汽车焊接新技术概述

汽车焊接技术概述
电阻焊的缺点：
（1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量 只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检 查，以及靠各种监控技术来保证。
（2）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重 量，且因在两板焊接熔核周围形成夹角，致 使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。
（3）设备功率大，机械化、自动化程度较高，使 设备成本较高、维修较困难，并且常用的大 功率单相交流焊机不利于电网的平衡运行。
第一讲 汽车焊接新技术
2009.06.18
主要内容
汽车焊接技术概述
电阻焊、电弧焊和特种焊
焊接机器人、焊接数值模拟、车身焊装工 艺的虚拟设计及焊接新材料
汽车制造中的焊接新技术
高效节能的电阻焊、气体保护焊、激光焊接、 激光-电弧复合焊接等
汽车制造业中焊接的发展趋势
第一节 汽车焊接技术概述
电阻焊(resistance welding)
闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源， 使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加 热这些接触点，在大电流作用下，产生闪光，使 端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到 预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的 方法。
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闪光对焊的接头质量比电 阻焊好，焊缝力学性能与 母材相当，而且焊前不需 要清理接头的预焊表面。 闪光对焊常用于重要焊件 的焊接。可焊同种金属， 也可焊异种金属；可焊 0.01mm的金属丝，也可焊 20000mm的金属棒和型材 。 在汽车中对焊主要用于 钢圈、排进气阀杆等
相对传统熔焊，摩擦焊优势： （1）焊接接头质量高——能达到焊缝强度
与基体材料等强度； （2）焊接效率高、质量稳定、一致性好； （3）可实现异种材料焊接等。
摩擦焊技术经过长年的发展，已经发展出很 多种类：包括惯性摩擦焊、径向摩擦焊、线 性摩擦焊、轨道摩擦焊、搅拌摩擦焊等。
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搅拌摩擦焊（FSW）:
对焊过程示意图
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电阻焊的优点：
（1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金 属
与空气隔绝，冶金过程简单。 （2）加热时间短，热量集中，故热影响区小， 变
形与应力也小，通常在焊后不必安排校正 和
热处理工序。 （3）不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、 乙
炔、氢等焊接材料，焊接成本低。 （4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改 善
在汽车制造中应用：汽车车身焊装, 包括 车身底板、侧围、车架、车顶、车门及车 身总成等部分的焊装。据统计, 每辆汽车 车身上约有5000多个电阻点焊焊点。
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点焊过程
点焊机
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点焊的工艺过程： （1）预压，保证工件接触良好 （2）通电，使焊接处形成熔核及塑性环 （3）断电锻压，使熔核在压力继续作
电阻焊(又称压力焊)是一种常用的焊接方法 ,它是利用电流直接流过工件本身及工件间 的接触面所产生的电阻热,使工件局部加热 到高塑性或熔化状态,同时加压而完成的焊 接过程
电阻焊主要特点：
（1）电压低, 电流大 (几千 ~ 几万A), 完成一 个焊接接头时间极短(0.01 ~几秒), 所以 生产率很高
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1991年英国焊接研究所发明, 是 一种在机械力和摩擦热作用下的 固相连接方法
如图，带特殊轴肩和针凸 的柱形搅拌头旋转着缓慢 插入被焊接工件，搅拌头 和被焊接材料之间的摩擦 剪切阻力产生了摩擦热， 使搅拌头邻近区域的材料 热塑化（焊接温度一般不 会达到和超过被焊接材料 的熔点），当搅拌头旋转 着向前移动时，热塑化的 金属材料从搅拌头的前沿 向后沿转移，并且在搅拌 头轴肩与工件表层摩擦产 热和锻压共同作用下，形 成致密固相连接接头。
压力容器等。
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▪ 特种焊（摩擦焊、电子束焊、激光焊、氧乙 炔焊和钎焊）
摩擦焊
传统定义：利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使 端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的 一种压焊方法。
现代定义：在压力作用下，通过待焊工件的摩擦界 面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性 提高、界面氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性流变 ，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态 焊接方法。
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摩擦焊通常由如下四个步骤构成： a、机械能转化为热能； b、材料塑性变形； c、热塑性下的锻压力； d、分子间扩散再结晶。
摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个 焊接过程中，待焊金属获得能量升高达到的 温度并没有达到其熔点，即金属是在热塑性 状态下实现的类锻态固相连接。
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（2）焊接时加热、加压同时进行, 接头在 压力下焊合
（3）焊接时不需要填充金属及焊药
电阻焊的焊接 (按接头形状不同
) （1）点焊 （2）缝焊(滚焊) （3）凸焊 （4）对焊
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点焊
点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在 两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金 属，形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用 于薄板焊接。
用下冷却结晶，形成组织致密、无 缩孔、裂纹的焊点。
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缝焊
缝焊的过程与点焊相似，只是以旋转的圆 盘状滚轮电极代替柱状电极，将焊件装配 成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之 间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送 电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。
在汽车生产中主要用于密封性焊接或缝点 焊工件。如油箱、机油盘、消声器、减震 器封头、车身顶盖雨檐等
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凸焊
凸焊是点焊的一种特殊形式，其利用零件原 有的型面倒角、底面或者预制的凸点作为上 下两工件的接触面，施加压力并通电流，达 到在凸点处焊合的一种电阻焊方法。凸焊时 ，一次可在接头处形成一个或多个熔核。
在汽车生产中主要用于车身零部件、减震器 阀杆、制动蹄等。
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对焊
电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧 密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电 并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊主 要用于截面简单、直径或边长小于20mm和强度要 求不太高的焊件。
பைடு நூலகம்车焊接技术概述
▪ 电弧焊（CO2气体保护焊、氩弧焊、焊条 电弧焊和埋弧焊等）
在汽车制造中的应用
（1）CO2气体保护电弧焊—车身蒙皮、车箱、 后桥、车架、横梁 后桥壳管、传动轴
、 液压缸等。
（2）氩弧焊—用于机油盘、铝合金零部件。 （3）焊条电弧焊—支架、车架、备胎架等厚板
零部件。 （4）埋弧焊—半桥套管、法兰、天然气汽车的