汽车装焊工艺基础知识.ppt

装焊作业指导书规程 4 汽车装焊工艺 一 序言 汽车问世才100多年 可它给世界带来了巨大的变化 当今的汽车 已与人们的生产和生活息息相关 当今的汽车工业 已成为全球性的支柱产业 作为汽车上三大部件之一的车身 已越来越受到重视 质量上 轿车 客车的车身已占整车的40 60 制造成本上 车身占整车的百分比还要超过这些数值的上限值 汽车车身是个形状复杂的空间薄壁壳体 其主要零部件均由钢板冲压焊接而成 为增加美观和防蚀性 车身表面还涂有漆膜 此外 还有装各种金属和非金属的装饰件 冲压 装焊 涂装和总装合称为汽车制造四大工艺 二 汽车制造工艺过程 一 工艺的概念 依据产品设计要求制定产品制造过程的方法 规范 标准等技术文件统称为工艺 例如工艺流程 工序图 工序质量控制图等技术文件 二 汽车制造工艺过程 二 汽车制造四大工艺 冲压工艺 装焊工艺 涂装工艺 总装工艺 冲压作业指导书 装焊作业指导书 涂装作业指导书 装配作业指导书 装焊工艺 汽车车身是由薄板构成的结构件 冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体 白车身 所以装焊是车身车型的关键 装焊工艺是车身制造工艺的主要部分 进入 车身装焊工艺 装焊工艺 装焊工艺培训第一部分 汽车制造中的焊接技术 1 一 汽车制造中的焊接技术 1 焊接概念 焊接是通过加热或加压 或两者并用 并且用填充材料或不用填充材料 使焊件产生原子间结合而连接成一体的连接方法 汽车车身是由薄板构成的结构件 冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体 白车身 所以装焊是车身车型的关键 装焊工艺是车身制造工艺个主要部分 2 车身焊接 3 汽车工业所用的焊接方法及零部件的应用情况 焊件组合后通过电极施加压力 利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊 电阻焊具有生产效率高 低成本 节省材料 易于自动化等特点 因此广泛应用于航空 航天 能源 电子 汽车 轻工等各工业部门 是重要的焊接工艺之一 电阻焊包括电阻点焊 电阻凸焊 缝焊等 4 电阻点焊 4 1电阻焊 4 2点焊的热源 4 电阻点焊 1 点焊焊接循环 在电阻焊中是指完成一个焊点 缝 所包括的全部程序 目前应用最广的点焊循环 即所谓 加压 焊接 维持 休止 的四程序段点焊或电极压力不变的单脉冲点焊 4 3点焊 凸焊 焊接循环 1 预压阶段 电极下降到电流接通阶段 确保电极压紧工件 使工件间有适当压力 2 焊接时间 焊接电流通过工件 产热形成熔核 3 维持时间 切断焊接电流 电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度 4 休止时间 电极开始提起到电极再次开始下降 开始下一个焊接循环 2 焊接循环各阶段作用 为了改善焊接接头的性能 有时需要将下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塑性 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平板均匀接触 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 用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织 提高接头的力学性能 或在不加大锻压力的条件下 防止裂纹和缩孔 点焊的焊接过程 4 4点焊焊接工艺参数 焊接电流I 焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流 一般在数万安培 A 以内 焊接电流过小则使热源强度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小 