铝合金车身焊接(现代焊接技术)讲解

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汽车制造业长期以来广泛应用电阻点焊工 艺方法,在铝合金汽车制造业中,可采用经 过长期考验的生产流水线进行全面改造。目 前,有的汽车公司在制造过程中暂时采用了 非电阻点焊的连接工艺方法,但仍在投入一 定的人力、物力对铝合金电阻点焊技术进行 研究,以寻求突破。
下面就对铝合金汽车车身电阻电焊做一介 绍。
铝合金汽车车身焊接 工艺及设备
2021年4月14日星期三
内容
➢汽车轻量化背景 ➢汽车轻量化的趋势 ➢铝及铝合金在车身上的应用 ➢铝合金车身常用焊接技术 ➢铝合金汽车车身电阻电焊 ➢铝合金汽车车身电阻电焊工艺 ➢铝合金汽车车身电阻电焊设备 ➢结语
汽车轻量化背景
在世界能源危机不断加剧,可再生资源开发 利用受限的情况下,作为人类社会进步的支柱产 业——世界汽车工业发展正面临着三大问题:节 能、环保和安全,而汽车轻量化则是节油和降低 排放的重要方法和途径。
焊接规范参数与各种焊接质量间的关系是极为 复杂的,因而使焊接规范的选择有一定的难度。 表1和表2是推荐的点焊焊接规范的标准,实际使 用时还须通过实验来选择。
4、铝合金的电阻点焊焊后检验
为了保证点焊的质量,要制定并遵守正确的 焊接程序和焊接规范,在生产过程中,还要有 常规的检查程序。
剥离试验:焊接参数要周期性地进行检查, 用与工件相同材质和厚度的试样,像工件一样 进行焊接来核实焊机的调整是否正确。
➢因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、 焊接速度高的高效焊接方法。
汽车上的铝合金结构件都要求焊接,焊 缝要有良好的机械性能。铝合金的焊接方法 很多,须根据铝合金的牌号、焊件的用途和 工作环境、产品结构、生产条件以及焊接接 头质量要求等因素加以选择。常用的焊接方 法有:气焊、焊条电弧焊、脉冲氩弧焊、电 渣焊、铆接、等离子弧焊和激光焊等。近年 来,针对铝合金焊接的难点,一些新的焊接 工艺得到发展,如搅拌摩擦焊、激光—电弧 复合焊、电子束焊等。
通过上图很明显可以看出,在汽车轻量化的进 程中,中、高强钢,铝和铝合金以及镁和镁合金 等轻质金属及合金逐步取代钢板,钢带在汽车上 的应用,前者用量逐年增加,而后者用量则逐年 减少!使得汽车轻量化成效显著。
而在汽车车身轻量化上主要是铝、铝合金及中 高强钢的应用。下面就来看看铝及铝合金在车身 上的应用。
铝及铝合金在车身上的应用
ASF全铝合金车身
火车铝合金车身
铝比钢轻60%。仅在 汽车内外板上用铝台金来 代替传统钢板就可使整车 减重大约47%。承受同样 冲击,铝板比钢板多吸收 冲击能50%。
铝合金汽车也以其节 能降耗,利于环保,铝合 金零部件回收率高,安全 舒适,工序减少,装配效 率高,燃油效率高,相对 载重能力大等优点而倍受 青睐。
继续保持一段时间以保证 焊接质量;最后,撤去电 极压力,焊接循环结束。
由于电极发热,铝合金电 阻点焊过程中,电极需冷却。
3、铝合金的电阻点焊焊接规范
通常,点焊铝合金时,可以选择大电流、短时 间通电和施加高压的焊接规范,但为了进一步提 高焊接质量,还可以采用附加调节波峰和波谷的 电流波形。采用波峰电流的目的是尽量减小点焊 接头强度的波动、防止飞溅和减少粘电极现象。 波谷电流通常为衰减电流,硬铝系的可热处理强 化合金采用这种缓冷的方法,是为了防止焊核中 经常产生的缩孔和裂纹。实际应用中,还经常采 用比焊接压力大的预压力和顶锻压力的两级加压 方法,以控制点焊接头强度的波动和防止焊核内 部产生缺陷。
采用三相低频或三相整流式焊机焊接时的焊 接规范,包括焊接电流及其通电时间、衰减电流 及其通电时间、焊接压力、顶锻压力和延时加压 时间等许多参数。
另一方面,对于点焊时的拉伸剪切载荷、焊核 直径、压痕深度、内部缺陷、外部缺陷等有关电 阻点焊接头质量的很多事项,在各种技术管理要 求或标准中均作了规定。
目视:通过目视来确定电极粘连、表面烧熔 、裂纹、滑移和过大的压痕等缺陷,这是主要 的检查方法。还可用塞尺来确定板材的分离情 况。
破坏性试验:主要用于焊接现场准备和核 实。通过放大小于 倍的宏观检查来确定焊点 直径和焊透情况。
