汽车车身焊接技术(讲课资料)

3.5、点焊工艺 （1）、焊点的一般要求 焊点直径 d 的确定： d=（5～ 6） （mm) 式中： δ —被焊件的厚度（mm) 例如：点焊0.8 ～1 mm厚度的钢板时，焊点直径可取4～ 6mm （2）、点焊规范参数及对焊接质量的影响 点焊主要规范参数: 焊接电流Iw 焊接压力Fw 通电时间tw 电极端面几何形状与尺寸等; 焊接过程各参数间不是孤立的变化,常常一个参数变化会引起另一个参数的变化, 而几个参数按一定要求组合会得到不同加热效果。一般来说： 焊接电流增大，发热量增加，熔核增大；焊接电流过大，产生飞溅； 焊接压力增大，接触面积增大，电阻和电流密度减小，发热量减小，散热增强， 总热量减少，焊接熔核尺寸减小； 通电时间增加，发热量增加，熔核增大；通电时间过长，产生飞溅； 电极端面尺寸增大，接触面积增大，电流密度减小，发热量减小，散热增强，总 热量减少，焊接熔核尺寸减小； 通常焊核直径d与电极工作表面直径ddj有如下关系： d=（0.9 ～1.4) ddj （3）、焊接规范选择应遵循的基本原则: A、材料的物理性能
汽车车身焊接工艺技术
汽车焊接工艺 （一）、车身装焊工艺 1、焊接工艺特点： 1.1、常用的焊接方法
车身制造中常用的焊接方法及典型应用实例
焊接方法 点焊 电 阻 焊 缝焊 单 点 焊 多 点 焊 悬挂式点焊机 固定式点焊机 压床式多点焊机 C 形多点焊机 悬挂式缝焊机 固定式缝焊机 典型应用实例 车身总成、侧围焊接总成 纵梁、凸焊螺母等 车门 车体焊接总成 车身顶盖流水槽 油箱总成 凸焊螺母、小支架 车架焊接总成、车体焊接总 成 白车顶盖前两侧接缝 厚料零部件 车身总成补焊 车身顶盖后角板 地板
焊点布置： 二层低炭钢点焊时的点距 一个焊件的厚度mm 1 2 3 最小点距mm 15 25 30 一般情况下，点距不能小于焊点直径的3倍。 4 40 6 60
焊点中心到板边的最小尺寸： 一个焊件的厚度mm 1 2 3 到板边最小距离mm 8 12 18
三层低炭钢点焊时的点距 一个焊件的厚度mm 1 2 3 最小点距mm 20 30 40
2.1.3、电阻焊的分类 按接头形式可分： 搭接电阻焊 对接电阻焊 搭接电阻焊又分： 点焊、缝焊、凸焊。 (1)、点焊的分类 A、按供电方向分： 不同形式的双面点焊图 单面点焊 双面点焊 B、按同时完成的焊点数分： 单点、双点、多点焊。 长安公司普遍使用的电阻焊形式： 双面单点焊，少数多点焊。 单面点焊 （2）、缝焊的分类 类似于连续点焊；是以旋转的滚盘状 电极代替点焊的柱状电极。所以缝焊实质 是由许多彼此互相重叠的焊点组成。 连续缝焊、断续缝焊和步进式缝焊等。 适应范围：要求气密性的焊缝，例如汽车油箱。
3.3、点焊时的加热
点焊焊接区的温度场是由加热与散热这两个过程共同作用的结果。 其热平衡方程式如下： Q=Q1+Q2 式中： Tº Q—电流产生的总热量 Q1—形成熔核的热量 Q2—损失的热量 有效热量Q1与焊接时间无关， 而损失热量Q2 t 随加热时间的增长而增加。因此，焊接时间越长， 完成焊接所需的总热量也越多。 焊接所需的平均热功率q，即单位时间内所产生的热量为： q= 平均功率越大，加热越快，焊接时间就短。因此可以得出结论如下 采用大功率焊机，焊接时间可以缩短，生产效率可以提高，这就是强规范 或硬规范焊接。采用小功率焊机，则因焊接电流小，必须延长焊接时间， 这就是所谓弱范，也叫软规范；如果焊机功率太小，尽管延长通电时间，
导电、导热性好的材料，选用焊接电流大、通电时间短的硬规范；易淬火材 料，则选用软规范； B、焊接过程中不应产生飞溅； C、产品结构与质量要求 大型薄壁结构焊接时，应采用硬规范，减少变形；刚性较大装配不良的结构， 则采用软规范； 例如：1+1mm厚度钢板点焊其硬规范如下： 电极压力：2.25（KN） 焊接时间：8 （周=0.16秒） 焊接电流：8.8 （KA） 熔核直径：5.8 （mm） 当一个工件中个别焊点出现1+1+1mm三层钢板点焊，大多数焊点为1+1mm两 层点焊时如何处理？ 一种方法是增加一把焊钳，专门另调规范参数点三层焊； 若场地不允许挂焊钳，可采用另一种方法：用点两层焊的焊钳，在三层焊点 处每个焊点分别重复焊两次，长安叫加重焊，可达到焊牢目的。 （4）、车身装配点焊的质量控制 A、焊件表面清理 焊件表面质量对焊接电流影响很大；油污、锈蚀、污物等减小焊接电流。 B、控制零件装配间隙 装配间隙过大会产生飞溅。 装配间隙要求(0.1 ～0.2) mm，一般不应大于（0.5 ～0.8) mm; C、点焊分流与焊点间距 点焊时，不经过焊接区，未参加形成焊点的那一部分电流叫分流。 分流对焊接质量的影响： 造成未焊透，焊核形状畸变等缺陷；
