白車身焊裝焊接工藝

1、 車身焊接工藝車身裝焊工藝的特點(diǎn)汽車車身殼體是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，它是由百余種、甚至數(shù)百種薄板沖壓件經(jīng)焊接、鉚接、機(jī)械聯(lián)結(jié)及粘接等方法聯(lián)結(jié)而成的。由于車身沖壓件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳鋼，所以焊接是現(xiàn)代車身制造中應(yīng)用最廣泛的聯(lián)結(jié)方式。表1列舉了車身制造中常用的焊接方法：表1 車身制造中常用的焊接方法及典型應(yīng)用實(shí)例焊接方法典型應(yīng)用實(shí)例電阻焊點(diǎn)焊單點(diǎn)焊懸掛式點(diǎn)焊機(jī)車身總成、車身側(cè)圍等分總成固定式點(diǎn)焊機(jī)小型板類零件多點(diǎn)焊壓床式多點(diǎn)焊機(jī)車身底板總成C形多點(diǎn)焊接車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋總成縫焊懸掛式縫焊機(jī)車身頂蓋流水槽固定式縫焊機(jī)油箱總成凸焊螺母、小支架電弧焊CO2氣體保護(hù)焊車身總成亞弧焊車身頂蓋后兩側(cè)接

2、縫手工電弧焊厚料零部件氣焊氧乙炔焊車身總成補(bǔ)焊釬焊錫釬焊水箱特種焊微弧等離子焊車身頂蓋后角板激光焊車身底板車身制造中應(yīng)用最多的是電阻焊，一般占整個(gè)焊接工作量的60%以上，有的車身幾乎全部采用電阻焊。除此之外就是二氧化碳碳?xì)怏w保護(hù)焊，它主要用于車身骨架和車身總成的焊接中。由于車身零件大都是薄壁板件或薄壁桿件，其剛性很差，所以在裝焊過程中必須使用多點(diǎn)定位夾緊的專用裝焊夾具，以保證各零件或合件在焊接處的貼合和相互位置，特別是門窗等孔洞的尺寸等。這也是車身裝焊工藝的特點(diǎn)之一。為便于制造，車身設(shè)計(jì)時(shí)，通常將車身劃分為假設(shè)干個(gè)分總成，各分總成又劃分為假設(shè)干個(gè)合件，合件由假設(shè)干個(gè)零件組成。車身裝焊的順序那么

3、是上述過程的逆過程，即先將 假設(shè)干個(gè)零件裝焊成合件，再將假設(shè)干個(gè)合件和零件裝焊成分總成，最后將分總成和合件、零件裝焊成車身總成。轎車白車身裝焊大致的程序圖為如圖1所示：電阻焊電阻焊及其特點(diǎn)將置于兩電極之間的工件加壓，并在焊接處通以電流，利用電流通過工件本身產(chǎn)的的熱量來加熱而形成局部熔化，斷電冷卻時(shí)，在壓力繼續(xù)作用下而形成牢固接頭。這種工藝過程稱為電阻焊。電阻焊的種類很多，按接頭形式可分為搭接電阻焊和對接電阻焊兩種。結(jié)合工藝方法，搭接電阻焊又可分為點(diǎn)焊、縫焊和凸焊三種，對接電阻焊一般有電阻對焊和閃光對焊兩種。 特點(diǎn)：利用電流通過工件焊接處的電阻而產(chǎn)生的熱量對工件加熱。即熱量不是來源于工件之外，而

4、是內(nèi)部熱源。整個(gè)焊接過程都是在壓力作用校完成的，即必須施加壓力。在焊接處不需加任何填充材料，也不需任何保護(hù)劑。形成電阻焊接頭的根本條件只有電極壓力和焊接電流。點(diǎn)焊點(diǎn)焊是利用在焊件間形成的一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)來聯(lián)接焊件的。兩焊件被壓緊于兩柱形電極之間并通以強(qiáng)大的電流，利用電阻熱將工件焊接區(qū)加熱到形成應(yīng)有尺寸的熔化核心為止。然后切斷電流，熔核在壓力作用下冷卻結(jié)晶形成焊點(diǎn)。點(diǎn)焊在車身制造中應(yīng)用最廣。點(diǎn)焊的形式很多，但按供電方向來分只有單面點(diǎn)焊和雙面點(diǎn)焊兩種。在這兩種點(diǎn)焊中按同時(shí)完成的焊點(diǎn)數(shù)又可分為單點(diǎn)、雙點(diǎn)和多點(diǎn)焊。點(diǎn)焊是車身制造中應(yīng)用最廣的焊接方法，一輛轎車的車身上有35005000個(gè)焊點(diǎn)，可以說，汽車車身

