课题三钣金焊接工艺

1 课题三 钣金焊接工艺课题三 钣金焊接工艺 分课题一 气焊工艺分课题一 气焊工艺 教学目的 熟悉气焊接设备的正确使用 教学难点 如何灵活应用火焰的温度进行施焊 教学重点 氧 炔焰的焊接方法 教学方法 一体化教学 教学内容 在生产实践中 利用可燃气体与助燃气体混合燃烧所释放出的热量作为热源进行金属材 料的焊接或切割是金属材料热加工常用的工艺方法 利用乙炔气和氧气混合燃烧产生的热能 来焊接较薄的钢件 低熔点材料 有色金属及其合金 需要预热和缓冷的工具钢及铸铁 火 焰钎焊 堆焊以及构件变形的火焰矫正等 气焊又称氧乙炔焊 它是熔化焊的一种形式 气 焊是利用乙炔和氧气在一起混合 通过喷嘴点燃产生高温 将焊条和母材金属熔化焊接在一 起 要求焊接时火焰应有足够的温度 体积要小 焰芯要直 热量要集中 还要求焊接火焰 保护熔化金属 防止空气中氧 氮对熔滴和熔池的氧化和污染 尽管采用气焊难免会使被的 钣金件产生变形 就目前多数汽车修理厂家而言 气焊仍然是汽车钣金件焊接的一种通用方 法 相关知识 一 气焊设备的组成图 3 1 为典型的气焊设备组成示意图 主要包括以下几个部分 2 图 3 1 典型的氧乙炔焊接和切割设备 1 氧气瓶 氧气瓶是专为储存和运输氧气用的钢瓶 它由瓶体 瓶阀 瓶箍及瓶帽和开关等部分组成 如图 3 2 所示 目前 工业中最常用的氧气瓶规格是 瓶体外径为 219 mm 瓶体高度约为 1 370 mm 容积 为 40 L 当工作压力为 15MPa 时 储存 6 m3氧气 瓶阀是控制瓶内氧气进出的阀门 氧气瓶的安全是由瓶阀中的金属安全膜来实现的 一旦瓶 内压力达 18 22 5MPa 时 安全膜即自行爆破泄压 确保瓶体安全 氧气瓶外表面涂淡酞蓝漆 并用黑漆写上 氧气 字 氧气瓶使用注意事项 1 氧气瓶严禁靠近易燃品 油脂 氧气瓶与乙炔发生器 易燃易爆物品及其他火源之间 的距离一般不得小于 10m 2 氧气瓶上应装有防震橡胶圈 搬运时应将瓶帽拧紧 避免碰撞和剧烈振动 3 氧气瓶周围应干燥 凉爽 夏天不要将氧气瓶放在露天曝晒 以防爆炸 4 氧气瓶在安装减压器前 应清除瓶嘴的污物 灰尘 5 氧气瓶要离气焊 气割现场 10m 以上 6 氧气瓶内的气体不允许全部用完 至少应留 O 1 0 2MPa 表压的剩余气量 防止再 次充气时进人空气和杂物 降低氧气纯度 同时剩一些氧气便于在充气时吹掉瓶口灰尘 2 乙炔瓶 乙炔瓶是一种储存和运输乙炔的压力容器 其外形与氧气瓶相似 比氧气瓶稍矮 略粗些 乙炔瓶用优质气瓶专用钢制造成型 乙炔瓶主要由瓶体 多孔性填料 丙酮 瓶阀 石棉 瓶座等组成 如图 3 3 所示 生产中最常用的乙炔瓶的规格为 瓶外径 250mm 容积为 40 L 充装丙酮为 13 2 14 3 kg 充装乙炔量为 6 2 7 4 kg 约为 5 3 6 3 m3 乙炔瓶外表面涂白色漆 并用红漆写上 乙炔 字样 3 乙炔瓶使用注意事项 乙炔瓶的使用除了必须遵守氧气瓶的使用要求外 还必须严格遵守下列各项 1 乙炔瓶使用时只能直立 不能横放 以防丙酮流出引起燃烧爆炸 2 乙炔瓶体表面温度不得超过 30 40 瓶温过高会降低丙酮对乙炔的溶解度 并使 瓶内乙炔的压力急剧增高 3 使用压力不得超过 0 15MPa 输出流量不应超过 1 5 2 5m3 h 4 乙炔减压器与乙炔瓶的瓶阀连接必须可靠 