汽车装焊工艺基础知识课件.ppt
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1、汽车装焊工艺基础知识汽车装焊工艺基础知识培训讲义培训讲义 装焊作业基本安全知识装焊作业基本安全知识5 序言序言1 汽车制造工艺过程汽车制造工艺过程23装焊作业指导书规程装焊作业指导书规程4 装焊作业基本安全知识装焊作业基本安全知识6汽车装焊工艺汽车装焊工艺一、序言一、序言 汽车问世才汽车问世才100100多年,可它给世界带来了巨大的变多年,可它给世界带来了巨大的变化。当今的汽车,已与人们的生产和生活息息相关。化。当今的汽车,已与人们的生产和生活息息相关。当今的汽车工业,已成为全球性的支柱产业。当今的汽车工业,已成为全球性的支柱产业。 作为汽车上三大部件之一的车身,已越来越受到作为汽车上三大部件
2、之一的车身,已越来越受到重视。质量上,轿车、客车的车身已占整车的重视。质量上,轿车、客车的车身已占整车的40%-40%-60%60%,制造成本上,车身占整车的百分比还要超过这,制造成本上,车身占整车的百分比还要超过这些数值的上限值。些数值的上限值。 汽车车身是个形状复杂的空间薄壁壳体。其主汽车车身是个形状复杂的空间薄壁壳体。其主要零部件均由钢板冲压焊接而成。为增加美观和防蚀要零部件均由钢板冲压焊接而成。为增加美观和防蚀性,车身表面还涂有漆膜。此外,还有装各种金属和性,车身表面还涂有漆膜。此外,还有装各种金属和非金属的装饰件。非金属的装饰件。冲压、装焊、涂装和总装合称为汽车制造四大工艺。冲压、装
3、焊、涂装和总装合称为汽车制造四大工艺。二、汽车制造工艺过程二、汽车制造工艺过程(一)工艺的概念(一)工艺的概念 依据产品设计要求制定产品制造过程的方法、规范、依据产品设计要求制定产品制造过程的方法、规范、标准等技术文件统称为工艺。例如工艺流程、工序图、标准等技术文件统称为工艺。例如工艺流程、工序图、工序质量控制图等技术文件。工序质量控制图等技术文件。二、汽车制造工艺过程二、汽车制造工艺过程(二)汽车制造四大工艺(二)汽车制造四大工艺冲压工艺冲压工艺装焊工艺装焊工艺涂装工艺涂装工艺总装工艺总装工艺冲压作业冲压作业指导书指导书装焊作业装焊作业指导书指导书涂装作业涂装作业指导书指导书装配作业装配作业
4、指导书指导书装焊工艺装焊工艺 汽车车身是由薄板构成的结构件,冲压成形后的板料通过汽车车身是由薄板构成的结构件,冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体(白车身),装配和焊接形成车身壳体(白车身),所以装焊是车身车型所以装焊是车身车型的关键。装焊工艺是车身制造工艺的主要部分。的关键。装焊工艺是车身制造工艺的主要部分。车身装焊工艺车身装焊工艺汽车制造中的焊接技术汽车制造中的焊接技术1车身装焊夹具车身装焊夹具2电阻焊质量检验电阻焊质量检验4装焊工艺现场问题装焊工艺现场问题5装装焊焊工工艺艺装焊作业指导书装焊作业指导书3装装 焊焊 工工 艺艺 培培 训训第一部分第一部分汽车制造中的焊接技术汽车制造中
5、的焊接技术1一、汽车制造中的焊接技术一、汽车制造中的焊接技术1、焊接概念、焊接概念 焊接是通过加热或加压,或两者并用,并且用填充焊接是通过加热或加压,或两者并用,并且用填充材料或不用填充材料,使焊件产生原子间结合而连接材料或不用填充材料,使焊件产生原子间结合而连接成一体的连接方法。成一体的连接方法。 汽车车身是由薄板构成的结构件,冲压成形后的板料通过汽车车身是由薄板构成的结构件,冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体(白车身),所以装焊是车身车型装配和焊接形成车身壳体(白车身),所以装焊是车身车型的关键。装焊工艺是车身制造工艺个主要部分。的关键。装焊工艺是车身制造工艺个主要部分。2、车身车
6、身焊接焊接3、汽车工业所用的焊接方法及零部件的应用情况、汽车工业所用的焊接方法及零部件的应用情况 焊件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触焊件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊。电面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊。电阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等特阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等特点,因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工点,因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部门,是重要的焊接工艺之一。等各工业部门,是重要的焊接工艺之一。 电阻焊包括电阻点
