热S来加热而形成局部壞化#^却时，在fli力继续作用下而形成牢固接尖。这种工艺过程称力电阻爆。电阻焊的很多，按f失形式可分为搭接屯阻焊对接屯阯焊两种。结合工艺方法，搭接电限焊为必捍、缝bfn凸焊fe种,对接电m焊一般有电m对焊和闪光对焊两种。电叽焊的特点：利用电流通过工件焊接处的电肌而产生的热M对工件加热。即热M不足来源于工件q卜，＜是A部热源整个焊d过程都是在压力作用校完成的，即必须施加压力在焊接处不境充材料，任尙侃护剂。形成电阻焊接头的基木条件以有电极压力和'电流。焊件慰合汨通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触而及邻近区域产生的电阻热进行焊接的力站称为电阻+。电阻点焊的焊接循环主要由由预压、焊接、维持和休il:四个基本阶段组成必炎吋吋增加程序。1预压阶降到电流接通阶段，确保电极压紧工件，使工件间冇适当压力。这个阶段包拈电极压力的上升和帜定两部分。为保证在通电吋电极压力恒定.预压吋间必须保证.尤其当需连续点焊时.须充分考虑焊机运动机构动作所藉时闽，不能无限缩短。预压的0的足建立稳定的电流通道.以保证焊接过程获得孟复性好的电流密度。对厚板或刚度大的冲压零件，有条件吋可介:此期间先加大预压力，而后再回复到焊接吋的电极力，使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率。2、焊接吋间一焊接电流通过工件，产热形成熔核。这个阶段是焊件加热熔化形成熔核的阶段。焊接电流可基本不变（指有效值.亦可为渐升或阶跃上升。在此期间焊件焊接区的温度分布经历S杂的变化P趋向稳定。起初输入热盆人于散失热尹.温度上升，形成高温槊性状态的连接区，并使屮心与人气隔绝.侃证随P熔化的金属不氧化，而后在中心部位首先出现熔化区。随粉加热的进行熔化区扩大，而其外围的塑 性壳(在金相试片上呈环状故称塑性环)亦向外扩大.敁沿当输入热t与散失热，平衡时达到徳定状态。当焊接参数适当时，可获得尺寸波动小于15%的熔化核心。在此期间可产生不列现象：(1)液态金属的搅拌作用。液态金属通电时受电磁力作用产生漩涡状流动.当把熔核视作地球状且电极端处为二极.运动方h'd为一赤道部分由周围昀球心流动，而后流经两极再沿外表向赤道呈封闭状流动。对于同种金属点焊.搅拌仅需将焊件表、面的氧化膜搅碎即可，似异种金属点焊吋.必须充分搅拌以获得均质的熔化核心。如通电吋间太短，搅拌不充分.将产生游涡状的非均质熔核。I《飞溅的残迹条件时nJ采用从而冲碑槊、通(2)溅按产生吋期可分为前期和后期两种;按产生部位可分为内飞溅(处于两焊件间)和外飞溅(焊什与电极接触侧)两种。前期飞溅产生的原因人致是:焊件表面清理不佳或接触而上压强分布严重不匀，造成局部电流密度过髙引起早期熔化，此时因X避性环保护，必发生飞溅。防止前期飞溅的措施有:加强焊件清理质t,注意预压前的渐升电流或增加预热电流米减慢加热速度.避免单期熔化而引起后期飞溅产生的原因是:熔化核心长度过人，超出电极性环在径向造成A6溅，在轴向冲破板表而造成外6溅。这种电时间过L<:的场介。可用缩短通电时间及减小电流的方法来飞溅在外表面肯先影响外观，K次产生的疤痕影晌耐腐蚀及疲浐有可能在运行时脱落，如进入管路《如油管).将塞等严重事妃(3)胡须在加热到半熔化溫度的熔核边缘如高溫合念)中低熔点夹杂物较多聚集在晶界处时，这部分杂质首先熔化外在4~力的作用下被挤出呈空隙。在随•的过程中，空间冇时能被液态金属充坡满，但亦可能未充坡满，这种组织形貌在金相试样上称为胡须，而未充坡满的胡须犹如裂纹种危险缺R此阶段不再输入热t.结品。.f晶过程遵循凝固理论。由于熔核体、般在几内凝岡结束。由于液态金屈处于封3、维持时间一切断焊接电流，电极压力继续维持至熔核凝凼到足够强度积小，且夹持在水冷电极糾.冷却速度甚—般在几劁内凝罔结束。由于液态金诚处于封闭的塑性売内.如无外力收缩吋将产拉应力.极易产生缩孔、裂纹等缺陷.故在冷却时必须保持足够极压乃件，希望增加知达到防qL裂态金属因压强突然升敁使槊性:税，外偿收缩。对厚板、铝合金和高温合金等琴这时必须精确控制加顶锻力的时刻。过早将液产巾飞溅;过晚则冈凝固缺赂己形成而无效。此外加热后冷纟¥流己授阀速度，亦有利于防止缩孔和裂纹的产生.