钣金焊接铆接

第一节、钣金基础常识
当今社会,钣金业的发展非常迅速,所以应该了解一下钣金加工的基本常识.
一.材料的选定.钣金加工一般用到的材料有冷轧板（SPCC）、镀锌板（SECC）、铜板、铝板、不锈钢板、铝材等.其作用各不相同.至于如何选用,一般需从其用途及成本上来考虑.
1.冷轧板.简称SPCC,用于表面处理是电镀五彩锌或烤漆件使用.
2.镀锌板.简称SECC,用于表面处理是烤漆件使用.在无特别要求下,一般选用SPCC,可减少成本.
3.铜板.一般用于镀镍或镀铬件使用,有时不作处理.跟据客户要求而定.
4.铝板.一般用于表面处理是铬酸盐或氧化件使用.
5.不锈钢板.分镜面不锈钢和雾面不锈钢,它不需要做任何处理.
6.铝型材.一般用于表面处理是铬酸盐或氧化件使用.主要起支撑或连接作用,大量用于各种插箱中.
二．钣金加工的工艺流程.对于任何一个钣金件来说,它都有一定的加工过程,也就是所谓的工艺流程.随着钣金件结构的差异,工艺流程可能各不相同,但总的不超过以下几点.
1.设计并绘出其钣金件的零件图,又叫三视图.其作用是用图纸方式将其钣金件的结构表达出来.
2.绘制展开图.也就是将一结构复杂的零件展开成一个平板件.
3.下料.下料的方式有很多种,主要有以下几种方式:
a．?剪床下料.是利用剪床剪出展开图的外形长宽尺寸.若有冲孔、切角的，再转冲床结合模具冲孔、切角成形.
b．?冲床下料.是利用冲床分一步或多步在板材上将零件展开后的平板件结构冲制成形.其优点是耗费工时短,效率高,可减少加工成本,在批量生产时经常用到.
c．?NC数控下料.NC下料时首先要编写数控加工程序.就是利用编程软件,将绘制的展开图编写成NC数控加工机床可识别的程序.让其跟据这些程序一步一步的在一块铁板上,将其平板件的结构形状冲制出来. d．?激光下料.是利用激光切割方式,在一块铁板上将其平板件的结构形状切割出来.
4.翻边攻丝.翻边又叫抽孔,就是在一个较小的基孔上抽成一个稍大的孔,再在抽孔上攻丝.这样做可增加其强度,避免滑牙.一般用于板厚比较薄的钣金加工.当板厚较大时,如2.0、2.5等以上的板厚,我们便可直接攻丝,无须翻边.
5.冲床加工.一般冲床加工的有冲孔切角、冲孔落料、冲凸包、冲撕裂、抽孔等加工方式,以达到加工目的.其加工需要有相应的模具来完成操作.冲凸包的有凸包模,冲撕裂的有撕裂成形模等.
6.压铆.压铆就本厂而言,经常用到的有压铆螺柱、压铆螺母、压铆螺钉等,其压铆方式一般通过冲床或液压压铆机来完成操作,将其铆接到钣金件上.
7.折弯.折弯就是将2D的平板件,折成3D的零件.其加工需要有折床及相应的折弯模具来完成操作.它也有一定的折弯顺序,其原则是对下一刀不产生干涉的先折,会产生干涉的后折.
8.焊接.焊接就是将多个零件组焊在一起,达到加工的目的或是单个零件边缝焊接,以增加其强度.其加工方一般有以下几种:CO2气体保护焊、氩弧焊、点焊、机器人焊接等.这些焊接方式的选用是根据实际要求和材质而定.一般来说CO2气体保护焊用于铁板类焊接;氩弧焊用于铝板类焊接；机器人焊接主要是在料件较大和焊缝较长时使用.如
机柜类焊接,可采用机器人焊接,可节省很多任务时,提高工作效率和焊接质量.
9.表面处理.表面处理一般有磷化皮膜、电镀五彩锌、铬酸盐、烤漆、氧化等.磷化皮膜一般用于冷轧板和电解板类,其作用主要是在料件表上镀上一层保护膜,防止氧化；再来就是可增强其烤漆的附着力.电镀五彩锌一般用冷轧板类表面处理;铬酸盐、氧化一般用于铝板及铝型材类表面处理;其具体表面处理方式的选用，是根据客户的要求而定.
10.组装.所谓组装就是将多个零件或组件按照一定的方式组立在一起，使之成为一个完整的料品。

