汽車鈑金焊接基本工藝與設備

1、【本節(jié)目標】 1、了解CO2氣體保護焊的特點、工作原理。 2、熟悉CO2氣體保護焊的操作工藝。 3、學會CO2保護焊的操作。 CO2氣體保護電弧焊是惰性氣體保護焊中的一種。惰性氣體保護焊是利用惰性氣體將電極、電弧區(qū)以及焊接熔池置于其保護之下的電弧焊接方式，簡稱為氣體保護焊。用于保護焊的惰性氣體主要有氫氣和二氧化碳氣兩種。前者俗稱氬弧焊，后者稱為CO2保護焊。CO2氣體保護焊的示意圖如圖1-2所示。圖1-2 CO2氣體保護焊示意圖 CO2氣體保護電弧焊是從20世紀50年代初期發(fā)展起來的一種新的焊接技術，它是一種高效率焊接方法。CO2氣體保護電弧焊現(xiàn)已在我國造船、機械制造、汽車制造等工業(yè)部門獲得了

2、廣泛的應用。它的普及運用，給汽車鈑金的修理帶來了極大的便利。 CO2電弧焊按焊絲直徑分為細絲焊和粗絲焊兩種；按操作方式分為自動焊和半自動焊兩種。目前，主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼等黑色金屬。與其他電弧焊相比，有它自身特點。 1. CO2氣體保護焊的特點 (1)生產率高 CO2電弧焊的穿透力強，熔深大而且焊絲的熔化率高，所以，熔敷速度、生產率比手工焊高13倍。 (2)焊接成本低 CO2氣體是釀造廠和化工廠的副產品，來源廣、價格低。因而，CO2氣體保護焊的成本只有埋弧焊和手工焊的4050。 (3)能耗低 CO2電弧焊和藥皮焊條手弧焊相比，3 mm厚低碳鋼板對接焊縫，每米焊縫消耗的電能，前者為后者的

3、70左右。25 mm厚低碳鋼板對接焊縫，每米焊縫消耗的電能，前者僅為后者的40。所以，CO2電弧焊也是較好的節(jié)能焊接方法。 (4)適用范圍廣 不論何種位置都可進行焊接。薄板可焊到1 mm左右，幾乎不受限制（采用多層焊）。而且焊接薄板時，較之氣焊速度快、變形小。 (5)抗銹能力較強，焊縫含氫量低，抗裂性好。 (6)焊后不需清渣，又因是明弧，便于監(jiān)視和控制，有利于實現(xiàn)焊接過程的機械化和自動化。 2.CO2氣體保護焊的原理 CO2氣體保護焊使用一根焊絲，焊絲以一定的速度自動進給，在母材和焊絲之間出現(xiàn)短弧，短弧產生的熱量使焊絲熔化，將母材焊接起來，實現(xiàn)半自動電弧焊接。在焊接過程中，CO2氣體對焊位實施

4、保護，以免母材被空氣氧化。大多數(shù)鋼材都用二氧化碳CO2進行氣體保護焊；對于鋁材則采用氫氣或氫、氮混合氣作為氣體進行保護焊。 氣體保護焊熔滴的過渡形式有兩種：短路過渡和細顆粒過渡。焊絲作為一極，其端部不斷受熱熔化，形成熔滴并脫離焊絲過渡到母材熔池中。兩種不同過渡形式的適用范圍和工藝要求是不相同的。 細顆粒過渡特點是電流大、直流反接。氣體保護焊采用大電流，高電壓進行焊接時，熔滴呈顆粒狀過渡。當顆粒尺寸增加時，會使焊縫成型惡化，飛濺加大，并使電弧不穩(wěn)定。因此常用的是細顆粒狀過渡，此時熔滴直徑約比焊絲直徑小2-3倍。 短路過渡形式是采用細焊絲、小電流、低電壓焊接時出現(xiàn)的。因為電弧短，液態(tài)熔滴還未增大時

