李亞杰汽車機械基礎項目5

汽車制造技術(shù)認知任務5.3汽車車身裝焊焊接工藝類型選擇分析焊接工藝是汽車制造四大工藝之一，汽車車身沖壓件與汽車車身結(jié)構(gòu)件都是通過焊接成形的。汽車車身焊接工藝水平直接關(guān)系著汽車產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和使用性能。汽車車身裝焊包含多種焊接方法。會分析不同汽車零部件采用的不同焊接方法，有助于更加清晰地掌握汽車制造知識，為后續(xù)汽車專業(yè)知識的學習打下堅實的基礎?！救蝿彰枋觥科囓嚿斫Y(jié)構(gòu)一、焊接概述焊接是通過加熱或者加壓或者兩者并用，添加或不添加填充材料，使兩個分離的工件在其接合表面達到原子間的結(jié)合，形成永久連接的一種工藝方法。1.熔焊熔焊是指將要焊接的工件局部加熱至熔化，冷凝后形成焊縫而使構(gòu)件連接在一起的焊接方法。2.壓焊壓焊是指焊接過程中必須要施加壓力，可能加熱也可能不加熱才能完成焊接的焊接方法。3.釬焊釬焊是指將熔點比母材低的釬料加熱至熔化，但加熱溫度低于母材的熔點，用熔化的釬料填充焊縫、潤濕母材并與母材相互擴散形成一體的焊接方法。焊接方法典型應用實例氣體保護焊手工電弧焊車身厚料零部件TIG車身頂蓋MIG車身頂蓋和車身后頂側(cè)板CO2氣體保護焊車身總成熔焊激光焊車身底板、車身頂蓋和側(cè)蓋電阻焊點焊車身總成、車身側(cè)圍等分總成、車身底板總成凸焊車身凸焊螺母釬焊錫釬焊散熱器加壓熔焊螺柱焊車廂內(nèi)螺柱汽車車身制造中常用的焊接方法及典型應用實例二、金屬的焊接性能金屬的焊接性能是指金屬材料對焊接成形的適應性，也就是在一定的焊接工藝條件下，金屬材料獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括兩個方面內(nèi)容：一是工藝性能，即在一定工藝條件下，焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)裂紋的可能性；二是使用性能，即焊接接頭在使用中的可靠性，包括力學性能及耐熱、耐蝕等特殊性能。金屬焊接性能取決于金屬材料的本身性質(zhì)和加工條件。就目前的焊接技術(shù)水平，工業(yè)上應用的絕大多數(shù)金屬材料都是可以焊接的，只是焊接的難易程度不同而已。一般來說，碳素鋼的焊接性能好于合金鋼，碳含量低的鋼好于碳含量高的鋼，碳含量和合金元素含量越低，鋼的焊接性能越好。汽車車身之所以選用低碳鋼或低合金高強度鋼，除了要獲得優(yōu)良沖壓性能外，這些材料還具有良好的焊接性能。汽車車身裝焊點焊--車身總成、車身側(cè)圍等分總成三、汽車車身裝焊氣體保護電弧焊--車身頂蓋和車身后頂側(cè)板螺柱焊--車廂內(nèi)螺柱釬焊--散熱器激光焊--車身底板、車身頂蓋和側(cè)蓋汽車生產(chǎn)制造中主要用于汽車車身沖壓件連接的焊接方法，通常稱為汽車車身裝焊。（一）點焊

電阻焊是利用電流通過接觸處及焊件產(chǎn)生的電阻熱，將焊件加熱到塑性或局部熔化狀態(tài)，再施加壓力形成焊接接頭的焊接方法。

點焊是電阻焊的一種，在汽車白車身焊裝中占據(jù)主導地位，一輛轎車的白車身上焊點數(shù)：3000～5000個。各種薄板構(gòu)件的生產(chǎn)1.點焊的焊接原理

點焊是利用柱狀電極通電、加壓，在搭接的兩焊件間產(chǎn)生電阻熱，使焊件局部熔化，形成一個熔核（周圍為塑性狀態(tài)），將接觸面焊成一個焊點的焊接方法。點焊焊接原理示意圖

（a）預壓

（b）焊接

（c）鍛壓

（d）休止（2）點焊的焊接工藝循環(huán)過程（1）點焊的熱源點焊的熱源是電流通過焊接區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱?？偘l(fā)熱量Q為：2.點焊的特點