其中需注意的就是对料件的保护,不可划碰伤.组装是一个料品完成的最后一步,若料件因划碰伤而无法使用,需返工重做,会浪费很多的加工工时,增加料品的成本.因此要特别注意对料件的保护.
一.钣金所用材料
常用材料有:冷轧板SPCC、电解板SECC、普通铝板及铝合金板AL3003-H14、AL5052-H32,不锈钢板、花纹板SGEC.最近开发的新材料:镀铝锌钢板.
二.钣金加工方法
1.下料方法???下料是将厚材料按需要切成坏料,钣金下料的方法很多.按机床的类型和工作原理可分为剪切、铣切、冲切、氧气切割和激光切割.我司主要采用剪切、冲切及激光切割（LASER）
1.1剪切????主要是用剪床剪裁直线边缘的板料,要求保证剪切表面的直线度和平行度.并尽量减少板材扭曲.
1.2冲切下料?????主要利用数控冲床或普通冲床及落料模进行下料.
1.3激光切割??????利用激光切割设备对板材进行连续切割,它的特点是效率高、精度高.
2.手工成形
随着生产的不断发展的技术进步,绝大多数的成形工艺是在机器上完成的.手工方法往往作为补充加工或修整工作.但在单件生产情况下,或一些形状比较复杂的零件,仍离不开手工操作及加工.手工成形主要是利用一些简单的胎型、靠模和各种各样的工夹具来完成.手工成型主要采取以下方法:弯曲、放边、收边、拔缘、拱曲、卷边、缝的校正.
3.工模具成形
工模具成形是利用冲床、折床等机器及各种各样的模具来完成板料的成型.可分为:弯曲、拉延、局部成型和翻边、缩口、缩颈、扩口和胀形、成形、拉弯成形、旋压成形和校平.我司主要采用弯曲（折弯）、校平或成形等工艺.
弯曲(折弯)是钣金加工的主要方法之一.
三.钣金联接方法
钣金联接主工采用焊接、螺纹联接、铆接和粘接.我司采用的联接方式:焊接、螺纹联接和铆接.
1.焊接???是对焊件进行局部或整体加热或使焊件产生塑性变形，或加热与塑性变形同时进行,实现永久连接的工艺方法.可分为:手工电弧焊、气体保护电弧焊、激光焊、气焊、段焊和接触焊.我司主工采用气体保护焊和接触焊.
1.1气体保护电弧焊????在进行气体保护电弧焊时,电极电弧区及焊接熔池都处在保护气体的保护下.采用氩气保护焊缝表面没有氧化物及夹杂物.可以在任何空间位置施焊,可以用肉眼观察焊缝的成形过程并进行调整?????生产效率高.二氧气体保护焊则成本相当低.
1.2接触焊
接触焊是瞬时加热连接部位在熔化状态或非熔化状态下对被焊件加压形成焊接接头的焊接方法.它可分为对焊、点焊和缝焊.
2.螺纹联接
螺纹联接具有安装
容易、拆卸方便、操作简单等优点,常用于可拆的钢结构连接.它可分为螺钉联接和螺栓联接.
3.铆接
??铆接是用铆钉将金属结构的零件或组合件连接在一起的方法，铆钉种类较多，我司常用的铆钉有封闭形圆头抽芯铆钉、封闭形沉头抽芯铆钉及开口型圆头抽芯铆钉、开口型沉头抽芯铆钉。