5、是一個(gè)典型的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)件。 點(diǎn)焊的機(jī)械性質(zhì)與鉚接和螺栓緊固相比，點(diǎn)焊無松動(dòng)且剛性高，但滑動(dòng)系數(shù)小，在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意可能會(huì)出現(xiàn)的應(yīng)力集中。點(diǎn)焊沒有像鉚接和螺栓緊固那樣的鉚釘頭和螺帽，所以剝離方向的抗拉強(qiáng)度不如鉚接和螺栓緊固，但剪切強(qiáng)度可以選取較大的焊點(diǎn)直徑的以保證，因?yàn)榭梢哉f點(diǎn)焊優(yōu)于鉚接和螺栓緊固。點(diǎn)焊的疲勞強(qiáng)度，對于單純的剪切載荷而言語鉚接等差異不大，但在板有變形時(shí)及承受剝離方向重復(fù)的載荷時(shí)，其疲勞強(qiáng)度軟弱。由于點(diǎn)焊焊點(diǎn)局部的金屬組織不均勻，所以機(jī)械強(qiáng)度也不相同，一般周邊強(qiáng)度大，中心部強(qiáng)度小。 點(diǎn)焊工藝要求焊點(diǎn)質(zhì)量的一般要求點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)靠單個(gè)或假設(shè)干個(gè)合格的焊點(diǎn)實(shí)現(xiàn)接頭的連接，接頭質(zhì)量的好壞完全取決

6、于焊點(diǎn)質(zhì)量及點(diǎn)距。焊點(diǎn)質(zhì)量除了取決于焊點(diǎn)尺寸外，還與焊點(diǎn)外表與內(nèi)部質(zhì)量有關(guān)。焊點(diǎn)外觀上要求外表壓坑淺、平滑呈均勻過渡，無明顯凸肩或局部擠壓的外表鼓起；外外表沒有環(huán)狀或頸項(xiàng)裂紋，也無熔化、燒傷或粘附的銅合金。從內(nèi)部看，焊點(diǎn)形狀應(yīng)規(guī)那么、均勻，無超標(biāo)的裂紋和縮孔等內(nèi)部缺陷及熱影響區(qū)金屬的組織與力學(xué)性能有無發(fā)生明顯的變化等。不同厚度板和多層板的焊接，點(diǎn)焊和板厚的關(guān)系兩層點(diǎn)焊時(shí)：圖2所示。圖2三層焊點(diǎn)時(shí)：圖3所示。圖3點(diǎn)焊的使用范圍由板厚方面來看：點(diǎn)焊用于薄板重疊搭接，雖然損失了重疊局部的材料，但使總成裝配加工變得容易。如果板厚較大的話，重疊局部的材料也隨之增大，如果用對接接縫，熔焊焊接也不困難。與之

7、相反，隨著點(diǎn)焊板厚的增加，由于焊機(jī)電氣設(shè)備等機(jī)械電氣容量成倍增大，點(diǎn)焊變得十分不利。根據(jù)上述理由，一般點(diǎn)焊的板厚為1.6mm以下，板厚在1.63.2mm之間，很難判定是采用熔焊還是采用點(diǎn)焊，但在板厚為3.2mm以上，多數(shù)結(jié)構(gòu)不采用點(diǎn)焊。汽車車身覆蓋件大都是低碳鋼的薄板。表2為低碳鋼板點(diǎn)焊的最小間距，最小搭接及強(qiáng)度，可供選取焊接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參考。表2板厚(mm)最小間距(mm)最小搭接(mm)A級B級C級焊點(diǎn)直徑(mm)強(qiáng)度(kgf)焊點(diǎn)直徑(mm)強(qiáng)度(kgf)焊點(diǎn)直徑(mm)強(qiáng)度(kgf)0.610114.5245以上3.5160以上3.0135以上0.812115.03554.02553.018