嫌开始提M到电极再次开始下降，开始下一个焊接循环。此6段只适兔于焊环重复进行的场合.特别是在焊接淬硬钢时采用一般插在维持时间内.当焊流結朿，熔核完全凝凼且冷却到完成马氏体转变之后再插入.其目的是改善金相组织。为了改善焊接接头的性能，有吋需要将卜列各项中的一个或多个加于基本循环：(1)加大预压力以消除厚工件之间的间隙，使之紧密贴合。(2)用预热脉冲提高金属的槊性，使工件易于紧密贴合、防止飞溅；凸焊时这样做可以使多个凸点在通电焊接前与〒板均匀接触，以保证各点加热的一致。(3)加大锻压力以压实熔核，防止产生裂纹或缩孔。(4)用M火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织，提商接头的力学性能，或在不加人锻灰 力的条件卜，防止裂纹和缩孔。电阻焊的优点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。加热吋间短，热暈集屮，故热影响下，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热 处理。不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氣、乙炔、氩等焊接材料，焊接成木低。操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。生产效率高，几无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。电阻焊的缺点面前还没有可靠无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查，以及爺各种监控技术來保证。点、焊缝的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在俩板间熔核周围形成火角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。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。第二节电阻点焊点焊是利用在焊件间形成的一个个焊点来联接焊件的。两焊两柱形电极之间并通以强人的电流，利川电阻热将工件焊接区加热到形成应心P止。然后切断电流，熔核在压力作用卜冷却结晶形成焊点。点焊在车身制点焊的形式很多，但按供电方向来分只冇单Iftj点焊和双側点焊两种。在这两种剧同时完成的焊点数又可分为单点、双点和多点焊点焊山于焊点间有一定的间距，所以只川于没M射性要求的溥板搭接结构和金属网、交叉钢筋结构件等的焊接。如果把柱状电极换成岡］电极，电极紧压焊转动，焊件4:圆盘状电极只叫连续送进，再配合脉冲式通电。就能形成一个连续井重矜的焊点，形成焊缝这就足缝权。它主要用于冇密封要求或接火强度要求较岛的薄板挤接结构件的焊接，如油箱、水箱等。点焊是车身制造中应用最⑴车身上有3500^5000个焊点，可以说，汽车车身是一个典型的A点焊的机械性质与铆接和螺栓紧固相t会出现的应力集中FU螺栓紧以选取似滑动系数小，在设计吋必须注意可能L勺铆紅久和螺帽，所以剥离方向的抗拉强度不如铆接和i（直径的以保证，因为可以说点焊优于铆接和螺栓点焊没有螺栓紧固，伲剪紧固点焯剥离力＜由于点部强度小。点焊工艺要求焊点质量的一般要求点焊结构靠单个或若干个合格的焊点实现接头的连接，接头质景的好坏完全取决于焊点质量及点距。焊点质量除了取决于焊点尺寸外，还与焊点表面与内部质量有关。焊点外观上耍求表而压坑浅、平滑呈均匀过渡，无明敁凸灼或W部挤压的表而鼓起；外表而没柯环状成颈项裂纹，也无熔化、烧伤或粘附的铜合金。从内部看，焊点形状戍规则、均匀，无超标的裂纹和缩孔等内部缺陷及热影响区金属的组织与力孕性能有无发牛明显的变化等。（1）喷溅（飞溅）。按时间分为前期喷溅和后期喷溅;按产生的部位町分为A喷溅（两焊件间，）和外喷溅（焊件与电极接触处）2种剪切载荷而言语铆接等差别不大，但在板冇变形时及承受发荷时，fC疲劳强度软弱。分的i属组织不均匀，所以机械强度也不相问，一般周边强度大，中心 前期喷溅产生的原因是:W件表谢清理不伟或接触而上压强分布严重不匀，造成局部电流密度过高引起早期熔化，此吋因无槊性环仅护，发生喷溅。