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车身焊接方法及其选择

发布日期:2020-07-02 18:03 作者:牙买加赌场 点击:

  车身焊接方法及其选择_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。§9-3 车身焊接方法及其选择 一.车身的装焊工艺 焊接特点 电阻焊,60%;二氧化碳气体保护焊:骨架和总 成 车身划分若干个分总成 定位迅速准确的装焊夹具、自动化生产线、焊接 机器人, 出现了无

  §9-3 车身焊接方法及其选择 一.车身的装焊工艺 焊接特点 电阻焊,60%;二氧化碳气体保护焊:骨架和总 成 车身划分若干个分总成 定位迅速准确的装焊夹具、自动化生产线、焊接 机器人, 出现了无人操作的机器人装焊车间 激光焊接 装焊时要使用定位夹紧的专用装焊夹具。 车身划分成总成 车身装焊工艺流程图 二.电阻焊工艺 定义:将被焊工件接合后通过电极施加 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 热到熔化或塑性状态,使之形成金属结 合的方法。 电阻焊的分类 点焊、缝焊、凸焊、对焊: 1.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。 (2)必须施加压力。 (3)在焊接处不需要加任何填充材料,也不需任何保护剂。 形成电阻焊接头的基本条件:电极压力、焊接电流。 电阻焊的优缺点 优点 ? 生产率高 ? 省材料、成本低 ? 劳动条件好 ? 操作简单 ? 焊接简单,容易实现机械化和自动化 缺点 ? 需要电力网供电功率大 ? 焊接设备费用较高,投资较大 ? 焊件的尺寸、形状和厚度受到设备的限制 2.电阻点焊原理及工艺 (1)点焊的热源及加热特点: ①点焊的热源 点焊是电阻焊,电阻焊的热源是电流通 过焊接区产生的电阻热。根据焦耳定律, 总发热量 ②点焊电流及其对焊接加热的影响 ? 一般来说,工频交流点焊时,焊接电流常 用其有效值表征,而在电容贮能点焊、直 流点焊、三相低频点焊、直流冲击波点焊 中,焊接电流则用其电流脉幅值来表征。 ? 电容式焊机或工频交流焊机 IM ? 2I ? 直流式焊机,其焊接电流脉冲幅值为 I M? 1 1 ? ( 3 2 )ait (2)点焊电阻及其对焊接加热的影响: ①点焊时的电阻 点焊时的电阻是内部热源产生的一个重要因素, 是形成焊接温度场的内在因素。 点焊的电阻:接触电阻和内在电阻 接触电阻: 焊件间接触电阻和电极 与焊件间的接触电阻。 点焊时的总电阻 ? R=2Rjb+2Rb+Rc 点焊时的电阻 (1)接触电阻 当电流从这些凸点通过时,由于导电面积突然减少,造成电流 线弯曲与收缩,使带电粒子运动时的碰撞和阻尼增强,从而形成 了接触电阻。 电极压力 表面状态 加热温度 Rjb 20°C低碳钢接触压力与电极压力 不同金属材料的动态电阻 点焊时的电阻 (2)焊件的内部电阻 Rb ? ?T ? s 焊件的内部电阻是形成焊点的主要热源 内部电阻影响因素 ?电流线 ?电极压力 ?T 点焊的热平衡 ? 加热与散热共同作用 Q ?Q 1?Q 2?Q 3?Q 4 Q1-形成熔核,10-30% Q2-电极热传导,30-50% Q3-焊件热传导,20% Q4-对流、辐射到空气中,5% 平均热功率q ? q=Q/tw ? q3-临界热功率 ? TW-焊接温度 ? 强规范(硬规范) ? 