严禁在漏气的情况下使用 5 乙炔瓶内乙炔不能全部用完 当高压表读数为零 低压表读数为 0 01 0 03MPa 时 应将瓶阀关紧 在气焊或气割过程中 有时会发生气体火焰进人喷嘴内逆向燃烧的现象 称为回火 回 火时一旦逆向燃烧的火焰进入乙炔发生器或乙炔瓶内 就会发生燃烧爆炸事故 回火保险器 的作用是当焊炬或割炬发生回火时 可防止火焰倒流入乙炔发生器或乙炔瓶内 或阻止火焰 在乙炔管道内燃烧 从而保障乙炔发生器或乙炔瓶等的安全 所以乙炔发生器或乙炔瓶必须 安装回火保险器 当焊炬或割炬的焊嘴或割嘴被堵塞 焊嘴或割嘴过热使气体压力升高 增大混合气流动 阻力 乙炔气工作压力过低或橡皮管堵塞 焊炬 割炬失修等使混合气流出速度降低 火焰 燃烧速度大于混合气流出速度 氧气倒流等均可导致回火 3 减压器 减压器又称为调压装置 主要调节氧气瓶 乙炔瓶出口压力 1 氧气减压器 氧气减压器的品种很多 有单级和双级的 有正作用式和反作用式的 目前氧气瓶上经常使 用的减压器为 QD 1 型单级反作用式减压器 其内部构造如图 3 4 所示 减压器各部分工作如下 氧气从气瓶经入口进入高压气室 4 高压表 5 表示出瓶内的气体压 力 开始气焊与气割时 转动调节螺钉 13 压迫调节弹簧 12 通过薄膜 10 弹簧的压力作用 到活门传动杆 1 上 并顶开减压活门 7 使活门与高压气室向出现了缝隙 这样高压气室内 4 的气体经缝隙流入装着薄膜 10 的低压室 2 内 高压气体从高压室流人低压室时 由于体积 的膨胀而使压力降低下来成为低压气体 这就是减压器的减压作用 此时低压表 8 即表示出 低压气室内的气体压力 而氧气便从出气口通入焊炬 减压器工作时 弹性薄膜受到两个方向相反的力作用 一侧是主弹簧向上的压力 另一侧是 副弹簧和低压氧气向下的压力 当两个作用力相等时 弹性薄膜不动 则活门打开的缝隙不 变 氧气源源不断地输出 如果氧气使用量减少 则低压室氧气压力增大 推动弹性薄膜 使活门关小 减小流量到达原先的压力时 弹性薄膜两侧作用力又取得平衡 当氧气的使用 量增大时 低压室的压力减少 主弹簧则推动弹性薄膜开大活门 增加氧气流量 使低压室 的气压保持原先不变 减压器的恒压原理就是利用弹性薄膜上受到两个方向相反的作用力的 平衡与不平衡来控制活门缝隙的大小和进气量 保证了低压室内氧气的工作压力稳定 在减压器上还装有与低压室相通的安全阀 当减压器某部分发生故障而使低压室的压力超 过额定值时 气体就自动地打开安全阀逸出 这样不但可以保护低压表不受压力过高的气体 冲击而损坏 而且也不会使超过工作压力的气体流出而造成其他事故 2 乙炔减压器 乙炔减压器其作用原理 结构和使用方法与氧气减压器基本相同 只是零件尺寸 形状和材 料有所不同 另外 由于氧一乙炔焰使用过程中会出现回火现象 即混合气体火焰倒流进入焊 割嘴 为 了防止火焰倒流进入气瓶而发生爆炸的危险 因此 在乙炔的通路上要安装回火防止器 目 前 在乙炔减压器的出口处安装小型的干式回火防止器 使减压器和回火防止器形成一个整 体 使用很方便 使用调节阀时的注意事项 1 安装调节阀之前 要略打开氧气瓶阀门 吹去污物 以防灰尘和水分带入调节阀 2 调节阀不得附有油脂 3 调节阀冻结时 用热水或蒸汽解冻 不允许用火烤 4 氧气调节阀和乙炔调节阀不得换用 5 5 调节阀停止使用时 必须把调节螺栓旋松 