Ch9汽车车身装焊工艺

1、 v焊接的特点焊接的特点 优点：优点： 焊接结构容易引起较大的残余变形和焊接内应力；焊接结构容易引起较大的残余变形和焊接内应力； 焊接接头中易存在一定数量的缺陷，如裂纹、气孔、焊接接头中易存在一定数量的缺陷，如裂纹、气孔、 夹渣等；焊接接头具有较大的性能不均匀；焊接过夹渣等；焊接接头具有较大的性能不均匀；焊接过 程中产生高温、强光及有毒气体，对人体有害程中产生高温、强光及有毒气体，对人体有害 节省金属材料，减轻结构质量，经济效益好；简化节省金属材料，减轻结构质量，经济效益好；简化 加工与装配工序，生产周期短，生产效率高；结构加工与装配工序，生产周期短，生产效率高；结构 强度高，接头密封性好；为

2、结构设计提供较大的灵强度高，接头密封性好；为结构设计提供较大的灵 活性；焊接工艺过程容易实现机械化和自动化活性；焊接工艺过程容易实现机械化和自动化 缺点：缺点： v金属结构连接方式金属结构连接方式 金属结构 连接方式 可拆卸连接 /机械连接 不可拆 卸连接 物理连接 化学连接 1. 焊接的实质焊接的实质 冶金连接冶金连接：其实质是利用：其实质是利用局部加热或局部加压局部加热或局部加压,或者或者两者兼用两者兼用 的方法，使被连接处的的方法，使被连接处的金属熔化金属熔化或者达到或者达到塑性状态塑性状态,以促使两金属以促使两金属 的原子相互渗合并接近到一定的的原子相互渗合并接近到一定的金属晶格距离金

3、属晶格距离(约为约为0.30.5nm),原原 子之间的子之间的结合力结合力就可以把两个分离的金属构件连接成一体就可以把两个分离的金属构件连接成一体 v车身装焊的意义：车身装焊的意义：组装成车身，保证车身的质量组装成车身，保证车身的质量 v 焊接结构设计要求焊接结构设计要求： v一般钢材熔化焊：一般钢材熔化焊： 加热加热熔化熔化冶金反应冶金反应结晶结晶 固态相变固态相变形成接头形成接头 v熔化焊接过程熔化焊接过程：焊接热过程、焊接热过程、 化学冶金过程、金属结晶和相变过程化学冶金过程、金属结晶和相变过程 Tm-金属熔化温度金属熔化温度(液相线液相线);Ts-金属凝固温金属凝固温 度度(固相线固相

4、线);T0-初始温度初始温度;A1-钢的钢的A1变态点变态点 图图9-1 焊接过程示意图焊接过程示意图 3 3、焊接热影响区、焊接热影响区 1-焊接焊接;2-熔合区熔合区(线线);3-热影响区热影响区;4-母材母材 图图9-2 焊接接头示意图焊接接头示意图 保证焊缝保证焊缝/点在点在剪应力下剪应力下工作工作 尽量尽量避免交汇避免交汇或密集布置或密集布置 合理布置合理布置焊缝焊缝/点点 1.1.汽车车身装焊结构汽车车身装焊结构 1-顶盖顶盖;2-前风窗框上部前风窗框上部;3-后风窗框上部后风窗框上部;4-前围外前围外 板板;5-后围板后围板;6-加强撑加强撑;7-侧门框部件侧门框部件;8-前挡泥

5、板前挡泥板;9-散散 热器框架热器框架;10-底板底板;11-地板前纵梁地板前纵梁;12-行李箱后板行李箱后板 图图9-3 典型的承载式轿车车身壳体典型的承载式轿车车身壳体 1-前围前围;2-车门车门;3-顶盖顶盖;4- 后围后围;5-侧围侧围 图图9-4 小型厢式旅行小型厢式旅行 车车厢壳体车车厢壳体 图图9-5 小型厢式货车车小型厢式货车车 身框架身框架 图图9-6 大型车整体承载式车身骨架大型车整体承载式车身骨架 1-右侧前下部骨架右侧前下部骨架;2-右侧中下部骨架右侧中下部骨架;3-右侧后下右侧后下 部骨架部骨架;4-左侧前下部骨架左侧前下部骨架;5-左侧中下部骨架左侧中下部骨架;6-

6、左左 侧后下部骨架侧后下部骨架;7-右侧上部骨架右侧上部骨架;8-左侧上部骨架左侧上部骨架 图图9-10 框架式车门框架式车门 1-门外板门外板;2-框架框架;3-内板内板 2.2.车门的装焊车门的装焊 1-驾驶室驾驶室;2-车厢车厢 图图9-7 货车车身货车车身 图图9-8 货车车厢货车车厢 图图9-9 特种车辆车身特种车辆车身 图图9-11 车门壳体车门壳体 1-窗框窗框;2-车门外车门外 板板;3-车门内板车门内板 v焊接结构工艺性焊接结构工艺性良好的焊接性能良好的焊接性能 v焊接性能定义焊接性能定义指被焊材料在采用一定的焊接工艺和结指被焊材料在采用一定的焊接工艺和结 构形式下，能够获得

