白车身焊装焊接工艺

精品文档 1欢迎下载 车身焊接工艺车身焊接工艺 一 一 车身装焊工艺的特点车身装焊工艺的特点 汽车车身壳体是一个复杂的结构件 它是由百余种 甚至数百种薄板冲压件经焊接 铆接 机械联结及粘接等方法联结而成的 由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢 所以焊接是现代车身制造中应用最广泛的联结方式 表 1 列举了车身制造中常用的焊接方法 表 1 车身制造中常用的焊接方法及典型应用实例 焊接方法典型应用实例 悬挂式点焊机车身总成 车身侧围等分总成单点焊 固定式点焊机小型板类零件 压床式多点焊机车身底板总成 点 焊 多点焊 C 形多点焊接车门 发动机盖总成 悬挂式缝焊机车身顶盖流水槽 缝焊 固定式缝焊机油箱总成 电 阻 焊 凸焊螺母 小支架 CO2 气体保护焊车身总成 亚弧焊车身顶盖后两侧接缝 电 弧 焊 手工电弧焊厚料零部件 气焊氧 乙炔焊车身总成补焊 钎焊锡钎焊水箱 微弧等离子焊车身顶盖后角板特 种 焊 激光焊车身底板 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 以上 有的车身几乎全部采 用电阻焊 除此之外就是二氧化碳碳气体保护焊 它主要用于车身骨架和车身总成的焊接中 由于车身零件大都是薄壁板件或薄壁杆件 其刚性很差 所以在装焊过程中必须使用多点 定位夹紧的专用装焊夹具 以保证各零件或合件在焊接处的贴合和相互位置 特别是门窗等孔洞 的尺寸等 这也是车身装焊工艺的特点之一 为便于制造 车身设计时 通常将车身划分为若干个分总成 各分总成又划分为若干个合 件 合件由若干个零件组成 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 再将若干个合件和零件装焊成分总成 最后将分总成和合件 零件装焊 成车身总成 轿车白车身装焊大致的程序图为如图 1 所示 精品文档 2欢迎下载 电阻焊电阻焊 1 电阻焊及其特点 将置于两电极之间的工件加压 并在焊接处通以电流 利用电流通过工件本身产的的热量来 加热而形成局部熔化 断电冷却时 在压力继续作用下而形成牢固接头 这种工艺过程称为 电阻焊 电阻焊的种类很多 按接头形式可分为搭接电阻焊和对接电阻焊两种 结合工艺方 法 搭接电阻焊又可分为点焊 缝焊和凸焊三种 对接电阻焊一般有电阻对焊和闪光对焊两 种 特点 1 利用电流通过工件焊接处的电阻而产生的热量对工件加热 即热量不是来源于工件之外 而是内部热源 2 整个焊接过程都是在压力作用校完成的 即必须施加压力 3 在焊接处不需加任何填充材料 也不需任何保护剂 形成电阻焊接头的基本条件只有电极压力和焊接电流 2 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 两焊件被压紧于两柱形电极之间并通 以强大的电流 利用电阻热将工件焊接区加热到形成应有尺寸的熔化核心为止 然后切断电 流 熔核在压力作用下冷却结晶形成焊点 点焊在车身制造中应用最广 点焊的形式很多 但按供电方向来分只有单面点焊和双面点焊两种 在这两种点焊中按同时完成的焊点数又可 分为单点 双点和多点焊 点焊是车身制造中应用最广的焊接方法 一辆轿车的车身上有 3500 5000 个焊点 可以说 汽车车身是一个典型的点焊结构件 1 点焊的机械性质 A 与铆接和螺栓紧固相比 点焊无松动且刚性高 但滑动系数小 在设计时必须注意可能 会出现的应力集中 B 点焊没有像铆接和螺栓紧固那样的铆钉头和螺帽 所以剥离方向的抗拉强度不如铆接和 螺栓紧固 但剪切强度可以选取较大的焊点直径的以保证 因为可以说点焊优于铆接和 螺栓紧固 C 点焊的疲劳强度 对于单纯的剪切载荷而言语铆接等差别不大 但在板有变形时及承受 剥离方向重复的载荷时 其疲劳强度软弱 D 由于点焊焊点部分的金属组织不均匀 所以机械强度也不相同 一般周边强度大 中心 部强度小 2 点焊工艺要求 A 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 接头质量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 