8、51.018125.54704.53703.02401.220146.06055.04903.53301.423156.57855.56003.53701.627167.09256.07304.04701.831177.010006.08154.05252.035187.5111606.59904.56602.440208.014656.511504.57652.845218.517907.014205.09803.250229.020457.016255.01120注：a.本表所示的被焊件材料的抗拉強(qiáng)度為3032kgf/mm2b.強(qiáng)度為剪切強(qiáng)度c.強(qiáng)度是按?焊接手冊?的數(shù)值，并按焊點(diǎn)直徑成比

9、例計(jì)算出來的，不是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。d.最小焊點(diǎn)間距表示了實(shí)質(zhì)上能忽略相鄰點(diǎn)點(diǎn)焊分流效應(yīng)的極限值。e.最小搭接是如圖4所示尺寸表示的長度。f.不等厚板焊接時(shí)，按薄板考慮。圖4點(diǎn)焊所需的最小空間：圖5所示。圖5點(diǎn)焊設(shè)備焊件的點(diǎn)焊是在點(diǎn)焊機(jī)上完成的。點(diǎn)焊機(jī)的種類很多，按用途可分為通用的和專用的兩大類。專用的點(diǎn)焊機(jī)主要是多點(diǎn)點(diǎn)焊機(jī)。通用式點(diǎn)焊機(jī)按安裝方法又可分為固定式、移動(dòng)式或懸掛式點(diǎn)焊機(jī)；按電源性質(zhì)分為頻、脈沖及變頻點(diǎn)焊機(jī)；按加壓機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置分為腳踏式、電動(dòng)凸輪式、氣壓傳動(dòng)式及液壓傳動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)等。但不管哪一類點(diǎn)焊機(jī)，一般均由供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、加壓機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)等幾局部組成。固定式點(diǎn)焊機(jī)在車身焊接中主要

10、用來點(diǎn)焊合件、分總成和一些較小的總成。焊機(jī)不動(dòng)，每焊完一個(gè)焊點(diǎn)后，焊件移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)距，以進(jìn)行下一個(gè)焊點(diǎn)的焊接。移動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)可以用在不便用固定式點(diǎn)焊機(jī)焊接的外形尺寸大的車身零部件。懸掛式點(diǎn)焊機(jī)是將焊接變壓器和焊接工具懸掛在空中，移動(dòng)方便靈活，適合于裝焊大型薄板件。按變壓器與焊具連接方式，分為有纜式和無纜式兩種。有纜懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的焊鉗與變壓器之間用一種特殊的電纜連接，其優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)方便，適合于大總成的點(diǎn)焊，勞動(dòng)強(qiáng)度低。缺點(diǎn)是二次回路長，功率損耗大。無纜懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，它的焊接工具局部與變壓器直接連接，其優(yōu)點(diǎn)是由于沒有二次回路中電纜損耗，功率利用充分，在焊接同樣厚度的材料時(shí)，變壓器的功率和體積均可減小。缺

11、點(diǎn)是移動(dòng)起來不方便。 縫焊縫焊類似于連續(xù)點(diǎn)焊，是以旋轉(zhuǎn)的滾盤狀電極代替點(diǎn)焊的柱狀電極。所以縫焊的焊縫實(shí)質(zhì)上是由許多彼此互相重疊的焊點(diǎn)組成?？p焊按滾盤轉(zhuǎn)動(dòng)與饋電方式可分為連續(xù)縫焊，斷續(xù)縫焊和步進(jìn)式縫焊等?？p焊主要用于要求氣密性的焊縫.縫焊也是電阻焊，焊接原理跟點(diǎn)焊一樣，只不過是縫焊用滾盤代替了點(diǎn)焊的電極，焊件置于兩滾盤之間，靠滾盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)焊件向前移動(dòng)。同時(shí)通以焊接電流，形成類似連續(xù)點(diǎn)焊的焊縫。縫焊按滾盤轉(zhuǎn)動(dòng)與饋電方式分為：連續(xù)縫焊、斷續(xù)縫焊和步進(jìn)式縫焊。按供電方向或一次成縫條數(shù)也可分為單面縫焊、雙面縫焊、單縫縫焊和雙縫縫焊等。斷續(xù)縫焊時(shí)，滾盤連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，焊件在兩滾盤間連續(xù)移動(dòng)，而焊接電流斷續(xù)接通。