5、即與熔池接觸形成短路，使電弧熄滅，熔滴脫離焊絲過渡到熔池中去，然后電弧重新引燃。這種周期性短路燃弧交替即為短路過渡過程。由于短路過渡母材受熱量較少，變形小，熔深較淺，多用于薄板的焊接。汽車鈑金焊接多采用此種形式。短路過渡電弧焊工作原理如圖1-3所示。圖1-3 CO2氣體保護焊的原理1焊縫金屬 2CO2氣體 3電弧 4焊槍噴嘴 5焊絲 6送絲滾軸 7焊絲卷軸 8CO2氣瓶 9焊機電源 CO2氣體保護焊的工作過程如圖1-4所示。圖1-4 CO2氣體保護焊的工作過程 (1) 焊絲在焊接部位經過短路燃弧短路燃弧過程，每一次短路電弧焊絲都從端部將微小的熔滴轉移到母材熔池之中。 (2) 在焊絲周圍有一層惰

6、性氣體保護層，以免焊縫被氧化。 (3) 焊絲采用自動進給，連續(xù)焊接。 (4) 在整個焊接過程中，母材受熱量小，變形小，不致影響鈑金件整體幾何形狀。 3. CO2氣體保護焊接設備 汽車車身修理用的CO2氣體保護焊接設備多是半自動的，在其焊接過程中，設備自動運行，但焊槍需用手來控制。CO2氣體保護焊接設備參見圖1-3和圖1-5，其基本組成部分如下： (1) 存儲CO2氣體的鋼瓶、減壓裝置以及輸送管道系統(tǒng)，保護熔池免受污染。 (2) 送絲控制裝置，調節(jié)送絲速度。 (3) 配備指定規(guī)格的成卷的焊絲。 (4) 供焊接用的機內電源裝置。 (5) 電纜及接線裝置。 (6) 焊槍和電纜，供操作者牽引到不同工位

7、上焊接。 (7) CO2氣體保護焊設備供氣系統(tǒng)。 CO2氣體保護焊設備供氣系統(tǒng)如圖1-5所示。它和氨弧焊不同之處，是氣路中一般要接入預熱器和干燥器。圖1-5 CO2氣體保護焊設備供氣系統(tǒng)1CO2氣瓶 2一預熱器 3一高壓干燥器 4一氣體減壓閥 5一氣體流量計 6一低壓干燥器 7一氣閥 8一送絲機構 9一焊槍 10一可調電感 11一焊接電源 12一工件 (1) 預熱器 焊接過程中鋼瓶內的液態(tài)CO2不斷地氣化成CO2氣體，這汽化過程要吸收大量的熱能。另外，鋼瓶中的CO2氣體是高壓的，約為(5065) 105Pa,經減壓閥減壓后，氣體體積膨脹也會使氣體溫度下降。為了防止CO2氣體中的水分在鋼瓶出口處

8、及減壓表中結冰而使氣路堵塞，在減壓之前要通過預熱器進行預熱。顯然，預熱器應盡量裝在靠近鋼瓶的出氣口附近。 (2) 干燥器 由于CO2氣體中含有一定的水分，為了防止氣孔的出現(xiàn)減少焊縫金屬中含H2的量，可在氣路中裝置高壓干燥器（在減壓閥之前）和低壓干燥器（在減壓閥之后）。一般情況下，氣路中只接高壓干燥器，而無須接低壓干燥器。如果對焊縫質量要求不太高或者CO2氣體中含水分較少時，這兩種干燥器均可不加。 (3) 焊機控制電路熔化及自動、半自動焊機的控制電路包括引弧、熄弧、焊接程序控制、規(guī)范參數(shù)自動調節(jié)以及全自動跟蹤等電路。一般說來，自動焊機和半自動焊機具有的控制越多，功能越完善，設備越復雜，價格也越昂

9、貴。例如某些國產NBC系列CO2半自動焊機(如NBC一160，NBC一250, NBC一400)的引弧、熄弧均由手工操作，具有簡單的氣體導前，氣體滯后和送絲電動機的調速控制等電路。 4. CO2氣體保護焊工藝參數(shù) CO2氣體保護焊是車身修理最常用的焊接方法，施焊前首先要根據(jù)焊件具體情況，選擇工藝參數(shù)，如焊絲直徑、電流、電壓等相關數(shù)據(jù)。 (1) 焊絲直徑表 CO2氣體保護焊的焊絲是選用H08Mn2Si或H08Mn2SiA合金鋼絲制成的。汽車車身鈑金件厚度為1.52.5mm，焊絲直徑在0.40.8mm之間，見表1-3。表1-3 焊絲直徑的選擇 汽車鈑金修理中焊絲直徑以0.8mm居多。近年來，國外修