焊点外观上要求表面压坑浅 平滑呈均匀过渡 无明显凸肩或局部挤压的表面鼓起 外表面没 有环状或颈项裂纹 也无熔化 烧伤或粘附的铜合金 从内部看 焊点形状应规则 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学性能有无发生明显的变化等 不同厚度板和多层 板的焊接 点焊和板厚的关系 两层点焊时 图 2 所示 精品文档 3欢迎下载 图 2 三层焊点时 图 3 所示 图 3 点焊的使用范围 由板厚方面来看 点焊用于薄板重叠搭接 虽然损失了重叠部分的材料 但使总成装配加工变得容易 如果板厚较大的 话 重叠部分的材料也随之增大 如果用对接接缝 熔焊焊接也不困难 与之相反 随着点焊板厚的增加 由于焊机电气设备等机械电气容量成倍增大 点焊变得十分 不利 根据上述理由 一般点焊的板厚为 1 6mm 以下 板厚在 1 6 3 2mm 之间 很难判定是采用熔 焊还是采用点焊 但在板厚为 3 2mm 以上 多数结构不采用点焊 汽车车身覆盖件大都是低碳钢的薄板 表 2 为低碳钢板点焊的最小间距 最小搭接及强度 可 供选取焊接规范时参考 表 2 A 级B 级C 级 板厚 mm 最小 间距 mm 最小 搭接 mm 焊点直 径 mm 强度 kgf 焊点直 径 mm 强度 kgf 焊点直 径 mm 强度 kgf 0 610114 5 245 以 上 3 5 160 以 上 3 0 135 以 上 0 812115 03554 02553 0185 1 018125 54704 53703 0240 1 220146 06055 04903 5330 1 423156 57855 56003 5370 1 627167 09256 07304 0470 1 831177 010006 08154 0525 2 035187 5111606 59904 5660 2 440208 014656 511504 5765 2 845218 517907 014205 0980 3 250229 020457 016255 01120 精品文档 4欢迎下载 注 a 本表所示的被焊件材料的抗拉强度为 30 32kgf mm2 b 强度为剪切强度 c 强度是按 焊接手册 的数值 并按焊点直径成比例计算出来的 不是实验数据 d 最小焊点间距表示了实质上能忽略相邻点点焊分流效应的极限值 e 最小搭接是如图 4 所示尺寸表示的长度 f 不等厚板焊接时 按薄板考虑 图 4 B 点焊所需的最小空间 图 5 所示 精品文档 5欢迎下载 图 5 3 点焊设备 焊件的点焊是在点焊机上完成的 点焊机的种类很多 按用途可分为通用的和专用的两大类 专用的点焊机主要是多点点焊机 通用式点焊机按安装方法又可分为固定式 移动式或悬挂式点焊机 按电源性质分为 频 脉冲及变频点焊机 按加压机构的传动装置分为脚踏式 电动凸轮式 气压传 动式及液压传动式点焊机等 但不论哪一类点焊机 一般均由供电系统 控制系统 加压机构和冷却 系统等几部分组成 固定式点焊机在车身焊接中主要用来点焊合件 分总成和一些较小的总成 焊机不动 每焊完 一个焊点后 焊件移动一个点距 以进行下一个焊点的焊接 移动式点焊机可以用在不便用固定式点焊机焊接的外形尺寸大的车身零部件 悬挂式点焊机是 将焊接变压器和焊接工具悬挂在空中 移动方便灵活 适合于装焊大型薄板件 按变压器与焊具连接 方式 分为有缆式和无缆式两种 有缆悬挂式点焊机的焊钳与变压器之间用一种特殊的电缆连接 其优点是移动方便 适合于大 总成的点焊 劳动强度低 缺点是二次回路长 功率损耗大 无缆悬挂式点焊机 它的焊接工具部分与变压器直接连接 其优点是由于没有二次回路中电缆 损耗 功率利用充分 在焊接同样厚度的材料时 变压器的功率和体积均可减小 缺点是移动起来不 方便 3 缝焊 缝焊类似于连续点焊 是以旋转的滚盘状电极代替点焊的柱状电极 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方式可分为连续缝焊 断续缝焊和步进式缝焊等 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方式分为 连续缝焊 断续缝焊和步进式缝焊 按供电方向或一次成缝条 精品文档 