因此焊点拉剪载荷较低且很不稳定 电流过大使加热过于强烈 引起金属过热 喷溅 压痕过深等缺陷 接头性能反而降低 焊接时间t 自焊接电流接通到停止的持续时间 称焊接通电时间 简称焊接时间 电极压力Fw 电极压力过大会造成熔核尺寸下降 严重时会出现未焊透缺陷 电极压力过小会出现喷溅 电极压力对两电极间总电阻R有明显的影响 随着电极压力的增大 R显著减小 而焊接电流增大的幅度却不大 不能影响因R减小引起的产热减少 因此 焊点强度总随着焊接压力增大而减小 解决的办法是在增大焊接压力的同时 增大焊接电流 气压值 端面直径D 电极头端面尺寸D或R电极头是指点焊时与焊件表面相接触时的电极端头部分 其中D为锥台形电极头端面直径 R为球面形电极头球面半径 h为端面与水冷端距离 电极头端面尺寸增大时 由于接触面积增大 电流密度减小 散热效果增强 均使焊接区加热程度减弱 因而熔核尺寸减小 使焊点强度降低 1 电极帽形状及材料性能也对焊点强度有一定影响 由于电极帽的接触面积决定着电流密度 电极帽材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失 因此 电极帽的形状和材料对熔核的形成有显著影响 随着电极帽端头的变形和磨损 接触面积增大 焊点强度将降低 4 5非焊接工艺参数对焊点强度影响 2 工件表面的氧化物 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 氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性 引起焊接质量波动 因此彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件 1 焊接电流和焊接时间的适当配合 软规范与硬规范 这种配合是以反映焊接区加热速度快慢为主要特征 当采用大焊接电流 短焊接时间参数时 称硬规范 而采用小焊接电流 适当长焊接时间参数时 称软规范 低碳钢一般采用硬规范 2 焊接电流和电极压力的适当配合 这种配合是以焊接过程中不产生喷溅为主要原则 4 6焊接参数间相互关系及选择 RWMA推荐点焊规范 4 7低碳钢板的点焊参数参考 4 8点焊的最小间距推荐值 mm 规定点距最小值主要是考虑分流影响 采用硬规范和大的电极压力时 点距可以适当减小 当采用热膨胀监控 能够顺序改变各点电流的控制器以及其他能有效地补偿分流影响的其他装置时 点距可以不受限制 4 9单个焊点的抗拉强度 单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积 为了保证接头强度 除熔核直径外 焊透率和压痕深度也应符合要求 焊透率的表达式为 h c 100 两板上的焊透率只允许介于20 80 之间 镁合金的最大焊透率只允许至60 而钛合金则允许至90 焊接不同厚度工件时 每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20 压痕深度不应超过板件厚度的15 如果两工件厚度比大于2 1 或在不易接近的部位施焊 以及在工件一侧使用平头电极时 压痕深度可增大到20 25 点焊机结构由三大部分组成 电源及控制装置 阻焊控制器 能量转换装置 焊接变压器 焊接执行机构 点焊钳或点焊枪 4 10点焊机结构 悬挂点焊机 4 11认识点焊设备 悬挂焊钳 电极帽 杆 固定点焊机 多点焊机 精密脉冲点焊机 自动点焊机 点焊机器人 机器人模拟焊接 机器人主线焊接 机器人主线焊接 5 1凸焊的工艺特点 凸焊是点焊的一种变形 通常是在两板件之一上冲出凸点 然后进行焊接 由于电流集中 克服了点焊时熔核偏移的缺点 因而凸焊时工件的厚度比可以超过6 1 凸焊时 电极必须随着凸点的被压馈而迅速下降 否则会因失压而产生飞溅 