10、理設備中，直徑為0.4mm的細絲應用較普遍。 (2) 焊接電流與電弧電壓 CO2氣體保護焊對電源電壓穩(wěn)定性要求較高，一般將電源、送絲裝置、焊絲都裝機箱內，并有調節(jié)電壓和送絲速度的設施在其中。 CO2氣體保護焊電源都是直流的，一般情況下，焊絲接正極，工件接負極，俗稱為反接法。反接法電弧穩(wěn)定，飛濺小，熔深大，焊縫中含氫量低，適用于短路過渡的普通焊接。汽車修理多采用反接法。焊絲接負極，工件接正極稱為正接法。正接法焊絲熔化率高、熔化深度較淺，適用于顆粒過渡的高速焊接、堆焊或鑄鐵補焊等場合。 熔絲過渡形式與焊絲直徑、板厚的影響見表14所示。表1-4 熔絲過渡形式與焊絲直徑、板厚的影響 焊接電流的大小會影

11、響母材的焊接熔深、焊絲熔化速度、電弧的穩(wěn)定性、焊接濺出物的數(shù)量。隨著電流增加，熔深、剩余金屬的高度和焊縫寬度也會增大，如圖1-6所示。圖1-6 熔絲過渡形式與焊絲直徑、板厚的影響 電弧電壓決定了電弧的長度。電弧電壓調整到適當數(shù)值時，在焊接部位將連續(xù)發(fā)出輕微的哩喳聲。電弧電壓過高，電弧長度增加，焊接熔深小，焊縫呈扁平狀；電弧電壓過低，電弧長度減小，焊接熔深增加，焊縫呈狹窄凸起狀，如圖1-7所示。圖1-7 電弧電壓和焊縫的形狀 (3) 導電嘴到母材的距離 導電嘴到母材的距離對焊接質量影響很大，標準距離應在616mm之間，如圖1-8所示。 導電嘴到母材的距離過大，保護氣體所起的保護作用減小，同時，焊

12、絲外伸過長反而加快了焊絲熔化的速度，影響焊接質量。但距離過小，焊接難以進行。 圖1-8 導電嘴到母材的距離 (4) 焊接速度 焊接速度過快，焊接熔深和焊縫寬度都會減小，焊縫會變成圓拱形，速度再快，還會出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象。焊接速度過低則會產生許多燒穿孔。焊接速度與母材板厚的關系，見表1-5所示。表1-5 焊接速度 5. CO2氣體保護焊的焊接方法 (1) 焊接位置 與其它焊接一樣CO2氣體保護焊的焊接位置也有平焊、橫焊、立焊和仰焊四種，如圖1-9所示。圖1-9 各種典型的焊接位置(a)平焊 (b)橫焊 (c)立焊 (d)仰焊 平焊一般容易進行，焊接速度較快，焊接質量易于保證，只要不是在汽車上施焊，應盡

13、量采用平焊。 水平焊縫進行橫焊時，應使焊炬向上傾斜，以盡可能避免重力對熔池的影響。 立焊時，可根據(jù)具體情況選用上焊法、下焊法或立角焊法。對于氣體保護焊應以上焊法為主，手工電焊則以下焊法為主。仰焊是最難掌握的，為避免熔化金屬脫落引起事故，一定要用較低的電壓、短電弧和小熔池相配合。施焊時，將噴嘴推向工件，防止焊絲向熔池之外移動。 (2) 焊接形式 CO2氣體保護焊焊接形式有六種，如圖1-10所示。圖1-10 各種典型的焊接形式(a)連續(xù)焊 (b)塞焊 (c)連續(xù)點焊 (d)點焊 (e)搭接點焊 (f)定位焊 1) 定位焊 定位焊實際上是臨時點焊，用于保持兩焊件相對位置固定不變的一種替代措施。定位點

14、各焊點之間的距離與母材厚度有關，大致是厚度的1530倍，如圖1-11所示。圖1-11 定位焊 2) 連續(xù)焊 焊炬連續(xù)、穩(wěn)定沿焊縫移動形成連續(xù)焊縫，如圖1-12所示。圖1-12 連續(xù)焊 3) 塞焊 兩塊金屬板疊在一起，在其中一塊板上鉆有通孔，將電弧穿過此孔并被熔化金屬所填滿而形成焊點稱為塞焊。如圖1-10 (b)所示。用塞焊替代鉚接、螺釘連接是使用非常廣泛的工藝方法。 4) 點焊 點焊法是送絲定時脈沖被觸發(fā)時，將電弧引入被焊的兩塊金屬板，使其局部熔化的焊接方法。如圖1-10 (d)所示。 6. 半自動氣體保護焊注意事項 (1) 施焊前清理焊件表面和焊絲表面的油污和銹跡，以防焊接時產生氣孔。 (2