7、好的焊接结构和接头的难易程度。包构形式下，能够获得好的焊接结构和接头的难易程度。包 含含物理焊接性物理焊接性、工艺焊接性工艺焊接性 物理焊接性：物理焊接性：指金属或合金能与同种或异种金属指金属或合金能与同种或异种金属相互结合相互结合形形 成成良好接头良好接头的能力的能力 工艺焊接性：工艺焊接性：指在实际焊接结构生产中，采用不同的结构形指在实际焊接结构生产中，采用不同的结构形 式和式和焊接方法焊接方法，选取不同的，选取不同的工艺参数工艺参数和和工艺措施工艺措施而获得而获得良好的良好的 接头接头的能力的能力 v接头接头对接接头对接接头、角接接头角接接头、 T形接头形接头、搭接接头搭接接头 弯边接头

8、弯边接头、锁底接头锁底接头、套管接头套管接头、斜斜 T形接头形接头 1 1、结构材料的选择、结构材料的选择 3.3.焊接接头厚度焊接接头厚度 图图9-12 焊接接头形式焊接接头形式 图图9-13 风窗横断面图风窗横断面图 图图9-14 搭接搭接 与弯边接头与弯边接头 图图9-15 改变车身零件的形状改变车身零件的形状 消除或减少缺陷消除或减少缺陷 图图9-16 过度接头的形式过度接头的形式 v焊缝焊缝指焊接后焊件中形成的结合部分指焊接后焊件中形成的结合部分 v焊 缝 布 置 应焊 缝 布 置 应 遵守的原则：遵守的原则： 尽量减少结构的焊缝数量和焊缝的长度尽量减少结构的焊缝数量和焊缝的长度 尽

9、量使得焊缝对称分布尽量使得焊缝对称分布 尽量减少交叉焊缝尽量减少交叉焊缝 尽量避免将焊缝布置在结构应力集中处尽量避免将焊缝布置在结构应力集中处 5 5、结构的开敞性、结构的开敞性 图图9-17 夹角夹角 处焊缝设计处焊缝设计 图图9-18 电阻焊电阻焊 结构的开敞性结构的开敞性 v方法方法对于结构复杂、尺寸较大的产品，将其分解为若干个部对于结构复杂、尺寸较大的产品，将其分解为若干个部 件和组件，分别进行装配和焊接，然后再装配为整体结构件和组件，分别进行装配和焊接，然后再装配为整体结构 7 7、互换性的难易程度和精度要求、互换性的难易程度和精度要求 公差确定问题：公差确定问题： 过大公差，要求装

10、配接头上所留的加工余量增大，过大公差，要求装配接头上所留的加工余量增大， 会使会使整修整修工作带来困难工作带来困难 过小公差，由于焊接收缩量极不稳定，工艺上往往过小公差，由于焊接收缩量极不稳定，工艺上往往 达不到所规定的达不到所规定的公差公差范围范围 焊接后交点接头尺寸距离公差：焊接后交点接头尺寸距离公差：IT14级级 一般机加工方法精度：一般机加工方法精度：IT7IT11级级（扩空或铰孔）（扩空或铰孔） 自由公差要求：自由公差要求：IT12级级（组成焊接件的机加工零件）（组成焊接件的机加工零件） IT14级级（其他件）（其他件） v车身设计分离面车身设计分离面 1 1、车身分块的优点、车身分

11、块的优点 有利于保证有利于保证装焊质量装焊质量，降低装焊夹具制造困难，降低装焊夹具制造困难 分部件制造可以避免许多在总装后难以焊接的工作分部件制造可以避免许多在总装后难以焊接的工作 可以降低装焊夹具的可以降低装焊夹具的复杂程度复杂程度，有利于夹具的制造和，有利于夹具的制造和降低成本降低成本 每个部件或合件可以平行地开展作业，可以组织连续流水作业每个部件或合件可以平行地开展作业，可以组织连续流水作业 以以缩短装焊时间缩短装焊时间 2 2、车身分块的结构分离面、车身分块的结构分离面 设计分离面设计分离面依据使用和结构上的要求，将依据使用和结构上的要求，将 车身分解为部件和组件等可单独进行装配的单元

12、，车身分解为部件和组件等可单独进行装配的单元， 各装配单元之间的结合面各装配单元之间的结合面即为设计分离面即为设计分离面 v车身工艺分离面车身工艺分离面 工艺分离面工艺分离面生产过程中，为了更合理满足生产过程中，为了更合理满足 工艺上的要求，可将部件进一步分解为一些可独工艺上的要求，可将部件进一步分解为一些可独 立进行装配的单元，此种立进行装配的单元，此种装配单元之间的分离面装配单元之间的分离面 即为设计分离面即为设计分离面 图图9-19 驾驶室工艺分离驾驶室工艺分离 v车身覆盖件分块的总体原则车身覆盖件分块的总体原则根据工厂本身的设备情况根据工厂本身的设备情况 和技术水平，在冲压工艺允许的前

13、提下，应尽量采用整体结构，和技术水平，在冲压工艺允许的前提下，应尽量采用整体结构， 零件数量越少越好零件数量越少越好 汽车车身大都由薄板冲压零件组成，应尽汽车车身大都由薄板冲压零件组成，应尽 量保证部件和组台件构造上的完整性量保证部件和组台件构造上的完整性 所划分的部件和组合件本身要有一定的刚所划分的部件和组合件本身要有一定的刚 度，在自身重量作用下不能产生永久变形度，在自身重量作用下不能产生永久变形 分离的部件和组合件尺寸大小还受采用设分离的部件和组合件尺寸大小还受采用设 备本身几何特征尺寸的可达性限制备本身几何特征尺寸的可达性限制 工艺上和经济上的合理性工艺上和经济上的合理性 尽量保证分离