7、电阻焊包括电阻点焊、电阻凸焊、缝焊等。焊、电阻凸焊、缝焊等。4 4、电阻点焊、电阻点焊4.1 4.1 电阻焊电阻焊点焊产生的热量(焦耳定律)点焊产生的热量(焦耳定律) Q=I2Rt 式中:式中: Q 产生的热量(产生的热量(J) I 焊接电流(焊接电流(A) R电极间电阻(欧姆)电极间电阻(欧姆) t焊接时间(焊接时间(s)熔核熔核电流电流电流电流4.2 4.2 点焊的热源点焊的热源4 4、电阻点焊、电阻点焊(1 1)点焊焊接循环:)点焊焊接循环:在电阻焊中是指完成一个焊点(缝)在电阻焊中是指完成一个焊点(缝)所包括的全部程序。目前应用最广的点焊循环,即所谓所包括的全部程序。目前应用最广的点焊
8、循环,即所谓“加压焊接维持休止加压焊接维持休止”的四程序段点焊或电极的四程序段点焊或电极压力不变的压力不变的单脉冲点焊单脉冲点焊。 4.3 4.3 点焊(凸焊)焊接循环点焊(凸焊)焊接循环 1 1)预压阶段)预压阶段电极下降到电流接通阶段,确保电极压紧电极下降到电流接通阶段,确保电极压紧工件,使工件间有适当压力。工件,使工件间有适当压力。 2 2)焊接时间)焊接时间焊接电流通过工件,产热形成熔核。焊接电流通过工件,产热形成熔核。 3 3)维持时间)维持时间切断焊接电流,电极压力继续维持至熔核切断焊接电流,电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。凝固到足够强度。 4 4)休止时间)休止时间电极开始
9、提起到电极再次开始下降,开始电极开始提起到电极再次开始下降,开始下一个焊接循环。下一个焊接循环。(2 2)焊接循环各阶段作用:)焊接循环各阶段作用: 为了改善焊接接头的性能,有时需要将下列各项中的一个或为了改善焊接接头的性能,有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环:多个加于基本循环: 1 1)加大预压力以消除厚工件之间的间隙,使之紧密贴合。)加大预压力以消除厚工件之间的间隙,使之紧密贴合。 2 2)用预热脉冲提高金属的塑性,使工件易于紧密贴合、防止)用预热脉冲提高金属的塑性,使工件易于紧密贴合、防止飞溅;凸焊时这样做可以使多个凸点在通电焊接前与平板均匀飞溅;凸焊时这样做可以使多个凸点在通
10、电焊接前与平板均匀接触,以保证各点加热的一致。接触,以保证各点加热的一致。 3 3)加大锻压力以压实熔核,防止产生裂纹或缩孔。)加大锻压力以压实熔核,防止产生裂纹或缩孔。 4 4)用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织,提高接头的力)用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织,提高接头的力学性能,或在不加大锻压力的条件下,防止裂纹和缩孔。学性能,或在不加大锻压力的条件下,防止裂纹和缩孔。焊接电流焊接电流 I 通过设备设定,一般通过设备设定,一般900012500A焊接时间焊接时间 t 通过设备设定,一般通过设备设定,一般10 15周波周波电极压力电极压力 Fw 为了便于监测与调整,使用气压值,为了便于
11、监测与调整,使用气压值,可以通过焊机设定,一般可以通过焊机设定,一般0.35 0.55MPa端面直径端面直径 D 修磨电极帽或枪头,一般修磨电极帽或枪头,一般5 8mm4.44.4 点焊焊接工艺参数点焊焊接工艺参数 焊接电流焊接电流 I 焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流,一般在数万安焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流,一般在数万安培(培(A A)以内)以内 。焊接电流过小则使热源强度不足而不能形成熔。焊接电流过小则使热源强度不足而不能形成熔核核 或熔核尺寸甚小,因此焊点或熔核尺寸甚小,因此焊点拉剪载荷拉剪载荷较低且很不稳定。电较低且很不稳定。电流过大使加热流过大使加热 过于强烈,引起金属