6欢迎下载 数也可分为单面缝焊 双面缝焊 单缝缝焊和双缝缝焊等 断续缝焊时 滚盘连续转动 焊件在两滚盘间连续移动 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 由于缝焊的分流较大 故焊接电流一般比点焊增加 20 60 具体数值视材料厚度和点距而 定 要求气密性的缝焊接头 各焊点之间必须有一定的重叠 通常焊点间距应比焊点直径小 30 50 焊点间距可按下列经验公式选取 对于低碳钢 C 2 8 3 2 t 对于铝合金 C 2 0 2 4 t 式中 C 缝焊焊点间距 mm t 两焊件中较薄焊件的厚度 mm 对于非气密性接头 焊点间距可在很宽的范围内变化 甚至可以使各相邻焊点相互分离 成为缝 点焊 缝焊工艺参数主要是根据被焊金属的性能 厚度 质量要求和设备条件来选择 通常可参考已有的 推荐数据初步确定 表 3 再通过工艺试验加以修正 精品文档 7欢迎下载 表 3 低碳钢的缝焊规范 电极压力 N 条件 板厚 mm 最小标准 通电时间 周波 休止时间 周波 电流 A 焊接速度 m min 焊点数 点 cm 高 速 条 件 A 0 6 0 8 1 0 1 6 2 0 2 4 2100 2400 2700 3400 4500 5000 2500 3200 4100 5400 6800 7700 2 2 2 3 3 4 1 1 2 1 1 2 12500 15000 18300 21000 22000 23000 2 70 2 62 2 50 2 30 2 15 2 03 4 3 4 5 3 5 4 0 4 1 3 0 中 速 条 件 B 0 6 0 8 1 0 1 6 2 0 2 4 2100 2400 2700 3400 4500 5000 2500 3200 4100 5400 6800 7700 2 3 3 4 6 7 2 2 3 5 6 6 11000 13000 15000 17500 20000 21000 1 90 1 83 1 70 1 60 1 40 1 27 4 7 4 0 3 5 2 8 2 4 2 2 低 速 条 件 C 0 6 0 8 1 0 1 6 2 0 2 4 2100 2400 2700 3400 4500 5000 2500 3200 4100 5400 6800 7700 3 2 2 4 6 6 3 4 4 4 6 6 9000 12000 13500 15400 16000 17000 1 14 1 07 0 99 0 91 0 76 0 70 5 1 5 5 5 1 4 9 4 0 4 3 4 凸焊 凸焊是点焊的一种变型 它是利用零件原有的能使电流集中的型面 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 在汽车车身制造中 凸焊主要用于将较 小的零件 如螺母 垫圈等 焊到较大的零件上 凸焊与点焊相比 其不同点是在焊件上预先加工出凸点 或利用焊件上原有的能使电流集中的 型面 倒角等作为焊接时的局部接触部位 因为是凸点接触 提高了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量的集中 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 即使热容量明显不同的组合也很容易得到良好的热平衡 焊接厚板和薄板时 厚板 上加上突点 厚板的热容量就等于薄板的热容量 2 可得到与板厚无关的低强度焊接 点焊时根据板厚决定焊点的大小 3 电极寿命长 操作效率高 4 能进行焊点间距小的点焊 凸焊的标准凸起形状如表 4 和图 6 所示 表 4 突起尺寸板厚 mm CDEFRJ 0 31 30 80 30 30 80 15 0 41 40 90 40 40 90 15 0 51 71 00 50 51 00 15 0 62 01 10 60 61 20 15 0 82 41 20 80 81 60 15 精品文档 8欢迎下载 1 02 81 40 90 92 00 2 1 23 01 61 01 02 20 2 1 64 02 01 21 22 70 2 2 04 82 61 41 43 20 3 2 45 63 01 