14、后的组台件尽量保证分离后的组台件、部件的定位基部件的定位基 准与总成的定位基准相一致准与总成的定位基准相一致 分离面对总成尺寸的影响尽量小，以减少总体尺寸的积累误差分离面对总成尺寸的影响尽量小，以减少总体尺寸的积累误差 考虑同生产批量增人生产率提高的要求部件有进一步第二次分解考虑同生产批量增人生产率提高的要求部件有进一步第二次分解 的可能性的可能性 图图9-20 驾驶室二次分离驾驶室二次分离 v确定装配方案的原则确定装配方案的原则 对某一焊接产品的装配工作集中在较少的对某一焊接产品的装配工作集中在较少的 工作地点工作地点(即工位即工位)，使用较少的工艺装备，使用较少的工艺装备(即胎即胎 具具)

15、来完成装配工作来完成装配工作 集中装配原则集中装配原则 分散装配原则分散装配原则 v 确定装配方案的要点确定装配方案的要点 部件的设计部件的设计/ /工艺分离面的划分和划分的数量：工艺分离面的划分和划分的数量：若按分散装配的原则若按分散装配的原则 装配，结构则必须有足够的设计和工艺分离面，否则只能按集中原则装配装配，结构则必须有足够的设计和工艺分离面，否则只能按集中原则装配 产品生产量的大小：产品生产量的大小：只有在产量较大时，分散装配才是合理的只有在产量较大时，分散装配才是合理的 工厂的生产条件：工厂的生产条件：指现有的生产面积大小，生产设备和技术工人的配备指现有的生产面积大小，生产设备和技

16、术工人的配备 情况等情况等 对某一产品的装配工作，可以分散在较对某一产品的装配工作，可以分散在较 多的工作地点和工艺装备上完成多的工作地点和工艺装备上完成 v 装焊过程装焊过程即先将零件装焊成组合件和部件，然后再将这即先将零件装焊成组合件和部件，然后再将这 些组合件和部件装焊成结构总成的过程些组合件和部件装焊成结构总成的过程 v装配图表装配图表即即按照部件的设计和工艺分离面将部件按照部件的设计和工艺分离面将部件划分划分成成 若干个可独立进行装配的单元，并将所有这些装配若干个可独立进行装配的单元，并将所有这些装配 单元按照单元按照装配顺序装配顺序进行进行排列排列而成的而成的流程流程图图 v 装配

17、图表须说明的重要问题装配图表须说明的重要问题 部件的部件的指令性指令性装配顺序装配顺序 可可分散和平行工作分散和平行工作的工作地点数量的工作地点数量 供应装配用的主要供应装配用的主要工艺装备工艺装备的种类和数量的种类和数量 供装配用的夹具和待装配零件的供装配用的夹具和待装配零件的供应顺序供应顺序 v 装配方法的分类装配方法的分类 按照定位方法可以分为画线装配、夹具装配和利用装配孔装配按照定位方法可以分为画线装配、夹具装配和利用装配孔装配 按照互换程度划分为完全互换装配法、多数互换装配法、选择按照互换程度划分为完全互换装配法、多数互换装配法、选择 互换装配法、调整装配法、修配装配法互换装配法、调

18、整装配法、修配装配法 v 装配基准与基准件装配基准与基准件 装配基准装配基准第一个装配的零件、组合件或部件第一个装配的零件、组合件或部件 基准件基准件用作装配基准的零件、组合件或部件用作装配基准的零件、组合件或部件 图图9-21 孔定位装配孔定位装配 v装焊工艺规程装焊工艺规程规定装焊工艺过程的规定装焊工艺过程的工艺技术文件工艺技术文件 v 指令性工艺规程指令性工艺规程 q 指令性工艺规程编制的步骤指令性工艺规程编制的步骤 编制和确定结构分解为各个装配单元的装配图表编制和确定结构分解为各个装配单元的装配图表 协助设计人员确定设计和工艺分离面的连接方法协助设计人员确定设计和工艺分离面的连接方法

19、确定部件的装配方法以及主要零件和组合件的定位基准确定部件的装配方法以及主要零件和组合件的定位基准 确定保证部件和对接分离面的互换性方法及设备确定保证部件和对接分离面的互换性方法及设备 确定所需要的装配工艺装备的种类、数量及技术条件确定所需要的装配工艺装备的种类、数量及技术条件 确定装配件的检验或试验方法及所用设备、各装配过程所确定装配件的检验或试验方法及所用设备、各装配过程所 需的起重运输设备等需的起重运输设备等 v 工作工艺规程工作工艺规程 是指令性工艺规程中每一工序内容的详细是指令性工艺规程中每一工序内容的详细 和具体说明，根据部件指令性工艺规程而编制和具体说明，根据部件指令性工艺规程而编

20、制 1 1、生产中常采用的装配工艺规程形式、生产中常采用的装配工艺规程形式 即为装配工艺方案，对装配过程中即为装配工艺方案，对装配过程中 的主要问题作出原则性规定的主要问题作出原则性规定 q 内容内容 规定各装配零件在夹具内的安装顺序规定各装配零件在夹具内的安装顺序、定位和焊接方法定位和焊接方法、焊接规范焊接规范、 工人的工种及等级工人的工种及等级、时间定额时间定额、所用的工具和设备以及消耗性器材等所用的工具和设备以及消耗性器材等 v 典型工序典型工序 备料及装配定位工序备料及装配定位工序 主要包括型材的切割和冲裁、矫正、预处理等工作主要包括型材的切割和冲裁、矫正、预处理等工作 定位焊接工序定