并把调节阀内的气体全部放掉 直到低压表 的指针指向零值为止 3 橡胶软管 橡胶软管主要是连接气瓶和焊炬或割炬 把氧气瓶和乙炔瓶中的气体输送到焊炬或割炬 焊割所用的橡胶软管 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧所释放的热量作热源进行金属材料的焊接 目前应 用最普通的是乙炔气和氧气混合然烧 气焊设备如图 3 73 11 1 焊接火焰的种类 焊接火焰的种类 图 3 2 焊接火焰的种类 1 中性焰 如图 3 2a 所示 焰心呈尖锥形 色蓝白而亮 轮廓清楚 外焰呈淡 桔红色 氧和乙炔的比例是 1 1 如氧气含有杂质 氧气和乙炔的比例应为 l 1 1 3 1 此火焰不含氧比物 焊缝质量好 2 碳化焰 如图 3 2b 所示 焰心呈蓝白色 外周包着一层淡蓝色的火焰 轮廓 不清楚 外焰呈桔红色 氧和乙炔的比例小于 1 l 因此碳化焰能使金属的含碳量提高 增加钢自身强度 硬度 降低塑性及可焊性 3 氧化焰 如图 3 2c 所示 焰心呈淡蓝色 内焰已看不清了 焊接时会发出急 剧的 嗖嗖 声 氧和乙炔的比例大于 1 3 1 过多的氧会和铁发生作用 生成氧化铁 使钢的性质孢 变坏 熔池的沸腾现象也严重了 6 2 气焊的接头形式 气焊的接头形式有卷边接头 对接接头 角接接头 T 形接头 搭接接头 管子接头 法兰接头等 如图 3 3 所示 图 3 3 气焊的接头形式 3 焊接方向 右向焊时 焊炬指向已完成的焊缝 焊接过程自左向右 焊炬在焊丝前面移动 如图 3 4 所示 图 3 4 右向焊法 其特点如下 火焰指向焊缝 能很好地保护金属 防止它受到周围空气的影响 使焊缝缓慢地冷却 由于热量集中 所以焊接时钢板坡口的角度可以开得小一些 以便节省金属 7 由于坡口开得小 焊件收缩量小 可以减少变形 由于火焰对着焊缝 起焊后回火的作用 使其冷却迟缓 所以焊缝组织细密 质量优 良 由于利用热量高 可以节省乙炔 氧气的消耗量 提高焊接速度 右向焊法的缺点是技术较难掌握 难度较大 左向焊时 焊炬指向待焊部位 焊接过程自右向左 焊炬在焊丝后面移动 如图 3 5 所示 图 3 5 左向焊法 其特点如下 火焰指向未焊金属 有预热作用 其他优缺点恰好和右焊法相反 一般人员都习惯用左焊法 因为左焊法的技术比较容 易掌握 4 焊炬与焊丝的运动 焊炬与焊丝的运动轨迹有如下三种 1 焊炬与焊丝均沿焊件接缝作纵向前进运动 2 焊炬沿焊缝作横向摆动 3 焊炬在垂直焊缝方向作跳动 焊丝则在此方向作送进跳动 5 焊接位置 8 如图 3 6 所示 焊接开始时 焊炬与焊件的角度可大些 随着焊接过程的进行 则焊 炬与焊件的角度可减小些 焊丝与焊炬的夹角应保持在 90 左右 焊丝要始终浸在熔池内并 上 下运动与焊件同时熔化 使两者在液态下能均匀地混合形成焊缝 焊接结束时 焊炬要 缓慢提起 使焊缝接尾部分的熔池逐渐缩小 为了防止在收尾时产生气泡和未填满现象 必 要时还可添加焊丝 将气泡重新熔化 直至收尾处填满 火焰才能离开 图 3 6 平焊 如图 3 7 所示 火焰能量较平焊小些 严格控制熔池温度 向上倾斜与焊件构成 60 角 以借助火焰气流的吹力托住熔池 不使熔化金属下淌 一般情况下 焊炬不作横向摆动 仅作上下移动 使熔池有冷却的时机 便于控制熔池温度 焊丝则在火焰气流范围内作环形 