焊接工艺知识培训课件

装焊工艺知识讲义工艺部分设备部分质量部分 车身厂车身制造工艺包括 冲压工艺 装焊工艺 涂装工艺及内饰装配工艺等四大工艺过程 在由冲压零件到驾驶室的装配完成过程中 最重要的环节就是要把这些单个独立的零件通过焊接的方式形成白车身总成 其是保证驾驶室产品质量和精度的重要步骤 因此 焊接工艺尤其关键 本篇主要对焊接工艺的整个过程及相关的设备 检查等各个环节进行阐述 重点对焊接工艺中典型工艺及专业要点进行详细说明和讲解 并结合我厂焊接工艺的实际情况进行解释 第一章 焊接工艺部分 焊接工艺 焊接过程中的一整套技术规定 其中包括焊前准备 焊接材料 焊接设备 焊接方法 焊接顺序 焊接操作的最佳选择及焊后处理等 本厂所采用的焊接方法有 电阻焊 电阻焊又叫接触焊 它是通过内部热源将工件熔化结晶形成焊接接头的方法 在我厂车身装焊中广泛采用电阻焊 其具有快速 高效 变形小 无需或少需辅助材料 易于掌握 易于实现机械化和自动化及环境污染小等优点 而且对于低碳钢薄壳结构的零件特别适用 所以在车身装焊中电阻焊应用最多 其次是电弧焊 气焊和气体保护焊 电阻焊的特点 采用内部热源 利用电流通过焊接区的电阻产生的热量进行加热 必须施加压力 在压力的作用下 通过加热 冷却形成接头 电阻焊的热源当电流通过导线时 能使导线发热 若改变导线电阻就能调整其发热程度 接触焊时电流通过焊件发热量的大小按焦耳 楞次定律确定 Q 0 24I2Rt公式中Q 所产生的热量 卡 I 焊接电流R 电极之间的电阻电阻焊电阻如下图 其中R 总电阻 Rbj 电极板件间电阻 Rc 接触电阻 分流 点焊时不经过焊接区 未参加形成焊点的那一部分电流叫做分流电流 简称分流 焊接参数 焊接参数包括焊接电流Iw 焊接压力 w 通电时间 w 电极端面几何尺寸 形状等 接触电阻的形成 任何零件表面都不是绝对光滑的 即使经过抛光 研磨的零件表面在显微镜 倍 下观察也是凸凹不平的 在压力的作用下两零件总是部分接触 当电流从这些点通过时 由于导电面积突然减小 造成电流线的弯曲与收缩 这样形成了接触电阻 焊接循环的四个过程 预压 焊接 顶锻 休止 一 预加压力预加压力的作用是使焊件在焊接处紧密接触 接触电阻的大小与压力有关 随着压力的增大 接触电阻将减小 如果压力不足 则由于接触电阻过大 有可能导致烧穿焊件或将电极的工作表面烧坏 为此 在焊接电流接通之前 电极压力就应该达到一定的值 使电极与焊件间 焊件与焊件间保持一定的接触电阻 焊接 通电加热 1 熔化核心的形成 焊件通电后 两电极接触表面之间的金属圆柱内 由于电流密度最大 依靠接触电阻和焊件内部电阻所产生的热量最多 因此 温度主要集中在两电极接触表面之间的金属圆柱内 而圆柱体以外的金属 因电流密度小 温度不高 电极与焊件间的接触电阻所产生的热量 虽然与两焊件的接触电阻所产生的热量差不多 但因电极与焊件间所产生的热量被水冷却的铜电极所传走 造成电极与焊件间接触的温度要低的多 因此在正常情况下 只有核心焊点才被加热到熔化状态 并在电极压力下形成焊点 2 熔化核心直径和焊透率 为保证焊点的强度 焊点必须具有一定的熔化核心直径和焊透率 焊点核心直径应随焊件厚度的增加而增大 一般可按下式近似确定 d核 2 3 为两焊件中较薄焊件的厚度所谓焊透率 就是熔化核心的深度所占焊件厚度的百分比 最理想的焊透率是50 70 通电加热时 在电极压力作用下 焊件表面会形成压坑 当加热过甚 电极压力太大或者金属飞溅较多时 更会使压坑加深 压坑深度一般不应超过焊件厚度的20 因为压坑过深会降低焊点的强度 顶锻由于焊件金属都具有热胀冷缩的特点 当焊点加热结束后 熔化核心外的焊件金属首先冷却 限制和核心的收缩 这样使熔化核心的凝固相当于在一个比较冷的和周围密闭的模子中进行 所以在核心中容易形成缩孔 此外 金属的冷却收缩 在接头内将产生内应力 当核心中存在脆性组织 