21、位焊接工序 定位焊是用来固定各焊接零件之间的相对位置，以定位焊是用来固定各焊接零件之间的相对位置，以 保证焊件得到正确的几何形状和尺寸而进行的焊接保证焊件得到正确的几何形状和尺寸而进行的焊接 2 2、装焊工艺规程典型工序装焊工艺规程典型工序 主要包括备料及装配定位、定位焊接、焊接、主要包括备料及装配定位、定位焊接、焊接、 矫正、热处理、检验等矫正、热处理、检验等 矫正工序矫正工序 焊接工序焊接工序 关键：关键：控制变形和消除内应力控制变形和消除内应力 控制变形和消除内应力的方法：预留余量变形法、控制变形和消除内应力的方法：预留余量变形法、 合理的焊接顺序、刚性固定法、反向变形法合理的焊接顺序、

22、刚性固定法、反向变形法 q 矫正方法矫正方法冷加工方法、热加工法冷加工方法、热加工法 焊接热处理工序焊接热处理工序 类型：预先热处理、中间热处理、最后热处理、重复热处理类型：预先热处理、中间热处理、最后热处理、重复热处理 整修工序整修工序 检验工序检验工序 类型：外观检验，机械性能检验，类型：外观检验，机械性能检验，X光检验，光检验， 磁力探伤检验，气密性能检验，金相检验磁力探伤检验，气密性能检验，金相检验 v车身制造中常用的焊接方法车身制造中常用的焊接方法 v车身装焊工艺流程车身装焊工艺流程 v定义定义:电阻焊是将被焊工件结合后通过电极施电阻焊是将被焊工件结合后通过电极施 加压力，并通以电流

23、，利用电流流经工件接触面加压力，并通以电流，利用电流流经工件接触面 及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性 状态，使之形成金属结合的一种方法状态，使之形成金属结合的一种方法 1-发动机罩前支撑板发动机罩前支撑板;2-水箱固定框架水箱固定框架;3-前前 裙板裙板;4-前框梁前框梁;5-前翼子板前翼子板;6-地板总成地板总成;7-门门 槛槛; 8-前门前门;9-后门后门;10-车轮挡泥板车轮挡泥板;11-后翼后翼 子板子板;12-后围板后围板;13-行李舱盖行李舱盖;14-后立柱后立柱(“C” 柱柱); 15-后围上盖板后围上盖板;16-后窗台板后窗台

24、板;17-上边上边 梁梁;18-顶盖顶盖;19-中立柱中立柱(“B”柱柱);20-前立柱前立柱 (“A”柱柱);21-前围侧板前围侧板;22-前围板前围板;23-前围上前围上 盖板盖板;24-前挡泥板前挡泥板;25-发动机罩发动机罩;26-门框梁门框梁 图图9-22 轿车白车身结构轿车白车身结构 图图9-23 轿车车身焊装工艺流程图轿车车身焊装工艺流程图 v 电阻焊方法电阻焊方法 点焊、缝焊、凸焊、对焊点焊、缝焊、凸焊、对焊 图图9-24 电阻焊方法电阻焊方法 v 物理本质物理本质 v 特点特点焊接质量好，生产率高焊接质量好，生产率高 省材料，成本低省材料，成本低 劳动条件好，不放出有害气体和

25、强光劳动条件好，不放出有害气体和强光 操作简单，容易实现机械化和自动化操作简单，容易实现机械化和自动化 1 1、电阻焊的特点电阻焊的特点 利用焊接区本身的电阻热和大量的塑性变形能量，使两利用焊接区本身的电阻热和大量的塑性变形能量，使两 个分离面的金属原子之间接近到晶格距离形成金属键，在结个分离面的金属原子之间接近到晶格距离形成金属键，在结 合面上产生足够量的共同晶粒而形成焊点、焊缝或对接接头合面上产生足够量的共同晶粒而形成焊点、焊缝或对接接头 2 2、电阻点焊原理及工艺电阻点焊原理及工艺 焊接设备费用较高，投资较大焊接设备费用较高，投资较大 需要电力网供电功率大，一般电阻焊机的功率为几十甚至上

26、百千瓦需要电力网供电功率大，一般电阻焊机的功率为几十甚至上百千瓦 焊件的尺寸、形状和厚度受到设备的限制焊件的尺寸、形状和厚度受到设备的限制 （1 1）点焊的热源及加热特点）点焊的热源及加热特点 ) 19( )( 0 )()( 2 J t dttRtiW w 总发热量： v式中：式中：i(t)通过焊接区的瞬时电流通过焊接区的瞬时电流， ，A R(t)焊接区的电阻焊接区的电阻，W W tw通过焊接电流的时间通过焊接电流的时间，s 图图9-25 电阻焊原理电阻焊原理 v讨论讨论:由（由（9-1）知电流对析热的影响要大于电阻和时间两者的影响）知电流对析热的影响要大于电阻和时间两者的影响 焊接电流可用电

27、流脉幅值焊接电流可用电流脉幅值IM来表征来表征，焊接电流有效值焊接电流有效值I与与IM关系关系: （2）点焊电阻及其对焊接的影响）点焊电阻及其对焊接的影响 电容式焊机或工频交流焊机在全相导通电容式焊机或工频交流焊机在全相导通 下焊接时，其焊接电流脉冲幅值为：下焊接时，其焊接电流脉冲幅值为： )29( 2 M II v式中：式中： ai指数值，与电路时间常数有关指数值，与电路时间常数有关 图图9-26 电焊的电阻电焊的电阻 直流式焊机，其焊接电流脉冲幅值为：直流式焊机，其焊接电流脉冲幅值为： )39( 2 3 1 M t i a I I v 电焊时的电阻电焊时的电阻 q 电阻类型：电阻类型：接触