运动 将熔化金属均匀地一层层堆敷起来 若由于操作不当 造成熔池金属下淌 应立即将 火焰向上提起 待熔池温度降低后 再继续进行焊接 图 3 7 立焊 9 如图 3 8 所示 使用较小的火焰能量控制熔池的温度 焊炬应向上倾斜 与焊件间的 夹角保持在 60 75 寿右 利用火焰吹力托住熔化金属而不使其下淌 焊接薄板时 焊炬 一般不作摆动 焊丝要始终浸在熔池中 焊接较厚板时 焊炬司作小环形运动 焊丝浸在熔 池中 以免熔化金属堆积在熔池下而形成咬边和焊瘤等缺陷 防止火焰烧手 可将焊丝前端 50mm 至 100mm 处加热弯成 45 60 角度 手持的一端宜垂直向下 图 3 8 横焊 如图 3 9 所示 使用较小的火焰能量 严格控制熔池温度和面积 利于熔化金属快速 凝固 选择较细的焊丝 利于薄层堆敷 当焊接开坡口及加厚的焊件时 宜采用多层焊 第 一层目的在于焊透 第二层主要在于使焊缝两侧熔合良好 形成均匀美观的焊纹 同时 多 层焊是仰焊中防止熔化金属下堕的有效手段 焊炬可作不间断的扁圆形斜环左右摆动 焊丝 则应作月牙形运动 并将其始终浸在熔池内 仰焊时要特别注意操作姿势 防止飞溅金属微 粒和熔滴烫伤面部和身体 10 图 3 9 仰焊 6 气焊机具的故障及排除方法 如表 3 3 4 5 表 3 3 焊炬常见故障及排除方法 故障现象 排除方法 阀门漏气或焊嘴漏气 1 拧紧阀门 2 更换焊嘴 焊嘴孔径扩大或成椭圆 形 1 用锤子请轻轻敲焊嘴尖部 使孔径缩小 用钻头按要求钻孔 可短 期继续华用 焊炬发热 1 暂时熄火冷却 2 浸入水中冷却 火焰调节变化不大 1 吹冼焊炬 2 修理乙炔阀门 表城压嚣常见故障及排除方法3 4 故障现象产生原因 排除方法 减压器连接部分漏气 1 螺纹配合松动 2 垫圈损坏 1 拧紧螺母 2 更换垫圈 安全阀漏气阀门垫料与弹簧产生变形 调整弹簧或更换阀门垫料 减压蒸馏压器罩壳漏气弹性薄膜装置的膜片损坏 应拆开更换膜片 调压螺钉虽已旋松 但低压表有 缓慢上 升的自流现象 或称直风 1 减压阀门或阀门座上有污 物 2 减压阀门或阀门座损坏 3 副弹簧损坏 1 去除污物 2 更换减压阀门 3 更换副弹簧 减压器使用时 压力下降过大减压阀门副密封不良或有污 物 去除污物或更换密封垫料 工作过程中 气体供应不上 或 压力表指针有较大摇动 1 减压阀门产生了冻结现象 2 氧瓶阀开启不足 1 用热水或蒸气加热方法排除冻结 但切不可用明火加垫 坠免发生事 故 2 加大阀门开启程度 高 低压力表指针不回零值压力表损坏 修理或更换压力表 表3 5移动武乙殃发生器常见故障及排除方法 11 故障现象产生原因排除方法 乙炔压力表有压力 但出气阀 无乙炔气输出 回火防止器进气口的单向 逆止阀 玻璃球 与阀体阻塞 旋开回火防止器底部逆止阀上的 螺母 检查逆止阀 玻璃球 是否能 灵活跳动 开启上盖封闭机构 发气室的 水位突然上升进入储气筒 上盖封闭机构开启并未打开 排水阀 在上盖封闭机构开启前应先打开排 水阀 并在乙炔压力表在无压力的 情况下开启 出气阀放出的是大量的水而不是 乙炔气 1 回火防止器的水位过高 2 超出发生器额定生产量 3 储气筒直角导管漏水 1 回火防止器的水位应正确 2 不超过发生器额定生产量 3 检查储气筒直角导管有无漏水 排渣阀漏水 锥形橡胶垫圈被电石杂质 渣铁 轧伤 锥形橡胶垫圈必须更换 