15、) 瓶裝液態(tài)CO2灌氣后應將鋼瓶倒置12h,然后每隔30min打開瓶口氣閥放水23次，才能保證輸出的CO2氣體的純度。使用前，打開瓶口氣閥23s，排出瓶頂部低純度的CO2氣體，然后接入焊槍使用。焊接過程中，瓶內氣壓低于900kPa時，應停止使用，更換新氣源。 (3) 引弧之前，調好焊絲伸出長度，一般應等于焊絲直徑的10倍（如8mm）。焊絲頭部有粗大的球形頭應當剪去。 (4) 引弧點應距焊縫端部24mm處，引弧后再移向端頭開始施焊。焊絲端頭與焊件的距離保持在23mm之間。焊接時，應掌握好速度防止熔化不良或焊波過高等缺陷。熄弧后，待金屬熔池完全凝固，方可抬起焊槍。 7. CO2氣體保護焊的缺陷及產

16、生原因 CO2氣體保護焊常見的缺陷及產生的原因見表1-8所示。表1-8 CO2氣體保護焊常見的缺陷及產生的原因表1-8 CO2氣體保護焊常見的缺陷及產生的原因（續(xù)表）表1-8 CO2氣體保護焊常見的缺陷及產生的原因（續(xù)表）【技能訓練】 1.基本操作的實訓 (1) 對接焊 對接焊是將兩塊金屬板邊緣對齊進行焊接的工藝方法，如圖1-13所示。圖1-13 對接焊 對接焊的焊接步驟如下： 1) 選好定位點作定位點焊，以防止金屬板焊接時發(fā)生變形。如圖1-13中涂黑處即為定位點焊點。對較長的焊縫，定位點焊是必須的。圖1-13 對接焊 2) 確定分段焊接的順序 在點焊定位之后，應對焊接過程分步進行。如圖1-1

17、4所示為正確與錯誤焊接過程示意圖。正確的分段焊接應當使上一段的焊縫能自然冷卻，不致受下段焊接的熱影響。每一段焊接長度最好不超過20mm。圖1-14 確定分段焊接的順序 對接焊應從焊縫中部開始，向左右兩側依次交替進行，才能有效防止金屬板彎曲變形，如圖1-15所示。 如果從邊緣開始焊接則是錯誤的，它將產生熱量的聚集，造成金屬彎曲變形；正確的則應沿一條直線將焊縫隨意分段，每焊完一段，下一個焊接位置都應在溫度最低處開始。圖1-15 防止金屬板彎曲變形(a)從邊緣開始焊接 （b）分段焊接 3) 對接焊操作順序 對接焊操作一般順序如圖1-16所示。 先用工具撬動底板，使接縫對平齊，如圖1-16(a)所示；

18、再用夾子夾持工件，并在關鍵點上進行點焊定位如圖1-16 (b)所示；用工具調整對縫高度差，并施點焊定位如圖1-16 (c)所示；準備就緒后，進行對接焊如圖1-16 (d)所示。圖1-16 對接焊操作順序 4) 試焊 調節(jié)導電嘴至母材的距離和焊矩移動速度，直至獲得最佳焊縫，然后才可以進入實際的焊接，如圖1-17和圖1-18所示。圖1-18 焊炬的運動速度與焊縫的形狀圖1-17 焊接的剖面形狀 5) 焊炬的控制 母材厚度超過2mm時，對接焊前應磨出V形槽，使熔深抵達底部。對接焊分單道對接焊和多道對接焊，如圖1-19所示。圖1-19 水平位置對接焊的焊炬控制(a) 單道對接焊 (b) 多道對接焊 單道對接焊的縱向焊炬角為50100,橫向焊炬角為900；多道對接焊一縱向焊炬角為50100,橫向焊炬角按圖示進行擺動對接焊的操作要點完全適于搭接焊。 (2) 塞焊 塞焊是點