28、电阻，内在电阻接触电阻，内在电阻 )49( 22 c R b R jb RRR：总电阻 v式中：式中： Rjb电极与焊件之间的接触电阻电极与焊件之间的接触电阻，W W Rb 焊件内部电阻焊件内部电阻，W W Rc 焊件与焊件之间的接触电阻焊件与焊件之间的接触电阻，W W 说明：说明： Rjb、 、 Rb、 Rc 都是随时间变化的动态电阻 都是随时间变化的动态电阻 v接触电阻接触电阻: : 产生的机理：产生的机理： 由于零件表面的凹凸不平，两焊件只是在凸点接触，电流通由于零件表面的凹凸不平，两焊件只是在凸点接触，电流通 过凸点时便会因过凸点时便会因导电面积导电面积的减少，造成电流线弯曲与收缩，增

29、的减少，造成电流线弯曲与收缩，增 强了强了带电粒子运动带电粒子运动时的时的碰撞和阻尼碰撞和阻尼，这样就产生了接触电阻，这样就产生了接触电阻 接触电阻的析热量约占内部热源接触电阻的析热量约占内部热源Q的的5%10% 相关影响因素：相关影响因素：电极压力、焊件材质、表面状态及温度等电极压力、焊件材质、表面状态及温度等 q 讨论：讨论： 电极与焊件之间的接触电阻电极与焊件之间的接触电阻Rjb 对焊接不利，对焊接不利，Rjb大容易使焊件和大容易使焊件和 电极间过热而降低电极寿命，甚至是电极和焊件接触表面烧坏电极间过热而降低电极寿命，甚至是电极和焊件接触表面烧坏 图图9-27 接触电阻与电接触电阻与电

30、极压力的关系极压力的关系 图图9-29 接触电阻与温度有关接触电阻与温度有关 1-低碳钢低碳钢;2-不锈钢不锈钢;3-铝及铝合金铝及铝合金 图图9-28 典型材料的动典型材料的动 态电阻比较态电阻比较 v焊件的内部电阻焊件的内部电阻: : 表表9-2 常见金属材料的物理性能常见金属材料的物理性能 其大小与焊件厚度其大小与焊件厚度(或长度或长度)、截面截面(或电极或电极 与焊件的接触面与焊件的接触面)及材料的电阻系数有关及材料的电阻系数有关 )59( S Tb R 焊件电阻： 式中：式中： T温度为温度为T时，焊件金属电阻系数时，焊件金属电阻系数，W W mm， 焊件厚度焊件厚度，mm S 电极

31、与焊件的接触面积电极与焊件的接触面积，mm2 材料种类材料种类 20 时电阻系数时电阻系数 W W mm10-6 熔点熔点 20 时导热系数时导热系数 W/(m ) 低碳钢（低碳钢（20）15.900153015.08 硬铝硬铝LY12（M）3.346638117.20 黄铜黄铜(95Cu-5Zn)3.1001065244.93 黄铜黄铜(60Cu-40Zn)7.100905125.60 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 (1Cr18Ni9Ti) 70.000144015.90 图图9-28 电焊热平衡组成电焊热平衡组成 v点焊热平衡点焊热平衡: : 电流产生的电阻热一方面用来加热焊接区金属，电流产生

32、的电阻热一方面用来加热焊接区金属， 同时不断补偿向周围物质传导、辐射的热损失同时不断补偿向周围物质传导、辐射的热损失 )69( 4 Q 3 Q 2 Q 1 QQ电焊热平衡方程式： 式中：式中： Q 焊接区总析出热量；焊接区总析出热量； Q1熔化母材金属形成熔核的热量熔化母材金属形成熔核的热量,(10-30%)Q； Q2通过电极热传导而损失的热量通过电极热传导而损失的热量,(30-50%)Q； Q3通过焊件热传导而损失的热量通过焊件热传导而损失的热量, 20%Q； Q4通过对流、辐射散失到空气介质中的热量通过对流、辐射散失到空气介质中的热量, 5%Q 。 点焊所需的平均热功率：点焊所需的平均热功

33、率： )79( w t Q q q讨论：讨论： 平均热功率越大，加热时间越快，焊接时间就越短平均热功率越大，加热时间越快，焊接时间就越短 平均热功率越小，所需焊接时间就越长平均热功率越小，所需焊接时间就越长 图图9-29 热功率与热功率与Iw的关系的关系 v焊点的形成过程焊点的形成过程( (焊接循环焊接循环):): 焊点是在电极压力作用下，对焊件通焊点是在电极压力作用下，对焊件通 电加热而实现的。一个焊点形成过程电加热而实现的。一个焊点形成过程 称作一个点焊循环称作一个点焊循环 点焊循环的程序：点焊循环的程序： 预压预压 焊接焊接 锻压锻压 休止休止 v 电阻电焊焊接工艺电阻电焊焊接工艺 焊点