采用功率大的焊机,缩短焊接时间,提 高生产率,减少电能消耗,缩小热影响 区;厚板 ? 弱规范(软规范) ? 采用小功率焊机 ③点焊的焊接循环 点焊循环就是完成一个焊点所包括的整个过程。 预压-焊接-锻压-休止 (1)预压阶段 ? 从电极开始加压到焊接电流开始接通之 前的阶段。 (2)焊接阶段 通电加热,熔核形成的阶段。 熔化核心:只有两焊件接触面处由于接触电阻热而使电阻率 增大,析热强烈而散热又最困难,于是首先开始熔化,形成 椭圆形熔化核心。 塑性环:其周围金属达到塑性温度区, 在电极压力下形成液态金属核心紧紧 包围的塑性环,防止了液态金属在加 热及压力作用下向板缝中心飞溅,并 避免了外界空气对高温液态金属的侵 袭。 (2)焊接阶段 核心尺寸:在加热与散热这一对矛盾不断作用下,焊接区温 度场不断向外扩展,直至核心形状和尺寸达到要求为止。 温度分布 点焊时的飞溅 前期飞溅 后期飞溅 飞溅带来的后果 (3)锻压阶段 冷却结晶阶段 断电、电极继续加压 锻压力的大小 锻压时间 (4)休止阶段 升起电极,移动焊件,准备下一个点焊 ④电阻点焊焊接工艺 1.焊点质量的一般要求 (1)焊点表面质量 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,外表面没有环状或径向裂纹,也无熔化、 烧伤或粘附的铜合金。 内部:焊点形状应规则、均匀,无超标的裂纹和缩孔及 热影响区金属的组织与力学性能有无明显的变化。 (2)焊点尺寸 焊点直径 低碳钢 d?(5~6) ? 焊透率A A? h ?10% 0 ? ?c A=20~80% 2.点焊的规范参数及对焊接质量的影响 焊接电流IW、焊接压力FW、通电时间tw、 电极端面几何形状与尺寸 选择原则: (1)材料的物理性能。导电、导热性性好的材料,选用焊接 电流大,通电时间短的硬规范。 易淬火材料,选择较软规范。 (2)焊接过程中不应产生飞溅。 (3)产品结构与质量要求 大型薄壁结构焊接时,为了减少结构焊后翘曲变形,采用硬 规范。 刚性较大,装配不良的结构应采用软规范。 点焊焊接参数选择 ? 电极端面形状和尺寸 ? 电极压力和焊接时间 ? 调节电流 优质焊点的标志 ? 一片有圆孔,另一片有圆凸台 ? 厚钢板断口判断熔核的直径 检验 ? 低倍测量、拉伸试验、X光检验 ? 以判断熔透率、抗剪切强度、无缩孔、 裂纹 选取焊接规范 第一步:初选各规范参数。 第二步:通过现场工艺试验,修整规范参数。 确定最佳规范。 RWMA美国电阻焊机制造协会推荐的低碳钢的点焊规范。 3.缝焊 ? 滚盘电极代替点焊的圆柱状电极,通过 与工件的相对运动而产生一个个熔核相 互搭叠的密封焊缝。 ? 按滚盘转动与馈电方式分为: ? 连续缝焊、断续缝焊、步进式缝焊 ? 连续:滚盘连续转动,焊件在两滚盘间连续移动,焊 ? 接电流连续接通,由于两滚盘始终通过很大的电流, ? 所以滚盘和焊件发热严重,滚盘容易损耗,焊缝易过 ? 热而产生大的压坑。 ? 步进缝焊:焊件在两滚盘间作相应地断续移动,而焊 ? 接电流则在滚盘停止时接通。 ? 传动机械装置比较复杂。 ? 断续缝焊:滚盘连续转动,焊接电流断续接通。 ? 应用最广。 ? 单面缝焊、双面缝焊、单缝双缝、小直 径圆周缝焊 (1)工艺参数对焊缝质量的影响 ? 焊接电流:比点焊增加15~40% ? 电极压力 ? 焊接与休止之比:低速1.25:1~2:1 ? 高速1:3 ? 焊接速度 (2)缝焊工艺参数选择 ? 低碳钢 C=(2.8~3.2)δ ? 铝合金 C=(2.0~2.4)δ 4.