防止前期喷溅的措施有:加强焊件淸理质量，注意预压前的对中;有条件时可采用渐升电流或增加预热电流来减慢加热速度，避免早期熔化而引起喷溅。P期喷溅产生的原因是:熔核长人过快，超出电极压力有效的作用范W，从而冲破槊性环，在径向造成内喷溅，在轴向冲破板表面造成外喷溅。这种情况一般产生在电流较人、通电吋间过长的情况下。可通过缩短焊接吋间和减小电流的办法来防止。喷溅在外表面上首先影响外观;其次产牛.的疤痕影响耐腐蚀及疲劳性能。可通过预热來防止熔核长人过快。预热降低了焊接幵始吋焊接区金属屮的温度梯度，避免金属的瞬间过热和产生喷溅。中，温度梯度人，:形的影响，特文等缺陷。当压力无法达:大,I此规定每个⑵收缩性缺陷。主要包括缩孔和收缩性裂纹。点焊时，焊接区加热加热与冷却速度很快，液态金屈被围在金屈塑性环屮；同吋受焊接I别是奥氏体不锈钢线胀很大的特殊原因。因此，接尖易出现缩孔：、焊接区快速巧却时的锻压力來实现。f般认为存在于熔S中心部位的裂SUS301L不锈钢具有低碳钢5倍左右的线胀系数和较到很高时就会出现缩孔。缩孔员然减少了点焊的承载而积，但览对冲击和疲劳载荷则冇一定的影响，特别足同时伴冇裂纹的，I响焊点仅能存在1个缩孔，且孔径不人于熔核过径的25%o缩孔的防止主要靡提高电极压力,特别是熔0熔核内部裂纹，可分为横叫裂纹及缩孔边1纹，若尺寸较小，对焊接接头的强度影响不人，流太大或焊抝吋间过长Jl!极压力不足大大下降极球出现焊核A部横向裂纹的主要原因是：电极压乃feW氏;W接电流过大;則妾时间过矫。ill现缩孔边缘裂纹的原因是:焊(3)其他缺陷或熔透卷不足。该缺陷使焊接接义强度大大①未焊透。沿贴合而无降低，是点焊的一种危’;电极压力过人。s痕过深容易造成应力集屮，导致焊接接失产生原因足由于焊接强度特别是产生的原溅所1;电极压力过人;焊接电流太人或焊接吋间过长;喷②压痕过深。，线呈直线状仲人熔核闪的现象。熔合线的仲入会减少熔核的实际这种缺陷对接头疲劳性能影响较人，使用时界易异致接头的是山＜?接表面清理不净；电极球面半径过小，加在熔核边缘的压力相应④表而烧伤。焊件或电极表而不净，使电极与工件接触位置的电流密度高而集中，造成的局部熔化的烧伤。烧伤会影响接尖的抗腐蚀性和表iftf质S。在点焊焊接过程屮，放按相关规程的要求，从量避免出现上述的焊接缺陷。点焊时产生的热量由下式决定:Q=12RtU)(2—1)式中：Q—产生的热量(J);I一焊接电流(A);R—极问电BI(Q);t—焊接时间⑸。1.电阻R及影响R的因素电极间电阻包括工件本身电阻民,两工件间接触电阻R,电极与工件间接触电阻k。即: R=2R+R+28。(2*2)如图2—2所示。当工件和电极一定时，工件的电阻取决与它的电阻率。因此，电阻率是被焊材料的重要性能。电阻率高的金属其导电性差(如不锈钢)，电阻率低的金属其导电性好(如铝合会)。因此，点焊不锈钢吋产热易而散热难，点焊铝合金吋产热难而 散热易。点焊时，前者可用较小电流（儿T安培），而后者就必须用很大电流（儿万安培）。电阻率不仅取决与金属种类，还与会属的热处理状态、加工方式及温度有关。接触电阻存在的时I'kI是短暂的，一般存在于焊接初期，山两方面原因形成：（1）丄件和电极表而有高电阻系数的鉍化物或脏物质层，会使电流遭到较大阯碍。过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通。（2）在表面十分洁净的条件下，由于表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接触点。在接触点处形成电流线的收拢。由于电流通路的缩小而增加Y接触处的屯阻。电极与工件间的电阻％与R和风相比，凼于铜合会的电叽率和硬度•-般比工件低，因此很小，对熔核形成的影响更小，我们较少考虑它的影响。1.焊接电流的影响回路中引入Y都有一个上下限，使用时以此为从公式（2-1）可见，电流对产热的影响是平方关系，比电阻和时间梅考都大。因此，在焊接过程中，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M电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。