61 63 80 3 2 86 33 51 81 84 40 4 3 27 24 02 12 15 50 4 注 凸起的大小取决于薄板的板厚 凸起在厚板上加工 图 6 凸焊由于需要预先冲制出凸起部分 所以比点焊多一些焊前准备的工序和设备 因而 在选用凸 焊时 必须全面考虑 为了使各个凸点熔化能均匀一致 凸焊时电极压力和焊接电流应均匀地分 布在同时焊的各个凸点上 为此 凸点冲制必须精确 尺寸稳定 且焊件必须仔细清理 5 二氧化碳气体保护焊 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 CO2气体保护焊与其他 电弧焊相比 具有以下优点 生产率高 操作性能好 焊接质量高 对铁锈的敏感性小 成本低 易 于实现机械化和自动化 气体保护焊的适应性强 应用范围广 二氧化碳气体保护焊 的规范参数 主要有电源极性 焊丝直径 电弧电压 焊接电流 气体流量 焊接速度 焊丝伸出长 度 直流回路电感等 选择这些参数的原则是 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 气孔 焊缝形成及焊接过程稳定性的影响 在汽车车身焊接中 常用 的 CO2气体保护焊焊接规范列于表 5 中 精品文档 9欢迎下载 表 5 CO2气体保护焊焊接规范 接头形式板厚 mm 焊丝直径 mm 电流 A 电压 V 焊速 m min CO2流量 l min 焊脚 mm 0 6 1 1 2 1 6 2 3 3 2 4 5 0 5 0 8 0 8 0 8 1 0 0 8 1 2 1 0 1 2 1 2 50 60 70 100 120 140 220 18 18 19 20 20 23 0 42 0 5 8 0 45 0 50 0 55 0 50 0 50 6 7 10 15 10 15 10 15 10 15 10 15 1 2 1 6 2 3 3 2 4 5 0 8 1 2 1 0 1 2 1 0 1 2 1 0 1 2 1 0 90 120 130 160 210 19 19 20 21 22 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 10 15 10 15 10 15 10 15 10 15 1 6 2 3 3 2 4 5 0 8 1 0 1 0 1 2 1 0 1 2 1 0 1 2 90 120 140 160 19 20 20 5 21 0 50 0 50 0 50 0 45 10 15 10 15 10 15 10 15 3 0 3 0 3 5 4 0 焊接设备 CO2气体保护焊自动焊机是由焊接电源 送丝机构 行走机构 焊矩 气路系统和控制系统等部 件组成 气路系统包括减压阀 预热器 干燥器和流量计等 CO2气体保护焊半自动焊机中设有行走 机构 其余部分与自动焊机相同 CO2焊电源有如下几种 抽头式硅整流电源 高漏抗式硅整流电源 自调电感式硅整流电源 自饱和和电抗器式硅整流电源 可控硅式整流电源和晶体管式整流电源等 为了获得较高的焊接质量 现在大都采用可控硅整流电源 送丝机构的作用是将焊丝按要求的速度送至焊接电弧区 以保证焊接的正常进行 一般都采用 等速送丝方式 CO2气体保护焊半自动焊机根据其送丝方式的不同 有推丝式 拉丝式和推拉丝式三 种送丝机构 推丝式送丝机构用于直径较粗的焊丝 拉丝式送丝机构稳定可靠 焊工操作范围也不受 限制 推拉丝式结构复杂 制作技术要求高 国内很少应用 国内焊机常采用双主动式送丝辊轮 辊 轮直径一般为 30 40 mm 焊枪是直接施焊的工具 起到导电 导丝 导气的作用 常用的半自动焊枪有拉丝焊枪 推丝 式手枪形焊枪和推丝式鹅颈形焊枪 二 激光焊接 激光焊接是本世纪汽车工业上应用的新技术 它的原理是利用原子受辐射 使工作物质受激而产 生的一种单色性高 方向性强 亮度高的光束 经聚焦后把光束聚焦到焦点上可获得极高的能量密度 利用它与被焊工件相互作用 使金属发生蒸发 融化 熔合 结晶 凝固而形成焊缝 激光焊接特点 由于激光束的频谱宽度窄 经汇聚后后的光斑直径可小到 0 01mm 功率密度可达 109W cm2 它 和电子束焊同属于高能焊 可焊 0 1 50mm 厚的工件 B 脉冲激光焊