所以应采用电极随动性好的凸焊机 5 电阻凸焊 多点凸焊时 如果焊接条件不适当 会引起凸点移位现象 并导致接头强度降低 实验证明 移位是由电流通过时的电磁力引起的 在实际焊接时 由于凸点高度不一致 上下电极平行度差 一点固定一点移动要比两点同时移动的情况多 为了防止凸点移位 除在保证正常熔核的条件下 选用较大的电极压力 较小的焊接电流外 还应尽可能地提高加压系统的随动性 提高随动性的方法主要是减小加压系统可动部分的质量 以及在导向部分采用滚动摩擦 多点凸焊时 为克服各凸点间的压力不均衡 可以采用附加预热脉冲或采用可转动的电极头的办法 凸焊的主要工艺参数是 电极压力 焊接时间和焊接电流 5 2凸焊的工艺参数 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馈 并使两工件紧密贴合 电极压力过大会过早地压馈凸点 失去凸焊的作用 同时因电流密度减小而降低接头强度 压力过小又会引起严重飞溅 2 焊接时间对于给定的工件材料和厚度 焊接时间由焊接电流和凸点刚度决定 在凸焊低碳钢和低合金钢时 与电极压力和焊接电流相比 焊接时间是次要的 在确定合适的电极压力和焊接电流后 再调节焊接时间 以获得满意的焊点 如想缩短焊接时间 就要相应增大焊接电流 但过份增大焊接电流可能引起金属过热和飞溅 通常凸焊的焊接时间比点焊长 而电流比点焊小 3 焊接电流凸焊的每一焊点所需电流比点焊同样一个焊点时小 但在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点溶化 推荐的电流应该是在采用合适的电极压力下不至于挤出过多金属的最大电流 对于一定凸点尺寸 挤出的金属量随电流的增加而增加 采用递增的调幅电流可以减小挤出金属 和点焊一样 被焊金属的性能和厚度仍然是选择焊接电流的主要依据 5 3凸焊的工艺参数参考 日本经验值 5 3凸焊的工艺参数参考 车身厂工艺试验值 螺柱焊是将金属螺柱或者类似的其他紧固件焊机于工件上的方法 是一种焊接紧固件的快速的方法 通常是将一根螺柱或者其他紧固件焊到屏幕 分为电弧螺柱焊 储能螺柱焊接 和电容放电螺柱焊 拉弧螺柱焊接 包括预接触式 预留间隙式和拉弧式 5 1螺柱焊 5 螺柱焊 5 2螺柱 螺钉举例 5 2螺柱焊机 德国KOCO拉弧式螺柱焊机 德国KOCO螺柱焊枪 6 1基本概念 6 二氧化碳保护焊 二氧化碳气体保护焊是一种熔化极气体保护电弧焊接法 它利用焊丝与工件间产生的电弧来熔化金属 由CO2气体作为保护气体 并采用光焊丝作为填充金属 二氧化碳气体保护焊示意图 6 2二氧化碳保护焊参数 焊丝直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度 焊丝伸出长度 气体流量 焊丝直径 焊丝直径主要以焊件厚度 焊接位置和生产率的要求为依据进行选择 0 8mm 1 0mm 焊接电流 电流是二保焊最重要的参数 一般根据焊件厚度 接头型式 焊丝直径等来选择 当焊接电流增大时熔深相应增大 熔宽也略有增加 当焊丝直径一定时 随着电流增加 焊丝熔化速度相应提高 现生产一般须控制在60 240A 电弧电压 电弧电压是指导电嘴端部到焊件之间的电压 应区别于焊机上显示的电压 它是根据焊接电流 焊丝直径等参数来选择 焊丝直径一定时 随着焊接电流增大 电弧电压也要相应提高 焊接电流一定时 随着焊丝直径增大 电弧电压要相应降低 最佳 约3V 气体流量 根据焊接电流 焊接速度 焊丝伸出长度及喷嘴直径来选择 同时还要考虑作业环境 气体流量的大小直接影响气体保护的效果 10 20L min 焊接速度 焊接速度是横梁生产率的主要标志 一般根据焊接电流 电弧电压和焊缝界面尺寸等参数来选择 但焊接速度不能过快 否则会引发气体保护效果差 焊缝塑性韧性差等问题 现生产一般须控制在500 1500mm min 焊丝伸出长度 