电阻凸焊及工艺 (1)特点: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、倒角等作为焊接时局部接触部位。 ? 凸焊主要:低碳钢和低合金钢 ? 种类:板件、螺帽、螺钉、线材交叉、 管子、板材T型 ? 厚度:0.5-4mm 2.优点 (1)在一个焊接循环内可以同时焊接多个焊点;不仅生 产率高,而且无分流影响。因此可以在窄小的部位布 置焊点而不受点距限制。 (2)由于电流密集于凸点,电流密度大,故可以用较小 的电流进行焊接,并能可靠地形成较小的熔核。在点 焊时,对应于某一板厚,要形成小于某一尺寸的熔核 是困难。 (3)凸点的位置准确、尺寸一致,各点的强度比较均匀。 因此对于给定的强度,凸焊焊点的尺寸可以小于点焊。 ? (4)由于采用大平面电极,且凸点设置在二个工 件上,所以可最大限度地减轻另一工件外露表 面上的压痕。同时大平面电极的电流密度小、 散热好,电极的磨损要比点焊小得多。因而 大大降低了电极的保养、维修和费用。 ? (5)与点焊相比,工件表面的油、锈、氧化皮、 镀层和其他涂层对凸焊的影响较小,但干净的 表面仍能获得较稳定的质量。 线材凸焊 环形凸焊 凸焊 3.凸焊焊前准备 冲出凸起部分 4.凸点冲制必须精确,尺寸稳定,焊件 必须仔细清理。 凸焊接头形式 ①凸焊的工艺特点 ? 凸焊实际上是点焊的一种变形,首先是在两块 板件上的一块上冲出凸点,然后进行焊接。电 流集中克服了点焊时熔核偏移,因此凸焊时工 件的厚度比可以超过6:1。 ? 凸焊时,电极必须随着凸点的被压溃而迅速下 降,否则会因失压而产生飞溅,所以应采用 电极随动性好的凸焊机。 ? 多点凸焊时,如果焊接条件不适当,会引起凸 点移位现象,并导致接头强度降低。为了防止 凸点移位,除在保证正常熔核的条件下,选用 较大的电极压力、较小的焊接电流外,还应尽 可能地提高加压系统的随动性。 ? 提高随动性的方法主要是减小加压系统可动部 分的质量以及在导向部分采用滚动摩擦。同时 为克服务凸点间的压力不均衡,可以采用附加 预热脉冲或采用可转动电极的办法。 ②凸焊的工艺参数。 ? 电极压力、焊接时间和焊接电流。 ? 电极压力:被焊金属的性能决定了凸焊 的电极压力。电极压力应在凸点达到焊 接温度时将其完全压溃,使两工件紧密 贴合。但电极压力过大时会过早地压溃 凸点,失去凸焊的作用,同时因电流密 度减小而降低接头强度;电极压力过小 时又会引起严重的飞溅。 ? 焊接时间:对于给定的工件材料和厚度,焊接 时间取决于焊接电流和凸点刚度。在凸焊低碳 钢和低合金钢时,电极压力和焊接电流的作用 要大于焊接时间的影响。在确定合适的电极压 力和焊接电流后,再调节焊接时间,以获得满 意的焊点。 ? 如想缩短焊接时间,就应增大焊接电流。但过 分增大焊接电流就有可能引起金属过热和飞溅, 通常凸焊的焊接时间比点焊长,而电流比点焊 小。 ? 多点凸焊的焊接时间要稍长于单点凸焊,以此 减少因凸点高度不一致而引起各点加热的差异。 采用预热电流或电流斜率控制,可以提高焊点 强度的均匀性并减少飞溅。 焊接电流:凸焊每一焊点所需电流比点焊同样 一个焊点要小。在凸点完全压溃之前电流必须 能使凸点熔化。推荐的电流应该是在采用合适 的电极压力下不至于挤出过多金属的最大电流。 对于乙定凸点尺寸,挤出的金属量随电流的增 加而增加。采用递增;的调幅电流可以减小挤 出金属。和点焊一样,被焊金属的性能和厚度 仍然是选择焊接电流的主要依据。 ? 多点凸焊时,总的焊接电流大约为每个 凸点所需电流乘以凸点数。 ? 但考虑到凸点的公差、工件形状 ,以及 焊机次级回路的阻抗等因素,可以做一 些调整。 ? 凸焊时还应做到被焊两板间的热平衡,否则, 在平板未达到焊接温度以前凸点便已熔化。 ? 因此焊接同种金属时,应将凸点冲在较厚的工 件上;焊接异种金属时,应将凸点冲在电导率 较高的工件上。 ? 但当在厚板上冲出凸点有困难时,也可在薄板 上冲凸点。 ? 电极材料会影响两工件上的热平衡,在焊接厚 度小于0.5mm的薄板时,为了减少薄板一侧的 散热,常用钨一钢烧结材料或钨做电极的嵌块。 ? 当凸焊厚度大于2.5-3mm的焊件时,最 好采用脉冲加热法。脉冲加热可以使凸 出部分在焊接开始后逐步进行塑性变形, 并使电流和压力在各个凸点上比较均匀 的分布以防止飞溅。 三. 二氧化碳气体保护焊 1.定义: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 丝填充金属。 焊机 焊丝 2.焊缝形成过程 ? 焊丝盘上的焊丝被送丝辊轮送入导电嘴,到达 焊接区与焊件接触引燃电弧,气瓶中的CO2气 体经预热、干燥和减压后以一定的流量从喷嘴 流出,把电弧和熔池与空气机械地隔离开来, 防止了空气对熔化金属的有害作用。焊丝不断 地熔化到焊件的熔池里,从而形成连续的焊缝。气体保护焊的分类 (1)按焊丝直径 ? 细丝CO2气体保护焊 ? 粗丝CO2气体保护焊 (2)按操作方法 ? 半自动CO2气体保护焊 ? 自动CO2气体保护焊 4.CO2气体保护焊优点 (1)优点 ? 生产率高 ? 操作性能好 ? 焊接质量好 ? 对铁锈的敏感性好 ? 成本低易于实现机械化和自动化 ? 适应性强,应用范围广 ? 薄板、厚板、各种钢、全位置焊接(横、平、 立、仰) 4.CO2气体保护焊缺点 ? 怕风:露天作业受限 ? 弧光和热辐射强 ? 不能采用交流电源 一.焊接过程 1.概念:在进行CO2气体保护焊时,电弧燃 烧大部分用来加热焊件,使其形成熔池。 小部分电弧热用来加热焊丝,使不断被 熔化而形成熔滴,离开焊丝末端而进入 熔池,这个过程称为熔滴过渡。 ? 整个焊接过程就是由无数个熵滴过渡过 程所组成。 2.分类 ? 短路过程的短弧焊 ? 非轴向颗粒过渡的长弧焊 3.短弧焊的特点 ? 小电流、低电压,熔滴细小 ? 过渡频率高(250~300次/秒) ? 焊丝直径0.6~1.6mm ? 电流50~250A、电弧电压15~25V 4.短路过程 ? 焊丝端部-熔池接触而短路,形成焊丝与熔池 间的液体金属过桥,电弧随即熄灭,短路电流 瞬时增加。 ? 缩颈:由于重力、表面张力和电磁收缩力的作 用,焊丝熔化金属形成缩颈,进而在缩颈处被 拉断,从而使熔滴迅速过渡到熔池中去,电压 升高,电弧重新引燃,电源空载电压降至电弧 电压。 5.短路过程中电压电流周期变化 ? 燃烧期、短路期 6.短路过渡电弧加热特点 ? 液体金属不易往下淌 ? 焊件也不易烧穿 ? 薄板、全位置的焊接 7.CO2保护焊的氧化、气孔、飞濺 (1)氧化 ? CO2与铁、锰、硅,氧化作用 ? 焊丝H08Mn2Si,硅、锰作为还原剂 ? 除起脱氧作用外,多余的硅、锰便成为 合金元素过渡到焊缝中去,提高了焊缝 的机械性能。 7.CO2保护焊的氧化、气孔、飞濺 (2)气孔 ? 氮气孔、氢气孔 ? 原因:这些气体在熔池冷凝时,溶解度急速下降,多 余的气体来不及逸出熔池所造成的。 (3)飞溅 ? 处在高温下的CO2气体从熔滴中急剧膨胀逸出时会造成 飞溅。 ? 防止: ? 硅锰合金焊丝 ? 