阻抗变化是因为回路的几何形状变化，不同量的磁性金属。2.焊接时间的影响句•以相P补充。为了池可釆用小电流和6寧度和所川焊为了保证熔核尺寸和焊点强度，則妾时间与則妾电流在获得一定强度的焊点，可以釆用人电流和短时闽（强条件，又称硬长时间（弱条件，也称软规范）。选用硬规范还是软规范，取决于会属机的功率。对于不M性能和厚度的金属所需准。姑的影响，q孴电极压力的增大，R妞著减小，10的办法增大焊接压力的M吋，增大焊接电g会属d到熔核周围，反而使点焊质S:降低。3.电极压力的影响电极压力对两电极问总电阯R但电流增加而使产热递增的幅j流。但电极压力过大，容易在j4.电极形状及材半g料的电肌率和导热性关系着热景的产生和成有t著影响。随着电极端尖的变形和磨损，接由于电极的接触面积Z,散失，因此，电极q触沏积增大，度将降低5.工件考面状况的影响的鉍化物¥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。局部的胃，由于电流密度过人，则会产生飞溅和表而烧损。氧化物S的存在还会影响各个焯汝加热的不iWh，引起焊接质量波动。闪此，彻底清理：L件表面足保证获得优质技头的必要条fd第三节焊缝与凸焊缝焊类似于连渎沾焊，足以旋转的滚盘状电极代替点焊的朴状电极。所以缝焊的焊缝实质上是由许多彼此互相重叠的焊点组成。缝焊按滚盘转动与馈电万式可分为连续缝焊，断续缝焊和少进式缝焊等。缝焊主要用于要求气密性的焊缝.缝焊也是电阻焊，焊接原理跟点焊一样，只不过是缝焊用滚盘代替了点焊的电极，焊件置于两滚盘之间，靠滚盘转动带动焊件向前移动。同时通以焊接电流，形成类似连续点焊的焊缝。缝焊按滚盘转动与馈电式分为：连续缝焊、断续缝焊和步进式缝焊。按供电方叫或一次成缝条数也町分为单側缝焊、双谢缝焊、单缝缝焊和双缝缝焊等。 断续缝焊时，滚盘连续转动，焊件在w滚盘间连续移动，而焊接电流断续接通。由于焊接电流间断地接通，滚盘和焊件有冷却的机会，滚盘损耗小，焊缝也不易过热，因此应用最 广泛。凸焊是点焊的一•种变型，它是利用零件原杏的能使电流集屮的型血、倒角或预控制的凸点来作为焊接部位的。凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。在汽:午:午:身制造中，凸焊主耍用于将较小的零件（如螺埒、垫阐等）焊到较大的零件上。凸焊与点焊相比，不同点是在焊件上预先加工出凸点，或利用焊件上原科的能使电流集屮的型面、倒角等作为焊接吋的局部接触部位。因为足凸点接触，提萵Y单位面积上的压力与电流，有利于板件表面氧化膜的破裂与热跫的集中，减小了分流电流，一次可进行多点凸焊，提高了生产率，并减小了接头的变形。凸焊的特征：（1）即使热稃W:明显不同的组合也很界易得到良好的热平衡（焊接厚板和薄板时，厚板上加上突点，厚板的热容fi就等于薄板的热%（2）可得到与板厚无关的低强度焊接（点焊吋根据板厚决@点的大小）。（3）电极寿命长，操作效率高。（4）能进行焊点间距小的点焊。第三章co2焊第一节co2焊概述二氧化碳气体保护焊是一种熔化极气体保护电弧焊接法,它利，弧来熔化金属，由C02气体作为保护气体，并采;•丝作为填充金，他电弧焊相比，具右以下优点：生产率高。接质朵商’。对铁诱的敏感性小。成本低。易于实现机械化和自动化。气体保护应广。二氧化碳气体保护焊的规范参数，主要宥电源极性、焊丝直径、压、焊接"电流、气体流景、焊接速度、焊丝仲出长度、直流回路电感等。选＞@运些参数的是：要在保证焊接质量的前提下，尽可能提高劳动生产率,并要注意焊接规范参数对飞溅，h孔、w缝形成及焊接过程稳定性的影响。一、C02气体保4C02气体保护焊足使焊接方法相比。其特点不与工件间产生的电保护焊与其1.节省2.焊接变J成木低潛#效率短路Ao保护气体的熔化极气体保护焊方法，和其他点:’焊条电弧焊高1〜3倍。可用于立焊、仰焊、全位置焊接。很低，电弧可'见性好，操作简单，容易掌捉。¥性的要求C02电弧的静特性是上升的，所以〒特性电源和降特性都可以一般都采用等速送丝机与平特性电源。短路过渡焊接时有较好的动态品质是指:一是耍有足够大短路电流上升速度、短路电流'峰值、焊接电压恢复速度，二是焊丝成分及直径不同时，短路电流增长速度可以tl行调节。