焊丝伸出长度是指焊丝从导电嘴出口到其末端的距离 它对焊接过程稳定性和焊缝质量有影响 一般认为焊丝伸出长度约为焊丝直径的10倍较为合适 L 伸出长度 0 8mm 1 0mm 8 10mm 6 2二氧化碳保护焊规范参考 6 3二氧化碳保护焊常见缺陷分析 7 钎焊 钎焊是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 低于母材熔点的温度 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方法 属于这类焊接方法的有硬钎焊与软钎焊等 激光焊接是本世纪汽车工业上应用的新技术 激光焊接的特点是被焊接工件变形极小 几乎没有连接间隙 焊接深度 宽度比高 例如焊缝宽1毫米 深为5毫米 因此焊接极为牢固 表面焊缝宽度很小 连接间隙实际为零 焊接质量比传统方法高 所以在一些用激光焊接的汽车顶壳是不用装饰条遮蔽焊接线的 例如上海大众的帕萨特和Polo 在汽车制造中 激光焊接主要用于车身框架结构的焊接 例如顶盖与侧面车身的焊接 传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所取替 用激光焊接技术 既提高了工件表面的美观 又降低了板材使用量 由于零件焊接部位几乎没有变形 不需要焊后热处理 大大提高了车身的刚度和强度 8 激光焊接 9 车辆的身份证号 VIN 车辆识别码 LGX 装焊工艺培训第二部分 车身装焊夹具 1 二 车身装焊夹具 1 轿车白车身组成 车身本体 白车身 是指车身结构件及覆盖件的焊接总成 并包括前翼子板 车门 发动机罩和行李盖在内的未涂装的车身 形成车身的封闭刚性结构 2 车身装焊工装 夹具 保证车身零件按设计要求焊接成白车身 并且保证车身精度满足设计要求的工装 F0加油口盖夹具 1 3 车身装焊夹具基本结构 简单结构组成复杂夹具 4 夹具定位原理 6点定位原则 1 6点定位原则 指限制工件6个方向运动的自由度 焊接夹具设计的宗旨是运用6点定则来限制工件6个方向运动的自由度 2 从分总成到总成前后定位基准要统一 3 应保证关键尺寸的位置准确 如前后副车架的安装孔位 发动机的安装孔位 尾灯的安装孔位 侧围尾部尖点跨距等 精度应控制在1mm左右 5 车身装配焊接基本过程 在夹具上进行装配焊接时 一般分以下三步进行 第一步 定位 就是准确地确定被装焊的零件或者部件相对于夹具的位置 第二步 夹紧 就是把定好位置的零部件压紧夹劳 以免产生位移 第三步 焊接 按照装焊作业指导书工艺要求进行焊接 1 6 认识装焊生产线 车身生产线 生产产量大 一般采用多工位流水作业 适应节拍生产要求 西安Flyer主线生产线 西安F3主线生产线 深圳F0主线生产线 深圳F6主线生产线 装焊工艺培训第三部分 装焊作业指导书 1 三 装焊作业指导书 装焊作业规范性文件 装焊作业指导书介绍 装焊作业指导书是焊装车间生产规范性指导文件 焊装车间生产必须以装焊作业指导书为规范 严格执行 对实际生产中执行作业指导书存在的相关问题要如实 积极反馈 在未收到相关作业指导书更改前 包括临时与正式 须严格执行 2 装焊通用规范学习指导 装焊工艺培训第四部分 电阻焊质量检验 1 电阻焊的全面质量管理 现代电阻焊技术可以得到高质量焊接接头 但由于电阻焊过程中受众多偶然因素的干扰 表面状况不良 电极磨损 装配间隙的变化 分流等工艺因素的随机波动 焊接参数的波动 要想杜绝生产中个别接头质量的降低 废品的出现还是有困难的 因此 必须对电阻焊产品的生产全过程进行监督和检验 保证其在规定的使用期限内可靠地工作 不致因焊接质量不良导致产品丧失全部或部分工作能力 2 点焊接头的主要质量问题 点焊接头的质量要求 首先体现在接头应具有一定的强度 这主要取决于熔核尺寸 直径和焊透率 熔核和其周围热影响区的金属显微组织及缺陷情况 多数金属材料的点焊接头强度仅与熔核尺寸有关 只有可淬硬钢等对