??铆钉长度可根据以下公式计算：
L=0.8d+1.1t
d:铆钉直径
t：板厚
4.粘接
用粘接剂将所需连接件粘接在一起的一种连接方法。

四.钣金表面处理方式
1．?拉丝
2．?喷砂
3．?烤漆、喷粉、主要技术指标：光泽度、膜厚和色差
4．?电镀：主要镀五彩锌、白锌、黑锌、镀铬
5．?抛光
6．?氧化
五.钣金加工主要设备
1.下料设备：普通剪床、数控剪床、激光切割机、数控冲床
2.成形设备：普通冲床、网孔机、折床和数控折床。

3.焊接设备：氩弧焊机、二氧化碳保护焊机、点焊机、机器人焊机。

4.表面处理设备：拉丝机、喷沙机、抛光机、电镀槽、氧化槽烤漆线
5.调形设备：校平机
板料矫正典型的典型操作
常见钣金展开图的画法
第二节、焊接
一、焊接
???通过适当的物理一化学过程（加热、加压或两者并用），在两个分离的固态物体间产生原子（分子）结合力，使其连成一体的方法。

???两个被焊物体（焊件）可以是金属或非金属（石墨、陶瓷、玻璃、塑料），可以是同种也可以是异种材料，或金属—非金属材料。

二、发展及方向?
1、焊接过程的自动化，焊接机器人的应用；
2、高效、节能的焊接技术，如逆变技术在焊接设备中应用，药芯焊丝的推广使用；
3、环保技术推广：无铅钎料研制、低尘焊条、焊接丝自动无损检测技术的使用、焊丝镀铜工艺改进等；
4、复杂使用环境中焊接结构件的制造：大型、超大型、构件、高压及辐射条件下使用的压力容器等；
5、精密焊接及焊接成形技术；
6、焊接工程控制系统的智能化（模糊控制、神经网络控制及焊接专家系统），焊接生产系统柔性化（智能焊接机器人）及综合集成；
7、不断向材料加工其它领域拓展，如材料切刻、表面改性：堆焊、喷涂等。

三、方法分类?
根据焊件（母材）是否熔化可将现今的焊接方法分为三大类：熔焊、压焊和钎焊。

?一）熔焊（熔化焊）：利用电能、化学能等热源，将待焊处局部母材加热至熔化（不加压），冷却结晶后熔为一体形成焊缝的方法。

属于液相焊接。

根据热源能量来源又可细分为：
1）气焊：可燃性气体与氧气燃烧产生化学能作热源；
2）电弧焊：空气放电形成电弧将电能→热能，中心温度可达5000K；3）电阻焊：电阻热作为热源；
4）等离子弧焊：将高温、高电离度、高能量密度的离子弧作热源。

弧柱温度高达上万度，能量更集中，效率更高，适用于终焊；
5）电子束焊：利用加速聚焦的电子束轰击焊接缝产生的热量，适用于终焊；
6）激光焊：利用聚焦的激光轰击焊接缝，动能→热能产生的热量，适用于终焊；
???首选投资少，可任意选择焊位置的手工或自动、半自动电弧焊，对于铝、钛、镁或要求焊缝接头质量高的要采用气体保护焊，电阻焊仅限于装配线上应用。