三、C02气保焊的气孔C02电弧焊时，由于熔池表Iftf没冇熔渣盖覆，C02气流又冇较强的冷却作用，因而熔池金属凝固比较快，但其中气体来不及逸ili时，就容易在焊缝中产生气孔。可能产生的气孔主要有3种:一氧化碳气孔、氮气孔和鉍气孔。1.一氧化碳气孔:产生CO气孔的原因，主要是熔池屮的Fe0和C发生还原反应：如果焊丝屮含杏足够的脱氣元素Si和Mn，以及限制焊丝屮的含碳景，就可以抑制上述的还原反应，奋效地防止CO气孔的产生。2.氢气孔:如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，则留在焊缝金属巾形成气孔。电弧区的氢主要來自焊丝、工件表而的油污及铁锈，以及C02气体h满足电源_2.电源 中所含的水分。所以，焊前要适当清除工件和焊丝表側的油污及铁锈，尽可能使用含水分低的C02气体。C02气体中的水分常常是引起鉍气孔的主要原因。3.氮气孔:来源:一是空气侵入焊接区；二是C02气体不纯。产生氮气原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊区所致。造成保护气层失效的因素有：过小的C02气体流量;喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工什的距离过人，以及焊接场地有侧h'd风等。因此，适当增加C02保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠，足防lh焊缝屮鉍气孔的关键。另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高，空气侵入可能性越大，就越可能产生气孔。焊接速度主要影响熔池的结品速度。焊接速度慢，熔池结品也慢，气体容易逸出；焊接速度快，熔池结晶快，则气体不易排出，易产中气孔。四、C02焊的电弧电灰对焊接过程的影响电弧电灰是指从导电嘴到工件之叫的电艮通常在标准焊机配置的情况下（输出电缆L<:度为3m或5m）W•机输出电压和也弧电压的大小很接近，两者之间差值不到IV。一般就把焊机输出电压当成电弧电压电弧电压是一个主要的工艺参数，其大小将影响W•接过程的^性、熔ig过渡特点、焊缝成形和焊接飞溅等短路过渡吋弧长较短，并其有均匀密集的短路小桥破断的爆幻IgJ嘘冇电弧电压的增;JI弧长增加，这时短路小桥破断的爆炸声不规则，同时1$溅明增加；f进一步增加电弧电压，一直可以达到无短路过程。相反，随着电弧电压的降低，弧长变短，出现强的短路小桥破断的爆炸声，进而还可以引起焊丝与熔池的相路，当焊接电流在200A以这时的电弧电压往往较’这吋基本上不发生短路，如果焊接电缆獨电弧电压对W縫成形的影I-I短路过渡时焊接屯流一般在200A以下,1时>对某一焊接电流/合适的电弧电压范陶较窄，K变化范岡一般仅为2-3V,电训与焊接电流之间的关系可以以下式表示:U=0.04l+16土2立焊和仰焊时的电弧电压都~焊时低些。这是由于在较低的电弧电压下，当熔滴形成较小尺汴时就可与熔池短路，从irtf避免了熔滴的飘摆，保证了短路过渡的可靠性'的电1电压，也难以获得稳定的短路过程,叫的1关系可用下式表示:U=0.04I+20土2g遇0为带有偏熔特点的射滴过渡形式。fj输!电压值需相应增加。明显f不论是小电流（短路过渡区）还是大电流（射滴过渡区）吋，焊纟人致相同压低时,电熔深变浅，熔宽明显増加，余高减小，焊缝表而平坦。相反，电弧电b窄而高。C021本保护焊C02气体作•接保护气体有卷突出的优点：它能良好地对焊接熔池起保护作用，在C02气体屮效率尚，冈而焊丝熔化速度快，母材熔深人，牛.产效率尚。但C02焊乂有其阓有的缺点:焊接溅大、焊缝成形差。药芯焊丝C02焊采用气-•渣联合保护的焊接方法克服了C02气体保护焊的缺点，它冇以下一些优点：由于药芯成分改变了纯C02电弧气氛的物理、化学性质，W而飞溅小，且飞溅颗粒细，界易清除。又因熔池表血覆盖有熔渣，所以焊缝成形类似焊条电弧焊，比用纯C02时美观。与焊条电弧焊相比，由于C02电弧的热效率商，加上焊接电流密度比焊条电弧焊人（可达100A/mm2）,所以焊丝熔化快，生产率可为焊条电弧焊的3-5倍。