或在高温下的金属强度很低 不足以克服收缩所产生的拉伸内应力时 还会在核心中产生裂纹 为克服以上缺陷 焊接加热结束后 不应立即去除电极压力 必须维持一定的顶锻时间 使焊件继续在电极的压力下产生挤压变形 以弥补金属冷却时的收缩 休止焊接过程结束 等待下一焊接循环的开始 焊前的表面清理当我们进行焊接时 若工件上存在着锈蚀 油污等污垢 这将会增大接触电阻 由于接触电阻是形成内部热源的主要因素之一 它将形成前期飞溅和后期飞溅 导致焊点质量下降 严重时导致工件烧穿 因此焊接前必须保证工件清洁 在焊接车间我们会经常见到焊接火花的产生 这种火花我们焊接中称之为电焊飞溅 其主要包括 前期飞溅和后期飞溅 如果电流过大加热过急 而周围塑性环还未形成时 被急剧加热的接触点由于温度上升极快 使内部金属气化 当内压力过大时便以飞溅形式向板间缝隙喷射这称为前期飞溅 指熔化核心尚未形成以前的飞溅 当形成最小尺寸熔核后 继续加热 热场不断扩展 熔化金属与塑性区温度的等温线不断向外扩展 当熔化核心沿径向 的扩展速度大于塑性区变形速度时 产生后期飞溅 如果熔化核心轴向增长过高 在电极压力作用下也可能冲破塑性环向表面喷射 形成外部飞溅 点焊飞溅带来的危害及点焊飞溅消除的方法 点焊飞溅的危害 影响空间气氛 有碍环境保护与安全 对有高速旋转的产品 细小的金属飞溅有时能造成极严重的破坏事故 飞溅使核心液态金属减少 表面形成深度压坑 影响美观更降低了机械性能 消除点焊飞溅的方法 当产生飞溅时 常指前期飞溅 应适当提高电极压力 降低加热速度 采用电流密度小的软规范 控制好温度场的分布与材料塑性变形速度 在我们实际焊接工作过程中 有时候为提高焊接效率或提高焊点质量 根据焊接电流和焊接时间的不同 可以分为软规范和硬规范 不同的Iw 电流 与Tw 加压时间 可配成以加热速度快慢为主要特点的两种不同规范 硬规范是电流大 焊接时间短 相反 软规范是电流小焊接时间长 因为硬规范加热速度快 焊接区温度场分布陡 加热区窄 表面质量好 接头过热组织少 接头综合性能好 生产效率高 只要规范控制较精确 而且焊机功率足够 包括电与机械方面 便可采用 但因加热速度快 如果控制不当 易出现飞溅等缺陷 所以必须提高电极压力FW 以避免出现缺陷 以获得较稳定的接头质量 软规范温度分布平缓 塑性区宽 其加热速度慢 对规范波动敏感性低 对机械加压系统要求不高 加热区宽使软化区增宽 热影响区晶粒长大严重 一些材料则可能因某些成分的析出而使接头性能变坏 为什么调整好的焊接参数 过了一段时间会出现开焊问题 因为在焊接车间中进行焊接 工况较为复杂 电网电压 波动严重 各台焊机在焊接时会相互影响 主要是因为漏磁 对焊接回路中感抗有较大影响 零件的状态不稳定 压缩空气的压力不恒定 因此导致流过焊接区的电流密度变化异常 和焊接压力不稳定 从而导致焊点开焊 必须立即调整焊接参数 单面点焊 电极位于焊件的一面 电流沿工件平面流动形成焊点的方法 单面点焊的形式 单面点焊的形式有 单面单点 单面双点 单面多点 焊接过程中的正接 反接 正接是工件接电源正极 电极接电源负极 正接也称正极性反接是工件接电源负极 电极接电源正极 反接也称反极性 电极形式繁多 但可按端面前沿及本体两部分的变化分类 常用点焊电极端头形式 有锥形 球面 平面等端头形式 第二章 焊接设备部分 在车身制造过程中 要使用多种设备来保证产品的质量和各种性能 那么我厂的焊接设备又是多样化的 使用最为广泛的是电阻焊设备 电阻焊设备主要是指点焊机 点焊机一般均由机体 加压机构 供电系统 控制系统和水冷系统几部分组成 凸焊机与点焊机原理 组成基本相同 点焊机的种类很多 其分类情况如下 1 根据用途可分为 通用 专用 特殊的 2 根据安装方式可分为 固定式和移动式 3 根据同时焊接的点数可分为 单点式和多点式 4 根据焊接电流及脉冲方式可分为 交流式 直流式 低频式 电容式 如何解释电阻焊设备的型号 