?二）压焊：焊接过程需对焊件加压（加热或不加热）以完成焊接的方法。

加压使焊件接头处发生塑变，两界面接近至原子间可作用到的距离，达到原子间接合，形成两焊件连成一体的接头。

加热为了焊件接头更易产生塑变。

特适于异种材料的连接材料连接
?三）钎焊：熔点低于母材的金属钎料，在介于钎料熔点与母材熔点的
温度下熔融后，润湿母材，填充接头缝隙，并与母材相互扩散实现连接。

属于液—固相焊接。

钎料决定了钎焊焊缝化学成分。

常用于异种材料的连接。

四、焊接材料
焊接材料——焊条、焊丝、焊剂、电极、气体等，其中焊条、焊丝对焊缝化学成分、组织性能起着重要影响。

一）焊条：
1、组成：药皮与焊芯两部份。

药皮内含造气剂、造渣剂、合金料、粘结剂。

焊芯由焊接材料专用钢制成，硫、磷控制更严。

2、作用：作为电弧的一个电极（焊件为另一极），在熔化电极中填充金属。

其中，药皮的作用：①通过造气、造渣过程，保持熔滴、熔池与电弧周围空气隔绝，防止空气中氮的侵入。

②通过一系列冶金反应，：脱氧、脱硫、脱磷、去氢将它们的含量控制在合理范围，保证焊缝良好的力性。

③调整药皮内合金粉种类与含量，既可补充焊接过程有益合金元素的烧损，保证焊缝金属的化学成分，又可获得某种特殊性能（耐磨、耐蚀性能）。

④加入某些材料，改善焊接工艺性能：电弧稳定性，焊缝成形，脱渣性等。

3、分类
1）按用途分：结构钢焊条、不锈钢焊条、耐热钢焊条、低温钢焊条、铜及铜合金焊条、镍及其合金焊条、铸铁焊条、堆焊焊条等。

2）按直径分：φ2.0mm,φ2.5mm,φ3.2mm,φ4.0mm,φ5.0mm>φ5.0mm 3）按焊条药皮类型分：钛型、钛钙型、低氢型等。

4）按焊条熔渣性质分：酸性：钛型、钛钙型、良好的脱渣焊缝成形性；碱性：有低氢型。

焊缝金属的韧性、抗冷脆，热脆性能较优。

4、选择原则——焊接结构质量与运行质量的保证
1）低碳、低合金结构钢
①等强度原则：焊条与母材金属的抗拉强度σb属同一等级。

②结构重要性：重要结构（受力焊缝）、室外运行结构选用力性优的碱性焊条，室内结构选用酸性焊条。

③施工条件：室外施工选用碱性焊条，室内施工选用工艺性优，酸性焊条。

部份碱性条仅能用直流电；酸性焊条及另部份碱性可交、直流两用。

2）低碳低合金高强结构钢用焊条，其熔敷金属的σb应低于母材料金属σb一个等级。

3）不锈钢及焊后热处理材料：焊条金属成分应同于母材金属。

二）焊丝：实芯焊丝，药皮焊丝
1、实芯焊丝——选用自动、半自动电弧焊（CO2气体保护，埋弧焊）1）组成：低碳及合金钢
2）作用：单独采用气体保护或渣保护
3）分类：H08，H10，H12，H13，H14系列
4）注意事项：
为保证焊缝金属化学成分与性能，应注意：保护介质（埋弧焊剂）、母材、焊丝三者合理匹配。

2、药芯焊丝—低碳钢带外皮、芯部药粉轧制、拔制而成。

为新一代焊接材料。

1）优点：①适于各种自动、半自动焊接方法。

②高效、节能、环保、综合成本低。

③焊接工艺性能优，焊缝成分易调整适于强度级别高钢种。

2）分类：用保护介质和不外加介质的自保护药芯焊丝两种
据保护介质可分为：CO2、氩气、混合气保护与埋弧焊用药芯焊丝。

3）注意事项：焊丝，保护介质，被焊母材，施工条件间匹配问题。

五、焊接设备
???焊接设备包括焊机（摄像：手工电弧焊机、埋弧自动焊机）和装夹移动工件的辅助装置。

焊机——完成各种焊接工艺操作的专用设备。

1.内含：电源、控制箱、焊接机头或焊枪。

2.种类：有电弧焊机、电阻焊机、摩擦焊机、超声波焊机、激光焊机
3.基本要求：以电弧焊电源为例
①具有一定空载电压，但不高于100V；
②具有一定的外特性即稳定状态下电源输出电流与电压间，下降，平特，上翘特性；
③具有适当的短路电流；
④能方便地调节焊接电流、电压等焊接按规范参数；
⑤应有良好的动态品质：即供给的电流、电压能随焊接负载改变而迅速改变；
六、焊接工艺
???焊接工艺包括焊前准备、材料选用、焊接方法、焊接参数选定、操作要求等。