乂由于熔深人，焊接坡口可以比焊条屯弧焊吋小，钝边高度则可以增大。在焊接角焊缝吋药芯焊丝C02焊的熔深可比焊条电弧W.大50%左右，这既节省了填充金属的使川量，又可捉高焊接速度。调整粉剂的成分就可焊接不同的钢种，而不像冶炼实芯焊丝那样复杂。在堆焊研究试验 和生产中尤艽方便。由于焊接熔池受到C02和熔濟方面的保护，所以抗气孔能力比实芯焊丝C02电弧焊强。总之C02气保焊机是是一种高效节能焊机，越来越广泛用于机械，化工，屯力等各领域。第二节二氧化碳气体保护焊焊接时注意事项1、短路过渡焊接C02电弧焊屮短路过渡应川最广泛，主要川于薄板及全位S焊接，规范参数为电弧电压焊接电流、焊接速度、焊接PI路电感、气体流量及焊丝伸出长度等。速度），必须匹配断而使电弧（1）电弧电压和焊接电流，对于一定的焊丝直径及焊接电流合适的屯弧电压，冰能获得稳定的短路过渡过程，此吋的飞溅最少不同直径焊丝的短路过渡时参数如表：焊丝直径（mm）0.81.21.6电弧电压（V）181920焊接电流（A）100-110120-135140-180（2）焊接回路电感，电感主要作用：a调节短路电流增长速度di/dt，di/dt过大颗粒飞溅至！熄灭，di/dt过大则产生大量小颗粒金属飞办b调节电弧燃烧时叫控制母材熔深c焊接速度。焊接速度过快会引起焊缝两侧吹边，焊接速度过慢容易发生烧穿和焊缝组织粗大等缺陷。d气体流量大小取决于接头3!必旱接规范戏炸业条件等因素。通常细丝焊接时气全H税1的10-20倍。焊接过程屮，从景保持，母材熔深减小，反之则电流增人熔深增流量为5-15L/min,粗丝焊去e焊丝伸长度。合在10-20mm范围内，伸出＞加。电阻率越大的俘#疑:反极性时飞溅小，电弧稳定母材熔深大、成型好,定的直径焊丝，当电流增大到一定数值盾同时配以较高的f化金属屬卩以小颗粒£1由飞落进入熔池，这种过渡形式为细颗粒过渡。股时电弧穿力强付材熔深大，适用于中厚板焊接结构。细颗粒过渡焊接时也(1电弧、f电源极性电弧焊而且焊缝金细颗粒；采川直流反（2）达到细颗粒过渡的电流和电压范围：焊丝直径（mm）电流下限值（A）电弧电压（V）1.230034-351.64002.0500随着电流增人电弧电灰必须提高，否则电弧对熔池金诚有冲驯作用，焊缝成形恶化，适当提商电弧电压能避免这种现象。然而电弧电压太高飞溅会显著增人，在同样电流卜随焊丝直径增大电弧电压降低。CO2细颗粒过渡和在氩弧焊屮的喷射过渡有着实质性差別。氩弧W中的喷射过渡是轴向的，而C02中的细颗粒过渡是非轴向的，仍冇一定金属飞溅。外氩 弧焊屮的喷射过渡界电流奋明显较变特扯。（尤其足焊接不锈钢及黑色金屈）而细颗粒过渡 则没冇。3、减少金属飞溅措施：(1)正确选择工艺参数，焊接电弧电压：在电弧中对于每种且径焊丝其飞溅率和焊接电流之间都存在着一定规律。在小电流区，短路过渡飞溅较小，进入大电流区(细颗粒过渡区)飞溅率也较小。(2)焊枪角度：焊枪乘直吋飞溅景最少，倾向角度越人飞溅越人。焊枪前倾或后倾最好不超过20度。(3)焊丝伸出长度：焊丝伸出长对飞溅影响也很大，焊丝伸出长度从20增至30mm,飞溅量增加约5%,因而仲出长度应尽可能缩短。4、保护气体种类不同焊接方法柯区别。:保护。此种焊接方铝合金焊接(1)利用CO2气体为保护气的焊接方法为CO2电弧焊。在供气中裴加装预热器。因为液态CO2在不断气化时吸收大量热能，经减压器减压后气体体积膨胀也会气体温度下降，为了防止C02气体中水分在钢瓶出U及减压阀中结冰而堵塞气路，所以在钢瓶出口及减压之间将C02气体经预热器进行加热。(2)C02+Ar气作为保护气的焊接方法MAG焊接法，称为法适用于不锈钢焊接。(3)Ar作为气体仅护焊的MTG焊接方法，此种焊接方法适.五、基本操作技术(1)电源、气瓶、送丝机、焊枪等连接方式参阅说口J(2)选择正确的持枪姿势：_灵活带动#平移或转动1、注意事项体保护于300m/m焊接时可任意拖动焊枪。I方便?察熔池。小、熔池形状、工件熔和情况调整焊枪前移气连接完毕合上电源，调整焊接规范参数。並播引弧，引弧吋不必抬起焊枪，只要保证焊枪与工a身体与焊枪处于A然状态，b焊接过程中软管电缆最c焊接过程中能维持d保持焊枪匀速h'«J速度，力争匀速前进作距；2、蕋本操作(1)检査全念连接是卉:1a外前先鞍遥控盒上的点动丌关或焊枪上的控制开关将焊丝送ill枪嘴,保持仲出L<:度10〜wmib将焊引弧处，此时焊丝端部与工件未接触，枪嘴高度山焊接电流决定C按P焊•.