电阻焊设备的型号是按部颁标准JB1475 81 点焊机型号编制方法 统一编制的 例如 DN 63型点焊机 D 点焊机 N 工频 63 是指额定功率 KVA 在电阻焊中 最重要的一种就是固定式点焊机的应用以列表方式 举例说明如下 固定式点焊机的基本构造及固定式点焊机的主要技术参数 图3 6DN2 100 200 型点焊机构造 脚踏板开关2 电极冷却水管3 下机臂4 下电极5 上电极6 上机臂7 加压气缸8 电磁气阀9 变压器10 机体11 接触器 固定点焊机的特点和作用原理是 固定点焊机在我厂装焊部的设备中占相当大比例 固定点焊机使用稳定 不易出故障 固定点焊机的轮廓图如图3 7a所示 特点 这种型号采用单点焊接 焊机采用气压传动 焊接控制比较精确 焊接质量稳定 我厂现采用KD7A控制箱 这种控制箱具有质量稳定 维修方便的特点作用原理NA 100 4和NA 200 4型点焊机 是用压紧焊件 直接通过电流加热的方法进行点焊 图3 7aDN 63型固定点焊机的轮廓图 图3 7b点焊机工作原理开关2 电流调节器3 一次线圈4 变压器铁心5 变压器6 二次线圈7 汇流排8 机臂9 夹持器10 工件11 电极 其作用原理如图3 7b所示 焊工把零件放在电极之间 踩下脚踏开关 通过控制箱中时间 调节部分 接通电磁气阀 电磁气阀把压缩空气接入气缸中气室内 并使下气室与大气连通 活塞杆和滑块下降到电极压紧焊件为止 经过控制箱中时间调节部分上确定的一段时间后 焊接变压器初级线圈通过可控硅 接到交流网络 进行加热焊接 然后焊接变压器初级线圈与交流网络断开 焊件在没有焊接电流但保持压力之下 经过一段延时时间进行锻压 然后电磁阀失电 把输送到中气室的压缩空气转送到下气室 使得活塞和滑块向上移动 放松焊件 这时气缸中气室的压缩空气经节气阀 电磁气阀流入大气 完成整个焊接周期 若只需要得到一个焊点时 则可只踏一下脚踏开关 假使一直按脚踏开关 则焊接周期将一直自动地进行下去 焊机上电极的工作行程及上电极的辅助行程可均匀调节 下电极可在垂直方向内进行有级调节 电极压力稳定 不会因为电极磨损而改变 在焊机与控制器正常的情况下 凸焊螺母的扭矩达不到技术要求时可以采取哪些措施排除 增大焊接电流 调整电极压力 调整焊接时间 检查夹持器在铅垂线上是否同轴 可以通过在调整状态下检查凸点处的压坑的大小和深度是否一致来确定夹持器是否同轴 若发生偏移 可根据零件上的压坑的大小和深度调整夹持器 使各凸点承受同样的压力 从而保证凸点的焊接质量 另外一种电阻焊的设备就是悬挂式点焊机 图3 10a有电缆悬挂式点焊机增压缸2 变压器3 滑车4 电磁气阀5 减压阀6 气路7 水路8 时间调节器9 控制箱10 焊钳 液压式 在车身制造中 移动式点焊机得到了广泛的应用 这种焊机在使用中为了移动方便 常常把变压器和焊接工具悬挂在空中 故又叫悬挂式点焊机 它的焊接工具多做成钳式 焊钳 或枪式 焊枪 它们与变压器之间用一种特殊的电缆连接 称为有电缆悬挂式点焊机 如图3 10a所示 其优点是移动方便 适合于大总成的点焊 劳动强度低 其缺点是二次回路长 功率损耗大 另一种为无电缆悬挂式点焊机 如图3 10b所示 它的焊接工具部分和变压器直接相连 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 但缺点是移动起来不方便 对各种焊接位置的适应性也不如有电缆悬挂式点焊机灵活 图3 10b无电缆悬挂式点焊机1 焊钳部分2 吊具3 变压器 点焊机在启动和停止时应注意些什么 点焊机的启动首先接通水源 气源 接通控制线路 根据确定的焊接规范调节压力和变压器级数 控制箱上各调节旋钮按工艺要求放于适当的位置 最后接通主电源 由调整 焊接 即可进行焊接 焊机短时间停止工作时 必须切断控制电源 水源及气源 焊机长时间停止工作 除了必须切断控制电源 水源及气源 