34、质量焊点质量取决于焊点表面、内部质量和焊点尺寸取决于焊点表面、内部质量和焊点尺寸 焊点尺寸：主要包括焊点直径、焊透率及表面压坑深度焊点尺寸：主要包括焊点直径、焊透率及表面压坑深度 焊接工艺性包括焊点的质量、焊接工艺参数的选择焊接工艺性包括焊点的质量、焊接工艺参数的选择 )89( )65(d w焊点直径焊点直径d： q式中：式中： 被焊件厚度被焊件厚度，mm )99( c h A w焊透率焊透率A A（焊点高度（焊点高度h): ): q式中：式中：h单板上熔核高度，单板上熔核高度，mm； 单板板厚，单板板厚，mm c压痕深度，压痕深度，mm 图图9-31焊点尺寸焊点尺寸 q讨论：讨论： A的选取

35、：的选取：20%80%范围内范围内 压痕深度：压痕深度：c(15%20%)板厚板厚 图图9-30复杂点焊焊接循环示意图复杂点焊焊接循环示意图 v焊接的工艺性应遵循的原则：焊接的工艺性应遵循的原则：材料的物理性能材料的物理性能 焊接过程中不应产生飞溅焊接过程中不应产生飞溅 产品结构与质量要求产品结构与质量要求 v 点焊焊接参数的选择点焊焊接参数的选择 焊接参数选择步骤：焊接参数选择步骤： 主要取决于金属材料的性质、板厚、结构形式及所用主要取决于金属材料的性质、板厚、结构形式及所用 设备的特点（能提供的焊接电流波形和压力曲线）设备的特点（能提供的焊接电流波形和压力曲线） 确定电极的端面确定电极的端

36、面形状和尺寸形状和尺寸 初步选定初步选定电极压力和焊接时间电极压力和焊接时间 然后然后调节焊接电流调节焊接电流，以不同的电流，以不同的电流焊接试样焊接试样 检验熔核直径检验熔核直径是否符合要求是否符合要求 在适当的范围内在适当的范围内调节电极压力、焊接时间和电流调节电极压力、焊接时间和电流，进行试样，进行试样 的的焊接和检验焊接和检验，直到焊点质量，直到焊点质量符合技术条件符合技术条件所规定的要求为止所规定的要求为止 检验试样方法：检验试样方法：撕开法撕开法 点焊常用接头形式：点焊常用接头形式：搭接接头，弯边接头搭接接头，弯边接头 v缝焊的焊接过程缝焊的焊接过程加压、通电加热熔化、冷却结晶加压

37、、通电加热熔化、冷却结晶 v 缝焊与点焊的区别：缝焊与点焊的区别： v 缝焊分类缝焊分类(按滚盘转动与馈电方式分按滚盘转动与馈电方式分) 连续缝焊、断续缝焊、步进缝焊连续缝焊、断续缝焊、步进缝焊 v缝焊分类缝焊分类(按接头方式分按接头方式分)搭接缝焊、搭接缝焊、 压平缝焊、垫箔对接缝焊、铜线电极缝焊压平缝焊、垫箔对接缝焊、铜线电极缝焊 主要参数：主要参数：焊接电流、电极焊接电流、电极 压力、焊接时间、休止时间、压力、焊接时间、休止时间、 焊接速度、滚盘直径等焊接速度、滚盘直径等 传递压力和通电加热的滚盘不断转动而变换焊接的位置传递压力和通电加热的滚盘不断转动而变换焊接的位置 由于点距极小，不可

38、避免地存在较大分流由于点距极小，不可避免地存在较大分流 v工艺参数对缝焊质量的影响工艺参数对缝焊质量的影响 焊接电流：焊接电流： 决定了熔核的焊透率和重叠率决定了熔核的焊透率和重叠率 q讨论：讨论： A的选取：的选取：30%70%范围范围(45%50%) 重叠率：重叠率： 15%20% 焊接电流：比点焊时增大（焊接电流：比点焊时增大（15%40%） a-单面单缝形式单面单缝形式; b-单面单缝形式单面单缝形式 图图9-32 单面单缝缝焊单面单缝缝焊 a-单面双缝形式单面双缝形式;b-单面双缝形式单面双缝形式 c-单面双缝形式单面双缝形式;d-单面双缝形式单面双缝形式 图图9-33 单面双缝缝焊

39、单面双缝缝焊 电极压力电极压力过高使压痕过深，会加速滚盘的变形和损耗过高使压痕过深，会加速滚盘的变形和损耗 过低易产生缩孔、接触电阻过大使滚盘烧坏过低易产生缩孔、接触电阻过大使滚盘烧坏 焊接时间与休止时间焊接时间与休止时间 焊接时间控制熔核尺寸，冷却时间控制重叠量焊接时间控制熔核尺寸，冷却时间控制重叠量 焊接速度焊接速度与被焊金属与被焊金属、板件厚度板件厚度、对焊缝强度和质量要求有关对焊缝强度和质量要求有关 决定滚盘与板件的接触面积、及滚盘与加热部位的接触时间决定滚盘与板件的接触面积、及滚盘与加热部位的接触时间 气密缝焊接头要求：气密缝焊接头要求：焊点间距应比焊点直径小（焊点间距应比焊点直径小

40、（30%50%） 较低焊接速度时：较低焊接速度时：焊接与休止时间之比为焊接与休止时间之比为1.25:12:1 较高焊接速度时：较高焊接速度时：焊接与休止时间之比焊接与休止时间之比1:3 v缝焊工艺参数的选择缝焊工艺参数的选择 焊点间距选取：焊点间距选取： )119( )4 . 20 . 2( )109( )2 . 38 . 2( C C 铝合金： 低碳钢： q式中：式中：C缝焊焊点间距缝焊焊点间距，mm； 两焊件中较薄焊件的厚度两焊件中较薄焊件的厚度，mm v凸焊特点凸焊特点在焊件上预先加工出凸点，或利用焊件上原有在焊件上预先加工出凸点，或利用焊件上原有 能使电流集中的型面、倒角等作为焊接时的