控制A关，焊机£1动提前送气，延吋接通电源，保持高电压、慢送丝，当焊丝碰撞工件短路后自然引燃电弧。短路吋，焊枪有自动顶起的倾向，故引弧时要稍用力卜压焊枪，防止因焊枪抬起太高，电弧太长而熄灭。3、焊接引燃电弧后，通常采川左焊法，焊接过程中要保持焊枪适当的倾斜和枪嘴高度，使焊接尽讨能地匀速移动。当坡口较宽时为保证二侧熔合好，焊枪作横摆动。焊接时，必须根据焊接实际效果判断焊接工艺参数是否合适。看清熔池情况、电弧稳定性、飞溅人小及焊缝成形的好坏來修正焊接工艺参数，直至满意为止。 4、收弧焊接结束前必须收弧。苦收弧不当容易产生弧坑并出现裂纹、气孔等缺陷。焊接结束前必须采取措施。 （1）焊机冇收弧坑控制电路。焊枪在收弧处停止前进，同时接通此电路，焊接电流电弧电压&动减小，待熔池填满。（2）若焊机没有弧坑控制电路或因电流小没有使用弧坑控制电路。在收弧处焊枪停止前进，并4:熔池未凝固时反S断弧、引弧几次，直至填满弧坑为止。操作要快，若熔池己凝岡才引弧，则可能产生未熔合和气孔等缺陷。第四章焊接安全与防护1.焊接安全生产的$耍性焊工在焊接时要与电、可燃及易爆的气体、易燃液体、压力容器等接触，焊接吋会产生些因素如奋害气体、金属蒸气、烟尘、电弧辐射、高频磁场、噪声和射线等，奋吋还要在商处、水下、界器设备A部等特殊环境作业。所以，焊接生产屮存在一些危险因素，如触电、灼伤、火灾、爆炸、中毒、窒息等，因此必须重视焊接安全生产国家有关标准明确规定，金属焊接（气割）作业是特种作业，焊工：作业人员，须进行培训并经考试合格后，方吋上M作业2.预防触电X90V触电足焊接操作的主要危险因素，我网目前生产的焊条电少Ho®L作业人员。特种以下，工作电压为25〜40V;自动电弧焊机的空载电ik为70〜90V;j^!V机的空载电Ik—般是40〜65V;氩弧坪•、C02气体侃护电弧焊机的空载电灰是65V左;^等#;子弧切割机的空载电压高达300〜450V:所有焊机工作的网路屯压为380V/220V,50Hz的交流电，都超过安全电压（一般干燥情况为36V、高芎险是比较人的，必须采取措施预防触电（1）电流对人体的危害电流对人体的危害有电击、电伤和电磁场生理伤电击是指电流通过人体内部故基本上是电绝大部分电伤是指加热工件的电磁场生理伤害足指在I等神经系统的症状，（2）焊接触电原因触电可分为a接触电和间接触近商压电网＞1电气设备M发生触电坏或①在更换妒部分，而脚或1属结构PT部施工［潮湿场所，为12V）,W此触电危种类型触电事知心部或神经系统的功能，通常称为触电造成的产生头晕、乏力、记忆力衰退、失眠多梦给触电足直接触及焊接没备正常运行吋的带电体或靠间接触电足触及意外带电体（正常吋不带电，因绝缘损:电的导体）而发生触电也极利接过程中，焊工的手或身体菜部接触到焊条、焊钳或焊枪的带电;位与地或工件间无绝缘保护。似焊工在金属矜器、管道、锅炉或金或当人体大量出汗，或在阴雨天、潮湿地方焊接吋，特别容易发生这种触电事故。②在接线、调节焊接电流和移动焊接设备时，手或身体某部接触到接线柱等带电体而触电③在高处焊接作业时触及低压线路或翁近高压网路引起的触电事故。2）间接触电①焊接设备的绝缘烧损、振动或机械损坏伤，使绝缘损坏部位碰到机壳，而人碰到机壳引 起触电。①焊机的火线和零线接错，使外壳带电而触电。②焊接操作时人体碰上了绝缘损坏的电缆、胶木电闸带电部分而触电。2.预防火灾和爆炸 焊接时，电弧及气体火焰的温度很高并冇火fi的金属火花溅物，而.FL在焊接过程中还会与可燃及易爆的气体、易燃液体、可燃的粉尘或压力界器等接触，都有可能引起火灾其至爆炸。因此焊工在工作吋，必须防止火灾及爆炸事故的发牛.。(1)讨燃气体的爆炸工业上人量使用的可燃气体，如乙炔、天然气等，与氣气或空气均匀混合达到一定限度，遇到火源便会发屯爆炸。这个限度称为爆炸极限，常川可燃气在混合物屮所占的体积分数來表示。例如，乙炔与空气混合爆炸极限为2.2〜81%，乙炔与氧气混合爆炸极限为2.8〜93%，丙烷或丁烷与空气混合爆炸极限分别为2.1〜9.5%和1.55〜8.4%。