汽车机械基础（第4版）课件 项目5 任务5.3 汽车车身装焊焊接工艺类型选择分析

李亚杰汽车机械基础项目5

汽车制造技术认知任务5.3汽车车身装焊焊接工艺类型选择分析焊接工艺是汽车制造四大工艺之一，汽车车身冲压件与汽车车身结构件都是通过焊接成形的。汽车车身焊接工艺水平直接关系着汽车产品的外观质量和使用性能。汽车车身装焊包含多种焊接方法。会分析不同汽车零部件采用的不同焊接方法，有助于更加清晰地掌握汽车制造知识，为后续汽车专业知识的学习打下坚实的基础。【任务描述】汽车车身结构一、焊接概述焊接是通过加热或者加压或者两者并用，添加或不添加填充材料，使两个分离的工件在其接合表面达到原子间的结合，形成永久连接的一种工艺方法。1.熔焊熔焊是指将要焊接的工件局部加热至熔化，冷凝后形成焊缝而使构件连接在一起的焊接方法。2.压焊压焊是指焊接过程中必须要施加压力，可能加热也可能不加热才能完成焊接的焊接方法。3.钎焊钎焊是指将熔点比母材低的钎料加热至熔化，但加热温度低于母材的熔点，用熔化的钎料填充焊缝、润湿母材并与母材相互扩散形成一体的焊接方法。焊接方法典型应用实例气体保护焊手工电弧焊车身厚料零部件TIG车身顶盖MIG车身顶盖和车身后顶侧板CO2气体保护焊车身总成熔焊激光焊车身底板、车身顶盖和侧盖电阻焊点焊车身总成、车身侧围等分总成、车身底板总成凸焊车身凸焊螺母钎焊锡钎焊散热器加压熔焊螺柱焊车厢内螺柱汽车车身制造中常用的焊接方法及典型应用实例二、金属的焊接性能金属的焊接性能是指金属材料对焊接成形的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，金属材料获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面内容：一是工艺性能，即在一定工艺条件下，焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现裂纹的可能性；二是使用性能，即焊接接头在使用中的可靠性，包括力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。金属焊接性能取决于金属材料的本身性质和加工条件。就目前的焊接技术水平，工业上应用的绝大多数金属材料都是可以焊接的，只是焊接的难易程度不同而已。一般来说，碳素钢的焊接性能好于合金钢，碳含量低的钢好于碳含量高的钢，碳含量和合金元素含量越低，钢的焊接性能越好。汽车车身之所以选用低碳钢或低合金高强度钢，除了要获得优良冲压性能外，这些材料还具有良好的焊接性能。汽车车身装焊点焊--车身总成、车身侧围等分总成三、汽车车身装焊气体保护电弧焊--车身顶盖和车身后顶侧板螺柱焊--车厢内螺柱钎焊--散热器激光焊--车身底板、车身顶盖和侧盖汽车生产制造中主要用于汽车车身冲压件连接的焊接方法，通常称为汽车车身装焊。（一）点焊

电阻焊是利用电流通过接触处及焊件产生的电阻热，将焊件加热到塑性或局部熔化状态，再施加压力形成焊接接头的焊接方法。

点焊是电阻焊的一种，在汽车白车身焊装中占据主导地位，一辆轿车的白车身上焊点数：3000～5000个。各种薄板构件的生产1.点焊的焊接原理

点焊是利用柱状电极通电、加压，在搭接的两焊件间产生电阻热，使焊件局部熔化，形成一个熔核（周围为塑性状态），将接触面焊成一个焊点的焊接方法。点焊焊接原理示意图

（a）预压

（b）焊接

（c）锻压

（d）休止（2）点焊的焊接工艺循环过程（1）点焊的热源点焊的热源是电流通过焊接区域产生的电阻热。总发热量Q为：2.点焊的特点

①与熔焊方法相比，点焊是在压力作用下通过内部电阻热加热金属而形成焊点，其冶金过程简单，且加热集中，热影响区域小，易于获得品质优良的焊接接头。②与铆接相比，不需其他金属，结构质量轻，这对有着较高行驶速度的乘用车十分重要，可以达到轻量化节省能源的要求。③焊接过程中不产生弧光、有害气体及噪声，工人劳动条件好。④点焊过程因机械化、自动化程度高，通用点焊机焊接速度达60点/min，快速点焊机可达600点/min，可提高生产效率，减轻操作者的劳动强度。适合于自动生产线的要求。3.点焊的设备在车身装焊生产企业的焊装生产线上，普遍使用点焊机器人。点焊机器人4.凸焊凸焊是在一个工件的贴合面上预先加工出一个或多个凸点，使其与另一个工件表面相接触并通电加热，然后压塌，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。凸焊是点焊的一种变形，其焊接原理与点焊相同。凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件，板件凸焊最适宜的厚度为0.5～4mm，小于0.25mm时宜采用点焊。随着汽车工业的发展，高生产率的凸焊在汽车零部件制造中获得大量应用。在汽车车身上，一般是将凸焊螺母（有凸点的螺母）焊在薄板上，这样在装配时只需要拧紧螺栓即可，提高了装配工效。（二）气体保护电弧焊

气体保护电弧焊是利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。气体保护电弧焊通常用于铝、钛等活泼金属的焊接。保护气体:氩气CO2保护气体:

TIG焊是以纯钨或活化钨作为不熔化电极，以惰性气体（氩气）作为保护气体，利用钨极和焊件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的一种焊接方法。1.TIG焊①焊接过程很容易实现机械化和自动化。②焊接工艺性能好，即使在小的电流下电弧仍然燃烧稳定，焊接过程无飞溅，焊缝成形美观。③明弧，容易观察、调节并控制，适用于全位置焊接，是实现单面焊双面成形的理想方法。④惰性气体不与金属发生任何化学反应，也不溶于金属，为获得高质量的焊缝提供了良好条件。⑤焊接时气体的保护效果受周围气流的影响较大，需采取防护措施。⑥钨极载流能力有限，过大的电流会使焊接接头的力学性能降低，特别是塑性和冲击韧度降低。⑦焊缝熔深较浅，焊接速度较慢，生产率较低（只适合于焊接薄板和超薄板）。⑧氩气较贵，对焊件的表面要求较高，生产成本较高。

TIG焊主要用来焊接不锈钢与其它合金钢，还可以用来焊接铝、铝合金、镁、镁合金、钛、钛合金及薄壁制件。TIG焊的特点：

MIG焊是以连续等速送进的可熔化焊丝作为电极，以惰性气体（氩气或氦气）作为电弧介质，利用焊丝与焊件之间的电弧作为热源熔化焊丝和母材金属，形成熔池和焊缝的一种焊接方法。2.MIG焊①明弧，能进行全位置焊接。②电弧熔敷率高，焊接速度高。③母材熔深大，生产率高（适合于焊接中厚板）。④焊接操作简单，容易操作和使用。⑤由于产生的熔渣少，可以降低焊后清理工作量。⑥不采用钨极，成本比TIG焊低。⑦焊丝能连续送进，所以能得到长焊缝，没有中间接头。

MIG焊和TIG焊一样，几乎可以焊接所有的金属，尤其适于焊接铝、铝合金、铜、铜合金和不锈钢材料。采用较大电流，可焊接厚度为25mm以下的工件。MIG焊的特点：CO2气体保护焊CO2气瓶焊丝盘焊炬喷嘴送丝机构送丝软管电焊机导电嘴

工件3.CO2气体保护焊

CO2气体保护焊是以CO2作为保护气体，以焊丝作为电极，以自动或半自动方式进行的焊接方法。①成本低。②生产率高。③操作性能好。④焊接质量比较好。⑤焊缝成形差，飞溅大。⑥设备使用和维修不便。

CO2气体保护焊适用于低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢的焊接，主要焊接薄板。CO2气体保护焊的特点：（三）螺柱焊

螺柱焊是将螺柱或类似的其他金属紧固件（螺栓、螺钉等）一端与板件（或管件）表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱或类似的其他金属紧固件一定压力完成连接的焊接方法。它兼具熔焊和压焊的特征，是一种加压熔焊。1.螺柱焊的焊接原理①

接触：将螺柱紧贴工件表面。②

引弧：在螺柱与工件之间通以较小的引弧电流，电磁线圈通电，螺柱被提升到设定的高度，引燃电弧，并清洁焊接区的油污和镀层。③

熔化：在引弧阶段末期，通以焊接主电流，将螺柱末端表面和工件熔化。④

下落：电磁线圈断电，将螺柱通过弹簧推入熔合区。⑤

冷却：电弧电压降为零，焊接电流关断，熔池冷却后凝固成一体，焊枪返回，焊接结束。短周期拉弧式螺柱焊工艺流程：2.螺柱焊的特点

①焊接时间短，焊接弧度高，焊接能量集中。②操作方便，焊接效率高，成本低。③对母材热损伤小，这是因为溶深小，而且接头是塑性连接。④接头没有外部可见的焊脚，不需要进行接头外观质量检查，不会有气孔、裂纹等缺陷。

螺柱焊可替代铆接、钻孔、手工电弧焊和钎焊等连接工艺，可焊接碳钢、不锈钢、铝以及铜及其合金等金属，现在已广泛应用在汽车、船舶制造等领域。（四）钎焊

钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热将钎料熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接的焊接方法。钎焊硬钎焊软钎焊根据熔点高低应用：钎焊主要用于汽车散热器、精密仪表、电气零部件、异种金属构件、复杂薄板结构及硬质合金刀具的焊接。使用钎剂（熔剂）的作用：

①清除工件金属和钎料表面上的氧化膜及杂质；

②隔离空气起保护作用，从而增大钎料的填充能力。特点：

①焊接变形小，尺寸精度高，并能保证致密性；

②可以焊同种金属、异种金属；

③钎焊的成本较高，采用搭接接头提高接头承载能力。1.软钎焊

软钎焊是钎料熔点低于450℃的钎焊。

硬钎焊是钎料熔点高于450℃的钎焊。2.硬钎焊

钎焊构件的接头型式均采用搭接或套件镶接。特点：钎焊焊接变形小，焊件尺寸精确。可以焊接异种材料和一些其他方法难以焊接的特殊结构（如蜂窝结构)。钎焊可以整体加热，一次焊成整个结构的全部焊缝，因此，生产率高，并且易于实现机械化和自动化。应用：硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件以及刀具的焊接。（五）激光焊

激光焊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。1.激光焊的焊接原理激光焊焊接原理示意图高能高速焊，无焊接变形。灵活性大。激光可对绝缘材料直接焊接，对异种金属材料的焊接比较容易，能把金属与非金属焊接在一起，甚至可以焊接塑料。可通过电子计算机处理，针对不同焊接对象和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，实现自动化激光焊接。可实现激光切割。2.激光焊的特点3.激光焊接在汽车生产中的应用

激光焊接广泛用于汽车车身装焊，目前普遍使用激光焊接机器人进行焊接。激光焊接机器人

汽车车身顶盖与侧面激光焊接激光焊接后的侧围总成【任务实施】序号不同汽车零部件采用的焊接方法与原因分析1车身厚料零部件①焊接方法：②采用原因：

2车身顶盖①焊