还必须在电磁气阀和减压阀手柄等处涂上防护油以免生锈 点焊机的安全操作注意事项有哪些 1 焊机接有380V交流电压 必须遵守技术安全保护的基本条例 2 焊机机身及控制箱壳应当可靠得接地 3 工作时 控制箱的门必须关闭 4 检查和修理焊机应在电源切断 气源 水源关闭后进行 焊钳发烫的原因有哪些 如何排除 焊钳发烫的原因有 焊钳绝缘破坏 必须立即更换焊钳 冷却效果差 可能由于上水量较小而且每台变压器配带多把焊钳形成多个冷却水路分支 循环过慢 或是因为冷却水中的杂质将冷却水路堵塞 造成冷却不充分 等等 为了排除焊钳发烫这一故障 可采用以下方法 必须保证上水水流量和水质达到技术要求 冷却水路不能过长 可将冷却水的下水直接流入地漏 加速冷却水循环 当发现冷却水出口流量较小时 可采用压缩空气将电缆线中冷却水路中的杂质吹出 图3 13c液压焊钳结构之一1 机臂2 加力的液压油缸 图3 13d 焊接工具 焊接工具是指进行焊接的器具 包括焊枪 焊钳 电极等 悬挂式点焊机用的焊枪 这种焊枪有手动式和反作用式两种 如图5 8a和5 8b所示 其优点是轻便 缺点是需使用夹具方能进行焊接 且反作用焊枪所设的反作用支撑使夹具结构较为复杂 同时 它们的焊接厚度也受限制 一般用于非受力部位接头的焊接或用于定位焊 装焊夹具 把车身冲压件在一定的工艺装备中定形 定位并加紧 组合成车身组件 合件 分总成及总成的过程称为装配过程 利用焊接的方法 使装配件形成整体的过程称为焊接过程 车身的装配 焊接过程往往是连续的 简称为装焊过程 装焊过程所使用的夹具称为装焊夹具 装焊夹具的作用 车身的种类多 批量大 形状复杂 为了保证装焊质量 提高装焊效率 减轻劳动强度 必须大量使用装焊夹具 装焊夹具的作用概括起来有以下几点 使待装件定形 定位并加紧 车身复杂的形面是由若干个零件通过组合而成 夹具是保证各待装件相互位置及焊后的几何形状所不可缺少的工艺装备 保证焊接工艺能正常进行 车身在装焊过程中不仅有装配精度要求 而且要符合焊接工艺规范 间隙值 要求 只有通过具有一定精度的装焊夹具 才能保证零件不错位 焊接能顺利进行 采用良好的装焊夹具可以大大减轻劳动强度 提高生产率 保证装焊质量 装焊夹具的种类 对于装焊夹具目前还没有统一的分类方法 根据使用对象不同可分为 小型装焊夹具 用于车身组件及合件的装焊 分总成装焊夹具 用于车身各分总成的装焊 总成装焊夹具 用于车身本体总成的定形定位及焊接 所以也称之为成形定位夹具或主焊台 根据其工作位置是否变化 可分为 固定式装焊夹具 这种夹具工作位置不发生变化 移动式装焊夹具 这种夹具 一次性定位并夹紧 随着焊接过程而改变工作位置 由于移动方式不同 这种夹具又分为 滚筒式装焊夹具和随行装焊夹具 装焊夹具的结构特点 由于装焊夹具所适用的对象和环境不同 所以在结构上有别于其它夹具 如机床夹具 装焊夹具具有下述特点 1 定位元件形面复杂 精度要求高 设计制造难度大 车身制件 大多为具有空间曲面的冲压件 它们不仅形状复杂 而且刚性差 易变形 在夹具中定位的形面 往往是取车身各重要部件的断面 为了保证车身的形状 夹具定位元件的工作表面必须与车身上相应的定位表面的形状保持一致 因此 装焊夹具定位元件的工件表面 只有用仿形或数控设备加工 才能使其获得准确的形状和尺寸 2 夹具机构应能敞开 以便在焊后能将整体焊件从夹具中取出 在装配焊接时 通常是将车身制件一件一件地放入夹具 而焊后 从夹具中取出的是已联成整体的车身装焊件 为了将焊件取出 夹紧机构常采用一些敞开式的手动 气动或液动的快速夹紧装置 3 车身零件的外形尺寸大 定位元件很难做成整体结构 而往往是由一个一个的定位板构成车身表面的空间形状 因而 这些定位装置在装配时 调整工作量大 4 车身总成装焊夹具 主焊台 其结构复杂 是保证车身装焊质量的关键设备 因此主焊台在制造和使用过程中 应经常用调整样架或三坐标测量仪进行调整和校正 