汽车钣金焊接基础知识

焊焊 接接 基基 础础 知知 识识 版本 A 0 1 1 主题内容与适用范围主题内容与适用范围 1 1 本标准规定了钣金焊接基础知识的内容 1 2 本标准适用于钣金焊接作业相关人员的培训管理 2 2 焊接的本质焊接的本质 焊接本质上是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子 分子 间结合力 而连接成一体的连接方法 金属晶格间距 0 3 0 5nm 3 3 焊接方法的分类焊接方法的分类 4 4 用于车身件的焊接方法种类用于车身件的焊接方法种类 用于车身件的焊接方法主要有 电阻焊接 电弧焊接 激光焊接 螺柱焊接 5 5 电阻焊接电阻焊接 电阻焊接是用于车身件焊接的最主要的焊接方法 5 1 点焊焊接的原理 焊件接合后 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 5 2 电阻焊的物理本质 就是利用焊接区金属本身的电阻热和大量塑性变形能量 使两个分离表面的金属原子之间接 近到晶格距离 0 3 0 5nm 形成金属键 在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊点 焊缝 或对接接头 5 3 电阻焊接优点 生产效率高 快速 简单 可靠 易用于镀层材料 成本低 易于自动化 5 4 手工点焊设备 ELECTRODES 5 5 机器人点焊单元 5 6 焊接热量的形成及其影响因素 电阻 R 焊接电流 I 焊接时间 T 电极压力 电极形状及材料性能的影响 工件表面状况的影响 5 6 1 电阻及影响电阻的因素 Rw 工件本身电阻 由材料的本身特性决定 不锈钢 碳钢 铝等 Rc 两工件间的接触电阻 具有短暂性 工件表面氧化物 脏物 微观不平度 Rew 工件与电极间接触电阻 阻值很小 对熔核的形成影响很小 5 6 2 焊接电流的影响 由热方程可知电流对产热的影响最大 电流的影响因素有 电网电压波动 交流焊机次级回路阻抗的变化 5 6 3 焊接时间的影响 大电流 短时间 强条件 硬规范 小电流 长时间 弱条件 软规范 5 6 4 电极压力的影响 电极压力对两电极间的总电阻 R 有显著的影响 压力增大 则 R 显著减小 但对电流影响不 大 焊点强度 随焊接压力增大而减小 所以一般在增大焊接压力的同时 增大焊接电流 5 6 5 工件表面状况的影响 工件表面的氧化物 污垢 油和其它杂质增大了接触电阻 会造成接触表面的局部导通 由 于电流密度过大 则会产生飞溅和表面烧损 表面杂质的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性 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 Rew Rw Rc Rw Rew R 电流线 板表面凸点加热区 5 7 热平衡及散热 点焊时只有小部分的热量用于形成焊核 而大部分热量通过热传导而散失掉 热平衡方程式 Q Q1 Q2 Q1 形成焊接熔核的热量 一般为 10 30 Q2 散失掉的热量 电极传导热量 30 50 工件传导热量 20 辐射到大气中的热量 5 5 8 焊接循环 点焊焊接循环由四个基本阶段 预压阶段 电极下降到电流接通阶段 确保电极压紧工件 使工件间有适当的压力 焊接阶段 焊接电流通过工件 产热形成熔核 维持阶段 切断焊接电流 电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度 休止阶段 电极开始提起到电极再次开始下降 开始下一个焊接循环 1 2 3 4 为改善焊接接头的性能 需要在各个阶段中有所调整 预压阶段 加大预压力以减小工件间的间隙 用预热脉冲提高金属的塑性 使工件易于贴合 防止飞溅 维持阶段 加大锻压力以压实熔核 防止产生裂纹或缩孔 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 welding cycle F I T t1t2t3 t4t5t6t7t8t9t10 I1 I I2 Fw Fpr Ffo 基本点焊过程 预压 通电加热 焊接阶段 冷却结晶 锻压阶段 6 6 电弧焊接电弧焊接 6 1 电弧焊接的原理 弧焊 通过金属母材与电极之间的电弧的热量 熔合金属 电极可以在过程中提供填充金属 熔化极 也可以不提供 非熔化极 大部分弧焊工艺是由手工操作的 ROBOT 及其它自动弧焊系统已经得到广泛地应用 弧焊原理示意图 6 2 电弧焊接时的缺陷 6 2 1 冶金缺陷 气孔 裂纹 夹渣等 6 2 2 焊缝成形缺陷 未焊透 接头根部未完全焊透 焊接电流小 焊速高 坡口尺寸不合适 焊丝未对准焊缝中 心 工件的热输入低 未熔合 焊道与母材或焊道与焊道之间 未能完全熔化结合的部分叫未熔合 电弧向前移动 时 被排到尾部的液态金属未能及时填进来就开始凝固 而填进来的熔池金属的热量又足以使之 再度熔化 形成未熔合 烧穿 熔化金属自焊缝背面流出 形成穿孔的现象 电流过大 焊速过小 间隙坡口尺寸过 大均可形成此缺陷 咬边 在沿着焊趾的母材部位 烧熔形成凹陷或沟槽的现象 大电流高速焊接时易产生此缺 陷 焊瘤 熔化的金属流到焊缝以外未熔合的母材上形成金属瘤的现象 主要是由于填充金属过 多引起的 间隙坡口尺寸小 焊速低 电压小或焊丝伸出长度过大 6 3 弧焊焊接设备示意图 7 7 激光焊接激光焊接 激光 指的是放射物激励发射的放大光线 在这里 光线和射线指同一种物质 电磁波射 线 激光 焊接热源 激光焊接与点焊的比较 8 8 螺柱焊接螺柱焊接 8 1 螺柱焊接的原理 将金属螺柱或类似的其它紧固件焊于工件上的方法统称为螺柱焊 电弧螺柱焊是电弧焊方法的一种特殊应用 焊接时 首先在螺柱于工件之间引燃电弧 使螺 柱端面和相应的工件表面被加热到熔化状态 达到适宜的温度时 将螺柱挤压到熔池中去 使两 者融合形成焊缝 靠预加在螺柱引弧端的焊剂和陶瓷保护圈来保护熔池金属 预压阶段 施加预压力使焊枪内弹簧压缩 螺柱端面紧贴工件表面 引弧阶段 螺柱提升 引燃电弧 清洁焊接区镀层及油污 该电流称为引弧电流 熔化焊接阶段 在引弧阶段末期 通以更强的焊接电流 熔化螺柱端头和焊接区 螺柱下沉阶段 在焊接电弧按预定时间熄灭之前 电磁线圈去磁 弹簧推动螺柱端头载入熔