在正常使用情况下压力继续上 升 发生器清洗后 加到正常水 位 在正常使用情况下压力 仍继续上升 可能是发气室 锥形罩被腐蚀穿透 放气 清洗 检查 修复 安全阀超出极限压力不泄压 1 阀座与闭泄圈粘合 2 调节螺钉过紧 1 左右摆动回火防止器柄 使闭泄 圈与阀座脱开 2 调节压紧弹簧松紧度 顺时针增 压 逆时针减压 安全膜未达到规定范围提前爆破安全膜擦伤受损或腐蚀 定期更换安全膜 7 气焊焊接安全操作 防爆措旋 焊炬 割炬与胶管接头处不得漏气 胶管无破裂 龟裂损坏 气瓶在运输 使用过程中应避免剧烈震动和碰撞冲击 使用时应做一个小车 氧气瓶 可半斜放于车架上 乙炔瓶应直立使用 卧放易使丙酮水流出 氧气瓶 乙炔瓶禁止夏日阳光曝晒 也不允许放在温度高的地方 气瓶内气体不能全 部用尽 应保持正压 以便充气时检验和清洁入口 气瓶及其他用具不能沾染油脂 也不在 气瓶上乱贴纸物 气瓶使用时要检查管接螺纹是否良好 装减压器前应缓慢打开阀门 吹除污物 防止 灰尘 水分带入减压器 开阀门时 操作者不要面对阀门 出现气阀有毛病应检修 氧气瓶和乙炔瓶不能同车运输 使用过程中两瓶应相距5m以上 使用完毕应及时关闭 阀门 12 2 操作过程注意事项 作业场所要符合防火要求 如焊接作业场要与喷涂作业等易燃工种分离 场地附近不 得有废木 废油等易燃物堆放 作业场所应干净 焊割处应有灭火装置 如干粉灭火器 储水桶 砂箱等 焊割作业前应先确认作业附近有无易燃易爆物 并在焊接过程中不时停下来观察有无 异常现象 如焊接时有异味产生 应及时查找原因 并采取相应措施 3 失火时的扑救 作业场一旦失火 应及时灭火并报警 木材燃烧只要泼水即可扑灭 油 火需用干粉 沙子或湿布捂盖扑灭 8 气焊焊接技术在车身中的应用 步骤1 用气焊修复车身钣金件时 应选用H0 6型焊炬配以3号焊嘴 使用直径为 2 2 5 mm的低碳钢焊丝 火焰调整为中性焰 步骤2 施焊前将裂纹变形的金属板复位 对齐 步骤3 焊接 如果是通长裂纹 先将端部固定焊上一点 对裂纹的焊接遵循 由内向外 的原则 即 从裂纹的止点起焊 逐渐将焊道引向裂纹的另一端 操作顺序 要领如图3 79所示 图3 10汽车翼子板裂纹的焊接 注 图中数字表示 暂焊 顺序 当裂纹较短时 可沿裂纹走向一次焊到边缘 当裂纹较长时 也应按50mm的间距先行 定位焊接 定位焊的焊点超过三段以上时 应采用分段的方法逐一焊接 这样 可以防止因 13 焊缝度过高而引起熔池塌陷 同时也能减少高温给周围金属带来的不良影响 构件的热变形 也相应降低 步骤4 焊接过程中 如发现构件裂纹两侧的金属板件错位 应借助锤子 垫铁等工具 将其敲平 理齐 步骤5 在一块较大金属板上焊接单一裂缝时 可以用湿布或湿棉纱等围住焊缝后再施 工 防止氧一乙炔焊对周围金属产生热影响 有效阻止热量的扩散 以减少四周金属因焊接 带来的变形 步骤6 对强度和表面平整度要求都比较高的部位 可以采用图3 83所示的焊接方法 步骤7 焊接修补后于焊缝的内侧垫上垫铁 用平锤沿焊缝轻轻敲击一遍 以消除焊接 造成的残余内应力 对装饰性构件表面 还要认真进行表面修整 以达到涂装作业底层处理 的要求 图3 11 对强度和表面平整度要求高的部位裂纹焊补的步骤 思考题 1 描述气焊设备的组成 2 气焊焊接安全操作措旋 3 气焊焊接技术在车身中的应用步骤 14 分课题二 