12、过热、喷溅、压痕过深等过于强烈,引起金属过热、喷溅、压痕过深等缺陷,接头性能反而降低。缺陷,接头性能反而降低。焊接时间焊接时间 t 自焊接电流接通到停止的持续时间,称焊接通电时间,简自焊接电流接通到停止的持续时间,称焊接通电时间,简称焊接时间。称焊接时间。 电极压力电极压力 Fw 电极压力过大会造成电极压力过大会造成熔核尺寸下降,严重时会熔核尺寸下降,严重时会出现未焊透缺陷。电极压出现未焊透缺陷。电极压力过小会出现喷溅力过小会出现喷溅 。 电极压力对两电极间总电极压力对两电极间总电阻电阻R R有明显的影响,随有明显的影响,随着电极压力的增大,着电极压力的增大,R R显显著减小,而焊接电流增大著
13、减小,而焊接电流增大的幅度却不大,不能影响的幅度却不大,不能影响因因R R减小引起的产热减少。减小引起的产热减少。因此,焊点强度总随着焊因此,焊点强度总随着焊接压力增大而减小。解决接压力增大而减小。解决的办法是在增大焊接压力的办法是在增大焊接压力的同时,增大焊接电流。的同时,增大焊接电流。气压值气压值端面直径端面直径 D 电极头端面尺寸电极头端面尺寸D D或或R R 电极头是指点焊时与焊件表面相接电极头是指点焊时与焊件表面相接触时的电极端头部分。其中触时的电极端头部分。其中D D为锥台形电极头端面直径,为锥台形电极头端面直径,R R为球为球面形电极头球面半径,面形电极头球面半径,h h为端面与
14、水冷端距离为端面与水冷端距离 。电极头端面尺。电极头端面尺寸增大时,由于接触面积增大、电流密度减小、散热效果增强,寸增大时,由于接触面积增大、电流密度减小、散热效果增强,均使焊接区加热程度减弱,因而熔核尺寸减小,使焊点强度降均使焊接区加热程度减弱,因而熔核尺寸减小,使焊点强度降低低 。 (1 1)电极帽形状及材料性能也对焊点强度有一定影响:由)电极帽形状及材料性能也对焊点强度有一定影响:由于电极帽的接触面积决定着电流密度,电极帽材料的电阻率和于电极帽的接触面积决定着电流密度,电极帽材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失,因此,电极帽的形状和材料导热性关系着热量的产生和散失,因此,电极帽的形
15、状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极帽端头的变形和磨损,接对熔核的形成有显著影响。随着电极帽端头的变形和磨损,接触面积增大,焊点强度将降低。触面积增大,焊点强度将降低。4.54.5 非焊接工艺参数对焊点强度影响非焊接工艺参数对焊点强度影响 (2 2)工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触)工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通,电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通,由于电流密度过大,则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的由于电流密度过大,则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性,引起
16、焊接质量波动。存在还会影响各个焊点加热的不均匀性,引起焊接质量波动。因此因此彻底清理工件表面彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。是保证获得优质接头的必要条件。1 1、焊接电流和焊接时间的适当配合、焊接电流和焊接时间的适当配合(软规范与硬规范)(软规范与硬规范) 这种配合是以反映焊接区加热速度快慢为主要特征。这种配合是以反映焊接区加热速度快慢为主要特征。 当采用大焊接电流、短焊接时间参数时,称硬规范;而采当采用大焊接电流、短焊接时间参数时,称硬规范;而采用小焊接电流、适当长焊接时间参数时,称软规范。用小焊接电流、适当长焊接时间参数时,称软规范。 (低(低碳钢一般采用硬规范碳钢一般采用硬
17、规范 )2 2、焊接电流和电极压力的适当配合、焊接电流和电极压力的适当配合,这种配合是以焊接过程中不产生喷溅为这种配合是以焊接过程中不产生喷溅为主要原则主要原则 。4.6 4.6 焊接参数间相互关系及选择焊接参数间相互关系及选择 RWMA 推荐点焊规范推荐点焊规范4.7 4.7 低碳钢板的点焊参数参考低碳钢板的点焊参数参考4.8 4.8 点焊的最小间距推荐值点焊的最小间距推荐值(mm)mm) 规定点距最小值主要是考虑分流影响,采用硬规范和大的规定点距最小值主要是考虑分流影响,采用硬规范和大的电极压力时,点距可以适当减小。当采用热膨胀监控、能够电极压力时,点距可以适当减小。当采用热膨胀监控、能够