12、由于焊接電流間斷地接通，滾盤和焊件有冷卻的時(shí)機(jī)，滾盤損耗小，焊縫也不易過熱，因此應(yīng)用最廣泛。由于縫焊的分流較大，故焊接電流一般比點(diǎn)焊增加2060%，具體數(shù)值視材料厚度和點(diǎn)距而定。要求氣密性的縫焊接頭，各焊點(diǎn)之間必須有一定的重疊，通常焊點(diǎn)間距應(yīng)比焊點(diǎn)直徑小3050%，焊點(diǎn)間距可按以下經(jīng)驗(yàn)公式選取。對于低碳鋼 C=2.83.2t對于鋁合金 C=2.02.4t 式中 C縫焊焊點(diǎn)間距mm； t兩焊件中較薄焊件的厚度mm。 對于非氣密性接頭，焊點(diǎn)間距可在很寬的范圍內(nèi)變化，甚至可以使各相鄰焊點(diǎn)相互別離，成為縫點(diǎn)焊。 縫焊工藝參數(shù)主要是根據(jù)被焊金屬的性能、厚度、質(zhì)量要求和設(shè)備條件來選擇，通常可參考已有的推薦

13、數(shù)據(jù)初步確定表3，再通過工藝試驗(yàn)加以修正。表3 低碳鋼的縫焊標(biāo)準(zhǔn)條件板厚/mm電極壓力/N通電時(shí)間/周波休止時(shí)間/周波電流/A焊接速度/m/min焊點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)/cm最小標(biāo)準(zhǔn)高速條件(A)0.60.81.01.62.02.42100240027003400450050002500320041005400680077002223341121121250015000183002100022000230002.702.622.502.302.152.034.34.53.54.04.13.0中速條件(B)0.60.81.01.62.02.4210024002700340045005000250032004

14、1005400680077002334672235661100013000150001750020000210001.901.831.701.601.401.274.74.03.52.82.42.2低速條件(C)0.60.81.01.62.02.4210024002700340045005000250032004100540068007700322466344466900012000135001540016000170001.141.070.990.910.760.705.15.55.14.94.04.3凸焊凸焊是點(diǎn)焊的一種變型，它是利用零件原有的能使電流集中的型面、倒角或預(yù)控制的凸點(diǎn)來作為焊

15、接部位的。凸焊時(shí)，一次可在接頭處形成一個(gè)或多個(gè)熔核。在汽車車身制造中，凸焊主要用于將較小的零件如螺母、墊圈等焊到較大的零件上。凸焊與點(diǎn)焊相比，其不同點(diǎn)是在焊件上預(yù)先加工出凸點(diǎn)，或利用焊件上原有的能使電流集中的型面、倒角等作為焊接時(shí)的局部接觸部位。因?yàn)槭峭裹c(diǎn)接觸，提高了單位面積上的壓力與電流，有利于板件外表氧化膜的破裂與熱量的集中，減小了分流電流，一次可進(jìn)行多點(diǎn)凸焊，提高了生產(chǎn)率，并減小了接頭的變形。凸焊的特征：即使熱容量明顯不同的組合也很容易得到良好的熱平衡焊接厚板和薄板時(shí)，厚板上加上突點(diǎn)，厚板的熱容量就等于薄板的熱容量?？傻玫脚c板厚無關(guān)的低強(qiáng)度焊接點(diǎn)焊時(shí)根據(jù)板厚決定焊點(diǎn)的大小。電極壽命長，操

16、作效率高。能進(jìn)行焊點(diǎn)間距小的點(diǎn)焊。凸焊的標(biāo)準(zhǔn)凸起形狀如表4和圖6所示。表4 板厚(mm)突起尺寸CDEFRJ0.31.30.80.30.30.80.150.41.40.90.40.40.90.150.51.71.00.50.51.00.150.62.01.10.60.61.20.150.82.41.20.80.81.60.151.02.81.40.90.92.00.21.23.01.61.01.02.20.21.64.02.01.21.22.70.22.04.82.61.41.43.20.32.45.63.01.61.63.80.32.86.33.51.81.84.40.43.27.24.02