41、局部接触部位能使电流集中的型面、倒角等作为焊接时的局部接触部位 v 凸焊优点：凸焊优点： 在一个焊接循环内可以在一个焊接循环内可以同时焊接多个焊点同时焊接多个焊点。不仅生产率高，而。不仅生产率高，而 且无分流影响；可以在窄小的部位布置焊点而且无分流影响；可以在窄小的部位布置焊点而不受点距限制不受点距限制 由于电流密集于凸点，电流密度大，故可以用由于电流密集于凸点，电流密度大，故可以用较小的电流较小的电流进行进行 焊接，并能可靠地形成焊接，并能可靠地形成较小的熔核较小的熔核。 凸点的位置准确，尺寸一致，凸点的位置准确，尺寸一致，各点的强度各点的强度比较均匀。对于给定比较均匀。对于给定 的强度，凸

42、焊的强度，凸焊焊点的尺寸焊点的尺寸可以小于点焊可以小于点焊 凸焊适用性：凸焊适用性：0.54mm板件板件 由于采用由于采用大平面电极大平面电极，且凸点设置在一个工件上，可最大限度，且凸点设置在一个工件上，可最大限度 地减轻另一工件外露表面上的压痕。大平面电极的地减轻另一工件外露表面上的压痕。大平面电极的电流密度电流密度小、小、 散热散热好，电极的磨损要比点焊小得多，大大降低了电极的保养、好，电极的磨损要比点焊小得多，大大降低了电极的保养、 维修的费用维修的费用 与点焊相比与点焊相比工件表面工件表面的油、锈、氧化皮、镀层和其他涂层对凸的油、锈、氧化皮、镀层和其他涂层对凸 焊的影响较小，干净的表面

43、仍能获得焊的影响较小，干净的表面仍能获得较稳定的质量较稳定的质量。 a-环形凸焊形式环形凸焊形式 b-环形凸焊形式环形凸焊形式 图图9-36 预压件的环形凸焊预压件的环形凸焊 v凸焊实例凸焊实例 图图9-34 线材凸焊线材凸焊 a-吊耳凸焊吊耳凸焊;b-框板凸焊框板凸焊;c-框侧凸焊框侧凸焊 图图9-35 T型零件凸焊型零件凸焊 v 凸焊接头凸焊接头 图图9-37 几种凸焊接头形式和凸起部分几种凸焊接头形式和凸起部分 v 凸焊的工艺特点凸焊的工艺特点 是点焊的一种变形，电流集中，是点焊的一种变形，电流集中， 凸焊工件厚度比大，凸焊机电极随凸焊工件厚度比大，凸焊机电极随 动性好动性好 v凸焊工艺

44、参数凸焊工艺参数 电极压力、焊接时间、焊接电流电极压力、焊接时间、焊接电流 v定义定义:二氧化碳保护焊是利用二氧化碳气体作二氧化碳保护焊是利用二氧化碳气体作 为保护气的气体保护电弧焊，简称为保护气的气体保护电弧焊，简称CO2焊。焊。 v 利用焊丝与工件间产生的电弧来熔化金属，利用焊丝与工件间产生的电弧来熔化金属， 由气体作为保护气并利用焊丝作为填充金属由气体作为保护气并利用焊丝作为填充金属 v CO2焊优点：焊优点：焊接成本低、抗裂能力强、焊接成本低、抗裂能力强、 焊后不需清渣、生产率高、使用范围广。弧光焊后不需清渣、生产率高、使用范围广。弧光 和热辐射强，怕风，不能采用交流电和热辐射强，怕风

45、，不能采用交流电 1-焊接电源焊接电源;2-送丝滚轮送丝滚轮;3-焊丝焊丝;4-导电嘴导电嘴;5- 喷嘴喷嘴;6-CO2气体气体;7-电弧电弧; 8-熔池熔池;9-焊缝焊缝;10- 焊件焊件;11-预热干燥器预热干燥器;12-CO2气瓶气瓶 图图9-38 CO2气体保护焊过程气体保护焊过程 氧化性氧化性 气孔气孔 飞溅飞溅 2、焊接过程焊接过程熔滴过渡熔滴过渡 1 1、CO2气体保护焊特点气体保护焊特点 图图9-38 短路过程示意图短路过程示意图 图图9-39 电弧电压与电流波形电弧电压与电流波形 3 3、短路过渡短弧焊的工艺参数短路过渡短弧焊的工艺参数 焊接电流：焊接电流：根据焊丝直径、送丝

46、速度和焊接位置综合选择根据焊丝直径、送丝速度和焊接位置综合选择 电弧电压：电弧电压：与焊接电流配合选择与焊接电流配合选择，短路过渡短路过渡1624V，粗滴过渡粗滴过渡2545V 焊接速度：焊接速度：过快会引起咬边、未焊透及气孔等；一般过快会引起咬边、未焊透及气孔等；一般1540m/h 焊丝干伸长度：焊丝干伸长度：过大过大，焊丝会成段熔断焊丝会成段熔断，飞溅严重飞溅严重，CO2保护效果差保护效果差； 干伸长度应为焊丝直径的干伸长度应为焊丝直径的1020倍倍 气体流量及纯度：气体流量及纯度：过大会产生湍流，保护效果变差过大会产生湍流，保护效果变差 通常焊接电流通常焊接电流200A时，气体流量时，气