?一）原则：???
???焊件制造的性能：扬长避短，发挥选用材料、加工方法的优势，保证质量。

???焊件的使用性能：有效地控制制造过程影响因素，保证质量。

?二）材料的焊接性：
???材料对焊接加工的适应性，或指在一定焊接工艺条件下获得优质焊接头的难易程度，或在限定的施工条件下焊接成符合设计要求的构件并满足服役要求的能力。

（一）影响因素：材料、焊接方法、构件类型、使用要求，其中材料为最主要因素。

（二）材料的焊接性：只有少数金材适应焊接加工，如铁、镍、铝、铜、钛及合金。

其中低碳钢，低合金结构钢具良好焊接性。

（Ce）碳含量≤0.4%，良好焊接性，Ce≥0.6%难焊。

焊接接头构成如图。

优质焊接接头是良好焊接性体现。

影响接头性能的薄弱环节是熔合区或热影响区粗晶部分。

影响因素，内因是材料本身化学成分，组织状态。

外因是焊接方法，规范确定。

因此材料设计时就应控制好材料化学成分，冶炼轧制过程的组织状态及严禁格控制有害元素，氧、氢、氮、硫、磷等。

低合金结构钢碳含量的选择：
?三）焊接方法、规范参数的选择
（一）原则：利用各方法的优点，扬长避短。

见“方法分类”。

（二）焊接规范参数——焊接条件与参数
1．焊接条件：板厚，接头形式，坡口形状，尺寸，约束状态，环境
温度，湿度等。

2．焊接参数：焊接电流，电弧电压、速度，顺序等。

七、焊接质量及控制
?一）焊接质量——接头质量与焊件结构质量。

?二）常见缺陷：裂纹、气孔、夹渣、未熔合与未焊透、形状缺陷及其它。

①裂纹：焊接应力及其它致脆因素造成。

可产生在焊缝及两侧热影响区，表面或内部出现，一经发现须铲除重焊。

（如图）
②气孔：熔池中气体在金属凝固前未能及时逸出，残留在焊缝金属中。

③夹渣：残留在焊缝中的熔渣。

④未熔合、未焊透。

发生在母材与焊道或焊道间或接头根部。

⑤形状缺陷：有咬边、焊瘤、烧穿、焊缝尺寸，表面质量不符、电弧擦伤、飞溅及其他。

⑥变形：纵横缩短、角变形、字曲波张、扭曲变形等。

?三）措施——焊接工艺参数选择、焊前准备、正当的操作、质量检验。

?四）质量检验：应在焊前、施焊过程、焊后分别进行。

1．焊前检验：母材、焊材质量、焊接设备、接坡口的制备、接头表面清理、组装焊接工艺文件，焊工技术等。

2．施焊过程检验：为及时发现及减少缺陷发生，检验内容有，焊接工艺及参数，予热及焊后热处理工艺，焊接设备运行状态，焊接结构与焊缝尺寸是否符合要求。

3．焊后检验：根据产品技术要求对工件逐项进行，不符合的应分析原因提出措施及时返修。

检验包括外观尺寸，内缺陷（X 、γ射线探伤等）。

八、焊接安全性
一）预防弧光照时，触电、烫伤、有害气体。

二）防火、防爆。

第三节、铆接
铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成的联接方式。

其联接部分称为铆缝。

铆接工艺分冷铆和热铆：
热铆接----直径d ≥12mm 的钢制铆钉；
冷铆接----直径d ＜12mm 的钢制铆钉、塑性较好的有色金属及其合金制成的铆钉。

特点：
铆缝的结构分类：
分
类 按接头型
式分
双排 按铆缝性
能分 --满足强度要求 --满足强度和紧密性要求 --满足紧密性要求的。

搭接缝 单盖板对接缝 双盖板对接缝 按铆钉排数分
单排 多排 强固铆缝 强密铆缝 紧密铆缝
工艺设备简单;
工艺过程比较容易控制，质量稳定;
铆接结构抗振、耐冲击，联接牢固可靠。

因此，在承受严重冲击和振动载荷的金属结构的联接中，如桥梁、建筑、造船、重型机械及飞机制造等工业部门中得到应用。