17、.12.15.50.4注：凸起的大小取決于薄板的板厚，凸起在厚板上加工。圖6凸焊由于需要預(yù)先沖制出凸起局部，所以比點(diǎn)焊多一些焊前準(zhǔn)備的工序和設(shè)備。因而，在選用凸焊時(shí)，必須全面考慮。 為了使各個(gè)凸點(diǎn)熔化能均勻一致，凸焊時(shí)電極壓力和焊接電流應(yīng)均勻地分布在同時(shí)焊的各個(gè)凸點(diǎn)上。為此，凸點(diǎn)沖制必須精確，尺寸穩(wěn)定，且焊件必須仔細(xì)清理。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是一種熔化極氣體保護(hù)電弧焊接法，它利用焊絲與工件間產(chǎn)生的電弧來熔化金屬，由CO2氣體作為保護(hù)氣體，并采用光焊絲作為填充金屬。CO2氣體保護(hù)焊與其他電弧焊相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高。操作性能好。焊接質(zhì)量高。對鐵銹的敏感性小。本錢低。易于實(shí)現(xiàn)

18、機(jī)械化和自動(dòng)化。氣體保護(hù)焊的適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，主要有電源極性、焊絲直徑、電弧電壓、焊接電流、氣體流量、焊接速度、焊絲伸出長度、直流回路電感等。選擇這些參數(shù)的原那么是：要在保證焊接質(zhì)量的前提下，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，并要注意焊接標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對飛濺，氣孔、焊縫形成及焊接過程穩(wěn)定性的影響，在汽車車身焊接中，常用的CO2氣體保護(hù)焊焊接標(biāo)準(zhǔn)列于表5中。表5 CO2氣體保護(hù)焊焊接標(biāo)準(zhǔn)接頭形式板厚/mm焊絲直徑/mm電流/A電壓/V焊速/m/minCO2流量/l/min焊腳/mm0.611.21.62.33.24.50.50.80.80.81.00.81.21.01.21.25

19、060701001201402201818192020230.420.580.450.500.550.500.5067101510151015101510151.21.62.33.24.50.81.21.01.21.01.21.01.21.09012013016021019192021220.500.500.500.500.50101510151015101510151.62.33.24.50.81.01.01.21.01.21.01.290120140160192020.5210.500.500.500.4510151015101510153.03.03.54.0焊接設(shè)備CO2氣體保護(hù)焊自動(dòng)

20、焊機(jī)是由焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、焊矩、氣路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部件組成。氣路系統(tǒng)包括減壓閥、預(yù)熱器、枯燥器和流量計(jì)等。CO2氣體保護(hù)焊半自動(dòng)焊機(jī)中設(shè)有行走機(jī)構(gòu)，其余局部與自動(dòng)焊機(jī)相同。CO2焊電源有如下幾種：抽頭式硅整流電源、高漏抗式硅整流電源、自調(diào)電感式硅整流電源、自飽和和電抗器式硅整流電源、可控硅式整流電源和晶體管式整流電源等。為了獲得較高的焊接質(zhì)量，現(xiàn)在大都采用可控硅整流電源。送絲機(jī)構(gòu)的作用是將焊絲按要求的速度送至焊接電弧區(qū)，以保證焊接的正常進(jìn)行，一般都采用等速送絲方式。CO2氣體保護(hù)焊半自動(dòng)焊機(jī)根據(jù)其送絲方式的不同，有推絲式、拉絲式和推拉絲式三種送絲機(jī)構(gòu)，推絲式送絲機(jī)構(gòu)用于直徑較粗的

21、焊絲。拉絲式送絲機(jī)構(gòu)穩(wěn)定可靠，焊工操作范圍也不受限制，推拉絲式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作技術(shù)要求高，國內(nèi)很少應(yīng)用。國內(nèi)焊機(jī)常采用雙主動(dòng)式送絲輥輪，輥輪直徑一般為3040mm。焊槍是直接施焊的工具，起到導(dǎo)電、導(dǎo)絲、導(dǎo)氣的作用。常用的半自動(dòng)焊槍有拉絲焊槍、推絲式手槍形焊槍和推絲式鵝頸形焊槍。激光焊接激光焊接是本世紀(jì)汽車工業(yè)上應(yīng)用的新技術(shù)。它的原理是利用原子受輻射，使工作物質(zhì)受激而產(chǎn)生的一種單色性高、方向性強(qiáng)、亮度高的光束，經(jīng)聚焦后把光束聚焦到焦點(diǎn)上可獲得極高的能量密度，利用它與被焊工件相互作用，使金屬發(fā)生蒸發(fā)、融化、熔合、結(jié)晶、凝固而形成焊縫。激光焊接特點(diǎn)由于激光束的頻譜寬度窄，經(jīng)會(huì)聚后后的光斑直徑可小到0.01mm，功