此外,射线可以检查内部缺陷,确定焊接 熔核的形状和尺寸,也能确定焊接结构;抗 拉、剪试验,可以用来确定焊接强度的定量 数值;对于焊点横截面的检查,通过对点焊 试样进行抛光、腐蚀并在较高放大倍数下进 行检查,以确定内部裂纹、气孔以及焊接组 织。在一般情况下,以上方法主要用来确定 建立焊接规范、设计点焊结构,而不是生产 试验方法。
1、焊前表面准备
具有均匀高强度和良好外貌的焊缝,取决 于工件之间均匀的表面电阻。多数应用中, 在点焊或缝焊铝合金以前,焊接的表面准备 是非常必要的,它一般是清除油类、污物或 标记,并减少和改善铝表面氧化膜的一致性 。表面准备大致可分为清洗和清除氧化膜两 道工序。
2、铝合金的电阻点焊过程
铝合金的电阻点焊过程如图所示。在一个焊接 接循环中,首先,将工件装配好并施加电极压力 ;然后,通以电流,由于电流流经工件时产生电 阻热,两工件间界面上的材料受热发生熔化形成 熔核源自文库一段时间后,撤去电流,熔核凝固形成焊 点实现连接,电极压力需
目前,汽车车身焊装线上的电阻点焊机 主要有悬挂式点焊机、点焊机器人和多点 焊机。
结语
汽车轻量化对于节省能源、保护环境、提 高安全都有着重要的现实意义,而铝合金材料 的应用则是解决该问题的有效途径之一。
目前,我国在轻质材料,如铝合金、镁合 金、钛合金、塑料、陶瓷等汽车新材料方面的 焊接技术与发达国家相比还有一定的差距。为 了保证焊接质量,提高民族汽车工业的竞争力 ,研究铝合金等材料的电阻点焊性能已经成了 非常迫切的任务。
铝合金汽车车身电阻电焊
电阻点焊: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,其主要用于薄板焊接。
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。
铝合金汽车车身电阻电焊工艺
汽车轻量化的趋势
汽车各个系统都具有轻量化的潜力
在整个车体中汽车车身是汽车重量最大 的部件,约占汽车总重量的30%。通过上图 我们也不难发现,汽车车身最具轻量化的潜 力,通过减轻车身重量来降低汽车自重具有 重要的意义,也是近几年来国内外研究的一 个热点。
所以汽车轻量化主要是汽车车身的轻量 化,汽车车身轻量化则又是汽车材料的轻量 化。
铝合金汽车车身电阻电焊设备
铝合金点焊时,应根据铝合金材料牌号 及焊件厚度选用点焊机。实用的点焊机有 单相交流式、电容器式、三相整流式和三 相低频式等,除单相交流式焊机外,都是 为了解决通过大电流时引起电源电压降低 的问题而研究出来的。如国产专用的点焊 机有DJ-300-1、DJ-600、DJ-1000型直流冲 击波点焊机。
研究表明,约75%的油耗与整车的质量有关, 降低汽车质量就可有效降低油耗及排放;汽车质 量每减少1000kg,油耗可降低6%~7%。特别是 近年来,在油价暴涨、供应紧张的形势下,用户 越来越关注汽车的油耗,高燃油经济性成为提升 汽车竞争力的重要因素。
因此,汽车轻量化是各国汽车产业设计、生产 的目的和目标。
铝合金车身常用焊接技术
➢铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成 形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结 构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减 轻50 %以上。
➢铝合金焊接有几大难点:①铝合金焊接接头软化严重,强 度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍;②铝合金 表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3其熔点为2060℃) ,这 就需要采用大功率密度的焊接工艺;③铝合金焊接容易产 生气孔;④铝合金焊接易产生热裂纹;⑤线膨胀系数大, 易产生焊接变形;⑥铝合金热导率大(约为钢的4倍),相 同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2~4倍。
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