以保证其精度 目前在车身焊接过程中大量采用机器人焊接作业 那么我们所使用的机器人的情况 现在还没有统一的工业机器人定义 联合国标准化组织暂时采用了美国机器人协会的定义 工业机器人是一种可重复编程和多功能的 用来搬运材料 零件 工具的机械手 或能执行不同任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统 这个定义并不能概括工业机器人的今后发展 但可说明目前工业机器人的主要特点 工业机器人就其发展 可分为三代 第一代机器人 即目前广泛使用的工业机器人 它的功能是示教再现 对环境的变化没有应变能力 第二代机器人 即在示教再现机器人上加感觉系统 如视觉 力觉 触觉等 它具有对环境变化的适应能力 目前刚开始投入应用 第三代机器人 即智能机器人 它能理解人的命令 感知周围的环境 识别操作的对象 并自行规划操作顺序以完成赋予的任务 这是更接近人的机器人 目前尚处研究阶段 焊接机器人是如何适用于焊接作业的 其优点 现在广泛应用的焊接机器人都属于第一代工业机器人 它的基本工作原理是示教再现 焊接机器人是焊接自动化的革命性进步 它突破了焊接刚性自动化传统方式 开拓了一种柔性自动化新方式 刚性的焊接自动化设备 由于它一般都是专用的 只适用于中 大批量产品的自动化生产 因而在中 小批量产品焊接生产中 手工焊仍是主要焊接方式 焊接机器人使小批量产品自动化焊接生产成为可能 由于机器人的示教再现功能 焊接机器人完成一项焊接任务 只需人给它做一次示教 它即可精确地再现示教的每一步操作 如要机器人去做另一项工作 无须改变任何硬件 只要对它再做一次示教即可 因此 在一条焊接机器人生产线上 可同时自动生产若干种焊件 焊接机器人的主要优点如下 稳定和提高焊接质量 保证其均一性 提高生产率 一天可24小时连续生产 改善工人劳动条件 机器人可在有害环境下长期工作 降低对工人操作技术的要求 缩短产品改型换代的准备周期 减少相应的设备投资 可实现小批量产品焊接自动化 为焊接柔性生产线提供技术基础 COMAU机器人演示1COMAU机器人演示2COMAU机器人演示3COMAU机器人演示4 点焊机器人的焊钳分类是怎样的 点焊机器人焊钳从用途上可分为C型和X型两种 C型焊钳用于点焊垂直或近于垂直倾斜位置的焊缝 X型焊钳主要用于点焊水平或近于水平倾斜位置的焊缝 从阻焊变压器与焊钳的结构关系上可将焊钳分为分离式和一体式两种形式 第三章 焊接质量检查部分 什么是焊接质量 焊接接头的检验方法一般包括哪几类 焊接质量是外观质量 强度质量和装配质量的总和 焊接接头的检验方示一般分为非破坏性检验和破坏性检验两类 非破坏性检验包括 外观检验 无损探伤检验 磁粉检验 X射线及 射线检验 超声波检验 破坏性检验包括 机械性能试验 弯曲试验 拉剪和压拉试验 撕破试验等 金相组织试验 密封性试验 产品质量特性及其包括的内容 产品质量特性是衡量产品某项特征的具体要求 其定义是在产品一定的总体中 用来区分各个体之间质量差别的性质 性能和特点方面的数据或参数 产品质量特性主要包括五个方面的内容 A 性能B 寿命C 可信性D 安全性E 经济性 产品检验的三大职能 鉴别的职能 依据产品规范 如产品图 标准 工艺规范 按规定的检验程序和方法对受检物的质量特性进行度量 并将结果与规定的要求进行比较 从而对被检物合格与否作出判定 把关的职能 在正确鉴别的前提下 检测活动还要对不合格产品进行控制 防止不合格品重新流入生产 报告的职能 通过检验活动 将收集的信息 进行分析处理形成各种报表或报告及时向企业领导人或有关部门报告企业的产品质量情况动态和趋势 为进行有关决策提供依据 产品质量波动的原因 产品质量波动的原因为两类 一类是偶然因素 另一类是系统因素 偶然因素是对产品质量经常起作用的因素 产生的波动按随机规律出现 如刀具的正常磨损 工人操作上的细