(2)可燃液体的爆炸在焊接场地或附近放有可燃液体时，可燃液体或可燃液体蒸汽达到一定浓度，遇到焊接火•、-jktJjPA?-An'Z??a+i、、/TIr、、:OI-IZl(nn^7_0Z(1)焊接烟尘焊接金属烟尘的成份很复杂，焊接黑色金属材#时，烟尘的主要份足铁、硅、铽。焊接K他金属材料时，烟尘屮尚柯铝、氣化粹、钼等。主要有毒物是锰，使用碱性低鉍型焊氧化物、一氣化碳和氟化氢等1逸藝奋害饩体被吸入体内，会引起屮莓，影响焊工健康。的灼伤和灼痛，发生闪光幻觉：紫外线对眼睛和皮肤杏较人的刺激性，引起电光性眼炎。在各种明弧保好的&弧焊等都会形成弧光辐射。弧光辐射的强度与焊接方法、工艺参数及保护方/02焊弧光辐射的强度是焊条电弧焊的2〜3倍，氩弧焊是焊条电弧焊的5〜10倍，而@；子弧焊割比氩弧焊更强烈。为了防护弧光辐射，必须根裾焊接电流來选择面罩中的电焊防护玻璃。(4)高频电磁场当交流电的频率达到每秒振荡10〜30000万次时，它的周围形成高频率的电场和磁场 称为菇频电磁场。等离了•弧焊割、钙极氩弧焊采用菇频振荡器引弧时，会形成窈频电磁场。焊工长期接触a频电磁场，会引起祌经功能紊乱和祌经袞弱。防止高频电磁场的常用方法足将焊枪电缆和地线用金属编织线屏蔽。(5)射线射线主耍是指等离了弧焊割、钨极氩弧W的钍产生放射线和电了束焊对的X射线。焊接过程中放射线影响不严重，钍钨极一般被铈钨极取代，电子束焊的X射线防护主耍以屏蔽以减少泄漏。 (6)噪声在焊接过程屮,噪声危害突出的焊接方法是等离子弧割、等离子喷涂以及碳弧气刨，鶴声声强达120〜130dB以上，强烈的噪声可以引起听觉障碍、耳聋等症状。防噪声的常川方法是带耳塞和耳罩。5.焊接劳动保护焊接劳动保护是指为保障焊工在焊接生产过程中的安全和健康所采取的措施。焊接劳动保护应贯穿于整个焊接过程中。加强焊接劳动保护的措施主要应从两方Ifti来控制：一是从采用和研究安全卫生性能好的焊接技术及提高焊接机械化、&动化程度万血着手；二是加强焊工的个人防护。第五章汽车工业焊接总体发展趋势1.发展焊接机器人自动化柔性生产系统从目前发展來看，自动化柔性生产系统是汽车焊接的发展趋势，$化和灵活性在轿车生产屮得到人规模使川。在焊接方面，主要使川的4六和弧焊机器人。且机器人具柯焊钳储存库，可根裾焊装部自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人3车。2.发展轻便组合式智能自动焊机近年來，国内的汽车制造厂都非常重视焊接G的13条生产线的自动化率达80%以上。各条纟部由完成工件的传送和焊接。机器人的动作采用点既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，3.发展计算机与信息技术-:机器人因其自动I度点焊机器人产品的变更，］感应承向小动化。如一汽引进的捷#身焊装车间机(可编程控&器1-3)控制，自动_冇很遍的焊接自动化水平，h氏材料消t随着计算机与信总技术的进了传统的焊接生产14“精量化”的制造方式转变。难于虚拟现实建模的机器接过程似S术提供f关于工件、夹具和机器人焊枪姿态的三维信息，已大量地应对加快焊接程序的编制、僚。同时，技术也运川于还可以对多种I出适響册似、以iim儿和技：与优化、企业的管理-总之，通过人力开：术，轻便灵巧的智能设试时间及#艺参数优化以及焊接夹具设计等各个环-*ri*。::过程位置信息的准确获取具有重要应用价暈的评估及焊后的应力与变形预测。在新车型没计阶段:方式4成劳性能/冲缶性能等进行综合考虑，通过对接失的仿真作灼焊接生产过程信息系统对汽车焊接生产过程的质量分析r非常重要的意义。$效节能的焊接新技术、新材料、新工艺和新设备、应川机器人技■及计算机和信息技术，汽车工业必将取得更人的进步。致谢本文是在陈老师及实习指导老师白老师精心指导和大力支持下完成的。李老师以其严谨求实的治学态度/高度的敬业精祌，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和人胆创新的进取精祌对我产生重要影响。他渊陴的知识、开阔的视脚和敏锐的思维给了我深深的启迪。在今老师的帮助下，经过反S多次修改，最后顺利完成论文。其中也参考了一些资料和hi］学的意见。最后再次对关心、帮助我的全系老师和同学表示衷心地感谢.