18、顺序改变各点电流的控制器以及其他能有效地补偿分流影响顺序改变各点电流的控制器以及其他能有效地补偿分流影响的其他装置时,点距可以不受限制。的其他装置时,点距可以不受限制。4.9 4.9 单个焊点的抗拉强度单个焊点的抗拉强度 单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积熔核的面积,为了保证接头强度,除熔核直径外,焊透率和压痕深度也为了保证接头强度,除熔核直径外,焊透率和压痕深度也应符合要求,焊透率的表达式为:应符合要求,焊透率的表达式为: =h/-c=h/-c100%100%两板上的焊透率只允许介于两板上的焊透率只允许介于20-80%20-80%之间。之间。 镁合
19、金的最大焊透率只允许至镁合金的最大焊透率只允许至60%60%。而钛合金则允许。而钛合金则允许至至90%90%。焊接不同厚度工件时,每一工件上的最小焊透率。焊接不同厚度工件时,每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的可为接头中薄件厚度的20%20%,压痕深度不应超过板件厚度,压痕深度不应超过板件厚度的的15%15%,如果两工件厚度比大于,如果两工件厚度比大于2:12:1,或在不易接近的部位,或在不易接近的部位施焊,以及在工件一侧使用平头电极时,压痕深度可增大施焊,以及在工件一侧使用平头电极时,压痕深度可增大到到20-25%20-25%。 点焊机结构点焊机结构由三大部分组成: 电源及控制装置(阻
20、焊控制器) 能量转换装置 (焊接变压器) 焊接执行机构 (点焊钳或点焊枪)4.10 4.10 点焊机结构点焊机结构4.11 4.11 认识点焊设备认识点焊设备 机机器器人人主主线线焊焊接接机机器器人人主主线线焊焊接接5.1 5.1 凸焊的工艺特点凸焊的工艺特点 凸焊是点焊的一种变形,通常是在两板件之一上冲凸焊是点焊的一种变形,通常是在两板件之一上冲出凸点,然后进行焊接。由于电流集中,克服了点焊时出凸点,然后进行焊接。由于电流集中,克服了点焊时熔核偏移的缺点,因而凸焊时工件的厚度比可以超过熔核偏移的缺点,因而凸焊时工件的厚度比可以超过6:16:1。 凸焊时,电极必须随着凸点的被压馈而迅速下降,凸
21、焊时,电极必须随着凸点的被压馈而迅速下降,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。凸焊机。5 5、电阻凸焊、电阻凸焊 多点凸焊时,如果焊接条件不多点凸焊时,如果焊接条件不适当,会引起凸点移位现象,并导适当,会引起凸点移位现象,并导致接头强度降低。实验证明,移位致接头强度降低。实验证明,移位是由电流通过时的电磁力引起的。是由电流通过时的电磁力引起的。 在实际焊接时,由于凸点高度不一致,上下电极平行在实际焊接时,由于凸点高度不一致,上下电极平行度差,一点固定一点移动要比两点同时移动的情况多。度差,一点固定一点移动要比两点同时移动的情况
22、多。 为了防止凸点移位,除在保证正常熔核的条件下,选为了防止凸点移位,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。多系统可动部分的质量,以及在导向部分采用滚动摩擦。多点凸焊时,为克服各凸点间的压力不均衡,可以采用附加点凸焊时,为克服各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的电极头的办法。预热脉冲或采用可转动的电极头的办法。凸焊的主要工艺参数是:电极压力
23、、焊接时间和焊接电流。凸焊的主要工艺参数是:电极压力、焊接时间和焊接电流。5.2 5.2 凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数电极压力电极压力气压值表现为电极压力,气压值一般气压值表现为电极压力,气压值一般 0.25MPa焊接时间焊接时间通过设备设定,一般通过设备设定,一般1012周波周波焊接电流焊接电流通过设备设定,一般通过设备设定,一般700013500A1 1、电极压力、电极压力 凸焊的电极压力取决于被焊金属的性能,凸点的尺寸和一凸焊的电极压力取决于被焊金属的性能,凸点的尺寸和一次焊成的凸点数量等。电极压力应足以在凸点达到焊接温度时次焊成的凸点数量等。电极压力应足以在凸点达到焊接温度时将其完全压
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