直流反极性接法 直流反向接法 ? 如果采用交流电,由于极性改变,每次 通过0点时都需要再引燃。如果不采用特 殊措施,电弧难以稳定燃烧。 二.焊接的规范参数 1.规范参数 ? 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。 2.选择原则 ? 在保证焊接质量的前提下,尽可能提高 生产率。 ? 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。 3.选择 (1)焊丝直径和电源极性的选择 ? 焊件厚度:0.8~2mm,焊丝直径 0.6~1.2mm ? 极性: 一般:直流反极性接法 粗焊丝:直流正极性接法 3.选择 (2)焊接电流 ? 焊接电流-焊丝直径 细焊丝: ? 电流上限:送丝机构的最大送丝速度 ? 电流下限:保证焊接过程的稳定性及良好的焊 缝成形。 (3)电弧电压:导电嘴端部到焊件之间的电压。 ? 根据焊接电流、焊丝直径选择。 3.选择 (4)焊接速度 ? 不同钢材、不同冷却条件所需要的单位 长度热能,以保证得到高质量的焊接接 头。 ? 速度过高:降低焊缝的塑性和韧性 ? 速度过低:焊缝烧穿或形成粗大的焊缝 组织。 3.选择 (5)焊丝伸出长度:焊丝从导电嘴出口到末 端的距离 ? 焊丝伸出长度与焊丝直径和电 流密切相关。 ? 焊丝伸出长度约等于十倍焊丝 长度 3.选择 (6)CO2气体流量的选择 ? 焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度、喷嘴直 径 ? Q小:挺度不足,气孔等缺陷。 ? Q大:浪费气体,氧化性增强,焊缝表面会形 成一层暗灰色的氧化皮,使焊缝质量下降。 (7)纯度、气压 ? 99.5%;1MPa,停止使用。 三.焊接设备 组成:焊接电源、送丝机构、行走机构、焊矩、 气路系统和控制系统 气路系统:减压阀、预热器、干燥器和流量计 1.CO2气体保护焊用的电源 ? 抽头式硅整流、高漏抗式硅整流、自调电感式 硅整流、自饱和电抗器式硅整流、可控硅式硅 整流、晶体管式硅整流。 ? 普及型:抽头式和高漏抗硅整流。 ? 可控硅:高质量 2.送丝机构 (1)作用: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。 (2)要求: ? 保证均匀、平稳地送丝,不受或少受外界因素 变化的影响。 ? 一定范围内保持均匀、无级调节,以满足不同 直径焊丝及焊接规范的要求。 ? 焊丝不变形,保持挺直状态,以减少送丝阻力。 ? 尽可能简单、轻便、动作灵活,便于使用和维 修。 2.送丝机构 (3)送丝方式 ? 推丝式:直径较粗 ? 拉丝式:直径小于1.2mm,焊枪笨重、体积大 ? 推拉丝式:结构复杂,国内很少应用 2.送丝机构 (4)送丝辊轮 ? 焊丝既不能在辊轮间打滑,又要尽可能 避免焊丝表面状态(压扁或表面出现锯 齿状压痕)以免增加送丝阻力和加速各 接触部件间的磨损。 3.焊枪(焊矩) ? 作用:导电、导丝、导气。 ? 性能 (1)在熔池和电弧周围能形成保护性能良好的 CO2气流。 ? 设筛流圈或铜丝网。气路应尽可能长些,形状 为圆柱体。这样便能获得稳定的层流。 (2)导电嘴、导电杆和软管接头的轴线尽可能 在同一直线上,以减少摩擦阻力,使焊丝顺畅 而准确地送入熔池。 焊枪性能 (3)导电杆截面应足够大,枪管应为散热 片式,以降低焊枪发热量。 (4)手把形状应当适于握持,使用方便。 喷嘴形状不应妨碍对熔池的观察。 (5)结构要轻巧。易损件、连接件应易于 拆换,与焊枪相连接的电缆和软管应柔 软、轻巧、结实耐用。 焊枪分类 ? 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 4.气路装置 CO2气瓶、预热器、高压干燥器、减压阀、 低压干燥器和流量计。 干燥器:吸收CO2气体中的水分。 硅酸或脱水硫酸铜、无水氯化钙等干燥剂。 4.气路装置 预热器:CO2液态-气态,挥发过程要吸 收大量的热,使气体温度下降到零度以 下,这样就容易把瓶阀和减压阀冻坏功 堵塞气路,所以减压前须经预热器预热。 3.车身装配点焊的质量控制 (1)焊件表面清理 a.影响:氧化膜及污物会增加焊接时的接触电阻。电压低焊点 强度不稳定。 锈皮内的水分,焊接时离解出氢溶入熔核,在熔核结晶时逐 渐析出的氢原子进入缩孔变成氢分子产生很大压力使缩孔扩 大,有时形成热裂缝,还会使飞溅加大。 b.清理方法: 机械:喷砂、砂轮或砂纸打磨。 化学:酸洗除锈和碱洗脱脂。 c.镀涂层的钢板 增加焊接电流10~50%。 (2)零件装配 间隙过大:0.5~0.8mm 影响因素 措施:提高冲压精度,采用适 当的夹具和样板,塞尺检验间 隙。 (3)点焊分流与焊点间距 a.分流: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。 b.分流路线:已焊好的焊点或焊接区外焊件间的偶然接触点分流。 c.分流危害:使焊接区电流密度降低,可能造成未焊透、焊核 形状畸变。 d.影响分流因素 Ⅰ.焊点间距 点焊时,相邻两焊点的中心距称焊点间距。 Ⅱ.焊点间距大,分流小。30~50mm Ⅲ.零件材料 导电性好的材料,分流电阻小,分流增大。 Ⅳ.状态 Ⅴ.Fw (4)不同厚度板和多层板的焊接 Ⅰ.厚、薄板 Ⅱ.三层板 薄板在两边 薄板在中间 三.点焊设备 1.分类 (1)按用途 专用 通用 (2)按安装方式:固定式、移动式、悬挂式 (3)按电源性质 I频、脉冲及变频点焊机 (4)按加压机构的传动装置 脚踏式、电动凸轮式、气压传动及液压传动式 2.点焊机组成 供电系统、控制系统、加压系统、冷却系统 (一)固定式点焊机 1.适用范围:合件、分总成和一些较小的总成 2.特点: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。 3.技术参数 固定式点焊机 4.组成 (1)供电系统:变压器、二次回路 作用:转换并传递点焊时所需的电能 (2)焊具部分 机臂、电极夹持器及电极 ? 作用向焊件传导电流和传递压力 ? 有良好的导电性和足够的刚度 a.机臂分上、下机臂,伸出长度都可调节, 下机臂是固定的,上机臂可作上、下垂 直运动。 (2)焊具部分 b.电极夹持器:导电、冷却电极作用 ? 夹头体是由黄铜制成,中间空心, 内有冷却水管。 ? 电极与夹头体靠锥面贴紧,两零件 锥度必须一致。 c.电极: ? 用于导电与加压,并起散热作用。 ? 要求:导电性、高温下足够的硬度、强度和抗 氧化能力。 ? 电极型式 ? 电极材料:铜合金、钨或钼 (3)加压机构 使电极间产生足够的压力,以满足焊接规范中对压力的要求。 种类:脚踏式、马达凸轮式、气压式及液压式。 (4)冷却系统 保证点焊机正常工作。 (5)机体 点焊机的基础及骨架。 机体一般用型钢和钢板拼焊而成的。 (二)移动式点焊机 焊枪 焊钳

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