①與熔焊方法相比，點焊是在壓力作用下通過內(nèi)部電阻熱加熱金屬而形成焊點，其冶金過程簡單，且加熱集中，熱影響區(qū)域小，易于獲得品質(zhì)優(yōu)良的焊接接頭。②與鉚接相比，不需其他金屬，結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，這對有著較高行駛速度的乘用車十分重要，可以達到輕量化節(jié)省能源的要求。③焊接過程中不產(chǎn)生弧光、有害氣體及噪聲，工人勞動條件好。④點焊過程因機械化、自動化程度高，通用點焊機焊接速度達60點/min，快速點焊機可達600點/min，可提高生產(chǎn)效率，減輕操作者的勞動強度。適合于自動生產(chǎn)線的要求。3.點焊的設備在車身裝焊生產(chǎn)企業(yè)的焊裝生產(chǎn)線上，普遍使用點焊機器人。點焊機器人4.凸焊凸焊是在一個工件的貼合面上預先加工出一個或多個凸點，使其與另一個工件表面相接觸并通電加熱，然后壓塌，使這些接觸點形成焊點的電阻焊方法。凸焊是點焊的一種變形，其焊接原理與點焊相同。凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件，板件凸焊最適宜的厚度為0.5～4mm，小于0.25mm時宜采用點焊。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，高生產(chǎn)率的凸焊在汽車零部件制造中獲得大量應用。在汽車車身上，一般是將凸焊螺母（有凸點的螺母）焊在薄板上，這樣在裝配時只需要擰緊螺栓即可，提高了裝配工效。（二）氣體保護電弧焊

氣體保護電弧焊是利用氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊，簡稱氣體保護焊。氣體保護電弧焊通常用于鋁、鈦等活潑金屬的焊接。保護氣體:氬氣CO2保護氣體:

TIG焊是以純鎢或活化鎢作為不熔化電極，以惰性氣體（氬氣）作為保護氣體，利用鎢極和焊件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫的一種焊接方法。1.TIG焊①焊接過程很容易實現(xiàn)機械化和自動化。②焊接工藝性能好，即使在小的電流下電弧仍然燃燒穩(wěn)定，焊接過程無飛濺，焊縫成形美觀。③明弧，容易觀察、調(diào)節(jié)并控制，適用于全位置焊接，是實現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。④惰性氣體不與金屬發(fā)生任何化學反應，也不溶于金屬，為獲得高質(zhì)量的焊縫提供了良好條件。⑤焊接時氣體的保護效果受周圍氣流的影響較大，需采取防護措施。⑥鎢極載流能力有限，過大的電流會使焊接接頭的力學性能降低，特別是塑性和沖擊韌度降低。⑦焊縫熔深較淺，焊接速度較慢，生產(chǎn)率較低（只適合于焊接薄板和超薄板）。⑧氬氣較貴，對焊件的表面要求較高，生產(chǎn)成本較高。

TIG焊主要用來焊接不銹鋼與其它合金鋼，還可以用來焊接鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鈦、鈦合金及薄壁制件。TIG焊的特點：

MIG焊是以連續(xù)等速送進的可熔化焊絲作為電極，以惰性氣體（氬氣或氦氣）作為電弧介質(zhì)，利用焊絲與焊件之間的電弧作為熱源熔化焊絲和母材金屬，形成熔池和焊縫的一種焊接方法。2.MIG焊①明弧，能進行全位置焊接。②電弧熔敷率高，焊接速度高。③母材熔深大，生產(chǎn)率高（適合于焊接中厚板）。④焊接操作簡單，容易操作和使用。⑤由于產(chǎn)生的熔渣少，可以降低焊后清理工作量。⑥不采用鎢極，成本比TIG焊低。⑦焊絲能連續(xù)送進，所以能得到長焊縫，沒有中間接頭。

MIG焊和TIG焊一樣，幾乎可以焊接所有的金屬，尤其適于焊接鋁、鋁合金、銅、銅合金和不銹鋼材料。采用較大電流，可焊接厚度為25mm以下的工件。MIG焊的特點：CO2氣體保護焊CO2氣瓶焊絲盤焊炬噴嘴送絲機構(gòu)送絲軟管電焊機導電嘴

工件3.CO2氣體保護焊

CO2氣體保護焊是以CO2作為保護氣體，以焊絲作為電極，以自動或半自動方式進行的焊接方法。①成本低。②生產(chǎn)率高。③操作性能好。④焊接質(zhì)量比較好。⑤焊縫成形差，飛濺大。⑥設備使用和維修不便。