二氧化碳气体保护焊工艺分课题二 二氧化碳气体保护焊工艺 教学目的 熟悉 C02保护焊焊接设备的正确使用 教学难点 C02气体保护焊焊接工艺参数 教学重点 施焊时间和速度的控制 教学方法 一体化教学 教学内容 现在国内多数汽车修理厂采用的是半自动C02 弧焊机 如图3 84一焊机的焊丝送给和 C02 气体的输送都是自动进行的 而沿焊缝的施焊则是手工操作的 它可以使用 0 6mm 0 8mm 小10mm直径的焊丝 对厚度在0 8mm 1 4mm的工件 低碳钢 低合金钢 不锈钢等 进行空间全位置的对焊 搭焊 角焊等 并能对铸铁进行补焊 二氧化碳气体保护焊机 1 C02气体保护焊焊接工艺参数 见表3 6 15 表3 6 C02气体保护焊焊接工艺参数 参数名 称 选择依据选择方法 焊丝直 径 焊丝直径可根据焊件厚度 焊缝空间位置和生产 率等要求选择 当对平焊位置进行中厚板焊接时 可以采用 1 6mm的焊丝 当对薄板或中厚板进行立 横 仰焊时 多采用1 6mm以下的焊丝 焊接电 流 焊接电流可根据焊件厚度 焊丝直径 焊缝空间 位置和所要求的熔滴过渡形式来选择 用0 8mm 出l 8mm的焊丝 短路过渡焊接时 焊接电流在50A 230A 范围内选择 粗滴过渡 焊接时 焊接电流可在250A 500A范围内选择 电弧电 压 电弧电压必须与焊接电流配合恰当 当电弧电压 增大 则焊缝宽度相应增大 加强高和熔深减小 反之 当电弧电压减小 则焊缝宽度相应减小 加强高和熔深增大 在短路过渡焊接时 电弧电压在16V 25V范围 内 在采用击l 2mm 士3 0mm的焊丝进行粗滴 过渡焊接时 电弧电压可在25V 44V范围内选 择 焊接速 度 随着焊接速度的加快 焊缝的宽度 加强高和熔 深相应地减小 反之 焊接速度减慢 焊缝的宽 度 加强高和熔深相应增大 半自动焊的焊接速度在15m h 30m h范围内 自动焊的焊接速度可稍快些 一般不超过 40m h 焊丝伸 出 长 度 焊丝伸出长度是指焊接时焊丝伸出导电嘴的长度 它对焊接过程的稳定性影响极大 焊丝伸出长度取决于焊丝直径 一般焊丝伸出 长度约等于焊丝直径的l0倍为宜 30 气体 流 量 C0气体流量应根据焊接电流 焊接速度 焊丝伸 出长度及喷嘴直径来选择 当细丝C02气体焊时 C02气体流量约为 5L min 15L min当粗丝C02气体焊时 C02气 体流量约为15L min 25L min 电源极 性 直流反接与直流正接相比较 直流反接具有电弧 稳定 飞溅少 熔深大的特点 为了保证C02气体保护焊的焊接质量 一般采用 直流反接法 即焊件接负极 焊枪接正极 在 堆焊或焊补铸钢件时 才采用正接法 回路电 感 焊接回路中的电感应根据焊丝直径 焊接电流和 电弧电压来选择 当使用由0 6mm l 2mm细丝时 电感值约为 0 06mH 0 16mH 当使用书l 6mm 2mm粗丝 时 电感值约为0 30mH 0 70mH 2 C02气体保护焊操作要领 由于弧焊电源的空载电压低 又是光焊丝 在引弧时 电弧稳定燃烧点不易建立 引弧 变得比较困难 往往造成焊丝成段爆断 因此引弧前要把焊丝伸出长度调好 选好适当的引 弧位置 起弧后要灵活掌握焊接速度 以免焊缝始段出现熔化不良和焊缝堆得过高的现象 收弧时应在弧坑处稍作滞留 然后慢慢地抬起焊枪 直至填满弧坑为止 同时可使熔池 金属在未凝