47、体流量1525L/min 纯度纯度99.5% v 激光焊接激光焊接是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的 热量进行焊接的方法热量进行焊接的方法 v 特点特点 输入热量少、焊接速度高、接头热变形和热影响区小输入热量少、焊接速度高、接头热变形和热影响区小 熔池形状深度比大、组织细、韧性好熔池形状深度比大、组织细、韧性好 焊接无机械接触，易实现在线质量监控和自动化生产焊接无机械接触，易实现在线质量监控和自动化生产 减少零件和模具数量，减少点焊数目，降低成本减少零件和模具数量，减少点焊数目，降低成本 优化材料用量，降低零件重量，优化材料用量，降低零件重量， 提

48、高尺寸精度，经济效益显著提高尺寸精度，经济效益显著 1 1、激光焊设备激光焊设备（如右图）（如右图） （1 1）激光器）激光器 1-激光器；激光器；2-光束检测仪；光束检测仪； 3-偏传聚焦系统偏传聚焦系统;4-工作台；工作台； 5-控制系统控制系统 图图9-40 激光加工设备激光加工设备 激光工作物质和泵灯安装在激激光工作物质和泵灯安装在激 光器中，聚光器把泵灯发射出来的光器中，聚光器把泵灯发射出来的 光聚集到激光工作物质上，激光工光聚集到激光工作物质上，激光工 作物质实现粒子数反转，发射激光作物质实现粒子数反转，发射激光 固体激光器固体激光器 气体激光器气体激光器 CO2激光焊工作原理激光

49、焊工作原理：受到电子碰撞后：受到电子碰撞后CO2分分 子可跃迁到激发态能级，在分子回落到低能级时就子可跃迁到激发态能级，在分子回落到低能级时就 会辐射出光子，激光器中便输出一定波长的激光会辐射出光子，激光器中便输出一定波长的激光 输出光束输出光束：指光束横截面上的能量分布情况。与光束的聚焦特性密指光束横截面上的能量分布情况。与光束的聚焦特性密 切相关。模式越低，聚焦后的光点愈小，功率密度越大。切相关。模式越低，聚焦后的光点愈小，功率密度越大。 (2)(2)光束偏转及聚焦系统光束偏转及聚焦系统（参见右图）（参见右图） 表表9-8 透镜球差常数透镜球差常数C 聚焦后的最小光斑直径聚焦后的最小光斑直

50、径d (TEM00(TEM00模式模式) ) (3)(3)光束检测器光束检测器 作用：作用：一可随时监测激光的输出功率一可随时监测激光的输出功率;二可检测激光束横断面上的能量分布二可检测激光束横断面上的能量分布 a-透镜式聚焦透镜式聚焦;b-反射式聚焦反射式聚焦 图图9-41 激光加工设备激光加工设备 1-激光束；激光束；2-平面反射镜；平面反射镜； 3-透镜透镜;4-球面反射镜球面反射镜 )129( 2 8 3 4 F D C d F d q式中：式中： 激光波长激光波长,mm; F透镜焦距透镜焦距,mm； D聚光前透镜上的光束直径聚光前透镜上的光束直径,mm； C透镜球差常数透镜球差常数,

51、见表见表9-8。 2 2、激光焊接的原理激光焊接的原理： 金属中的自由电子吸收光子导致电子温度升高，然后通过振动将能量金属中的自由电子吸收光子导致电子温度升高，然后通过振动将能量 传递给金属离子，金属温度升高，光能转变为热能传递给金属离子，金属温度升高，光能转变为热能 激光焊分类激光焊分类熔化焊、小孔焊熔化焊、小孔焊 激光焊过程中的等离子云激光焊过程中的等离子云 3 3、激光焊接工艺激光焊接工艺 等离子云相当一种屏蔽，使金属表等离子云相当一种屏蔽，使金属表 面得到的激光能量减少，焊接熔深减小，面得到的激光能量减少，焊接熔深减小， 寒风表面增宽，焊接过程不稳定寒风表面增宽，焊接过程不稳定 v 激

52、光焊接特征激光焊接特征：熔池的熔深和形状熔池的熔深和形状 a-功率密度功率密度106W/cm2 ；c-小孔效应小孔效应 图图9-42 不同功率密度时的加热现象不同功率密度时的加热现象 抑制等离子云的措施抑制等离子云的措施 通过喷嘴对熔池表面喷吹惰性气体通过喷嘴对熔池表面喷吹惰性气体 利用气体的吹力驱除等离子云，使其偏离熔池上方利用气体的吹力驱除等离子云，使其偏离熔池上方 v 主要影响因素：主要影响因素：激光光斑性质、激光光斑性质、 功率密度、焊接速度及保护气体等功率密度、焊接速度及保护气体等 v 激光束的调整：激光束的调整： a-束腰；束腰； b-示意图示意图 图图9-43 激光聚焦的光路图激光聚焦的光路图 聚焦尺寸聚焦尺寸 )159( 2 )/(16 0 )149( /44. 1 )139( 0 Dfb D fd q式中：式中：d0激光光斑直径激光光斑直径； 光束发散角；光束发散角；f透镜焦距；透镜焦距； D透镜焦距尺寸；透镜焦距尺