CO2氣體保護焊適用于低碳鋼和強度級別不高的普通低合金鋼的焊接，主要焊接薄板。CO2氣體保護焊的特點：（三）螺柱焊

螺柱焊是將螺柱或類似的其他金屬緊固件（螺栓、螺釘?shù)龋┮欢伺c板件（或管件）表面接觸，通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱或類似的其他金屬緊固件一定壓力完成連接的焊接方法。它兼具熔焊和壓焊的特征，是一種加壓熔焊。1.螺柱焊的焊接原理①

接觸：將螺柱緊貼工件表面。②

引?。涸诼葜c工件之間通以較小的引弧電流，電磁線圈通電，螺柱被提升到設定的高度，引燃電弧，并清潔焊接區(qū)的油污和鍍層。③

熔化：在引弧階段末期，通以焊接主電流，將螺柱末端表面和工件熔化。④

下落：電磁線圈斷電，將螺柱通過彈簧推入熔合區(qū)。⑤

冷卻：電弧電壓降為零，焊接電流關(guān)斷，熔池冷卻后凝固成一體，焊槍返回，焊接結(jié)束。短周期拉弧式螺柱焊工藝流程：2.螺柱焊的特點

①焊接時間短，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對母材熱損傷小，這是因為溶深小，而且接頭是塑性連接。④接頭沒有外部可見的焊腳，不需要進行接頭外觀質(zhì)量檢查，不會有氣孔、裂紋等缺陷。

螺柱焊可替代鉚接、鉆孔、手工電弧焊和釬焊等連接工藝，可焊接碳鋼、不銹鋼、鋁以及銅及其合金等金屬，現(xiàn)在已廣泛應用在汽車、船舶制造等領(lǐng)域。（四）釬焊

釬焊是利用熔點比母材低的金屬作為釬料，加熱將釬料熔化，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴散實現(xiàn)連接的焊接方法。釬焊硬釬焊軟釬焊根據(jù)熔點高低應用：釬焊主要用于汽車散熱器、精密儀表、電氣零部件、異種金屬構(gòu)件、復雜薄板結(jié)構(gòu)及硬質(zhì)合金刀具的焊接。使用釬劑（熔劑）的作用：

①清除工件金屬和釬料表面上的氧化膜及雜質(zhì)；

②隔離空氣起保護作用，從而增大釬料的填充能力。特點：

①焊接變形小，尺寸精度高，并能保證致密性；

②可以焊同種金屬、異種金屬；

③釬焊的成本較高，采用搭接接頭提高接頭承載能力。1.軟釬焊

軟釬焊是釬料熔點低于450℃的釬焊。

硬釬焊是釬料熔點高于450℃的釬焊。2.硬釬焊

釬焊構(gòu)件的接頭型式均采用搭接或套件鑲接。特點：釬焊焊接變形小，焊件尺寸精確?？梢院附赢惙N材料和一些其他方法難以焊接的特殊結(jié)構(gòu)（如蜂窩結(jié)構(gòu))。釬焊可以整體加熱，一次焊成整個結(jié)構(gòu)的全部焊縫，因此，生產(chǎn)率高，并且易于實現(xiàn)機械化和自動化。應用：硬釬焊主要用于受力較大的鋼鐵和銅合金構(gòu)件以及刀具的焊接。（五）激光焊

激光焊是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進行焊接的方法。1.激光焊的焊接原理激光焊焊接原理示意圖高能高速焊，無焊接變形。靈活性大。激光可對絕緣材料直接焊接，對異種金屬材料的焊接比較容易，能把金屬與非金屬焊接在一起，甚至可以焊接塑料?？赏ㄟ^電子計算機處理，針對不同焊接對象和要求，實現(xiàn)諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質(zhì)量監(jiān)測等項目，通過反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，實現(xiàn)自動化激光焊接?？蓪崿F(xiàn)激光切割。2.激光焊的特點3.激光焊接在汽車生產(chǎn)中的應用

激光焊接廣泛用于汽車車身裝焊，目前普遍使用激光焊接機器人進行焊接。激光焊接機器人

汽車車身頂蓋與側(cè)面激光焊接激光焊接后的側(cè)圍總成【任務實施】序號不同汽車零部件采用的焊接方法與原因分析1車身厚料零部件①焊接方法：②采用原因：

2車身頂蓋①焊