（3）、凸焊
凸焊是点焊的一种变型， 它是利用零件原有的Baidu Nhomakorabea使电流 集中的型面、倒角或预制的凸 点来作为焊接部位的。 凸焊主要用于将较小的零件 （如螺母、垫圈等）焊到较大的零件上。 对接电阻焊分类：（又称对焊） 对焊是电阻焊的另一大类， 它是把焊件整个接触面焊接在一起， 接头均为对接接头。 分为：电阻对焊和闪光对焊。 2.1.4、电阻焊的优缺点 电阻焊与其它焊接方法比较有一些显著优缺点： 优点： （1）、焊接质量好； （2）、生产率高； （3）、省材料，成本低； （4）、劳动条件好，不放出有害气体和强光；
破坏性检验： A:撕破或斜楔检验 用简单工具在现场对点焊工艺试片进行剥离、斜楔等，可获得焊点直径、强度 等大致印象，但不能得到较准确的性能数值。工厂常用斜楔方法检验焊点强度， 若确认合格，可将楔开的工件敲回再用，不合格，应重焊。
剥 离 法
斜 楔 法
B：低倍检验 工艺试片作低倍磨片腐蚀后，用10 ～ 20倍放大镜观察，可获得有关熔核直径、 焊透率等准确数值。 C：金相检验 通过焊点金相组织变化情况，有无过烧，晶粒粗大等，改进工艺获得最佳点 焊接头。 D：机械性能试验 点焊常用方法有：拉剪试验、拉伸试验、疲劳试验等。
3.2、点焊时的电阻 点焊时的总电阻： R=2Rjb+2Rb+RC 式中： Rjb —电极与焊件间的接触电阻（欧）； Rb—焊件内部电阻（欧）； RC—焊件与焊件间的接触电阻（欧）； 通常焊接电流Iw与通电时间tw都是选定的， 总电阻由接触电阻和焊件电阻组成，这两部分电阻在焊接过程中起着不 同的作用。 （1）接触电阻 接触电阻的形成： 任何零件表面都不是绝对光滑，从微观来看都是凹凸不平的。既使 两焊件在压力作用下互相压紧时，也不可能沿整个平面相接触，而只在 个别凸点上接触，放大来看如右图所示，当电流从这些凸点通过时，由 于导电面积突然减少，造成电流线弯曲与收缩，使带电粒子运动时的碰 撞和阻尼增强，从而形成 了接触电阻。 影响接触电阻大小的因素： 电极压力 表面状态 加热温度 电极压力的影响： 焊件间的接触状态
4 25
6 30
4 50
6 80
（5）、焊点质量 强度要求 单点最小拉剪载荷（F τ /N）与熔核直径要求 材料 10 钢 熔核直径 板厚（mm) 20 钢 （mm） 0.3 800 2.5+1 0.5 1450 3.0+1 0.8 3100 3.5+1 1.0 4000 4.0+1 1.5 8000 6.0+1 2.0 11000 7.0+1.5 2.5 15000 8.0+1.5 3.0 19000 9.0+1.5 焊点压痕深度要求：不超过板厚20% 焊点强度检验方法: 分为破坏性检验和无损检验两大类。
电极压力增大，电极间金属的弹性与塑性变形愈大,焊件表面的凸出 点被压溃，氧化膜也被破坏，使接触点的数量和面积都随之增加，因此 接触电阻就减小。如图所示：
R
F 焊件表面状态的影响：
焊件表面存在氧化物和污物时，尤其是导电性很低的氧化物时，会 严重阻碍电流的通过，因而接触电阻显著增加。
加热温度的影响：
焊接加热过程中，随着焊件温度的逐渐升高，接触点金属的压溃 强 度逐渐下降，接触点的面积和数目必然增加，接触电阻随之下降。
也只能徒然增加损失热量，无法建立必须的温度场，不能进行焊接。
因此，焊接一定厚度的焊件，焊机的功率必须足够大。长安固定式 点焊机一般功率为:100-200KVA，悬挂式点焊机一般为：160KVA。 3.4、点焊过程 点焊循环: 一个焊点形成的过程。 反映点焊循环中电极压力和焊接电流关系的图叫点焊循环图。 点焊循环由四个基本阶段组成： 预压阶段 F、I 焊接阶段 锻压阶段 休止阶段 t
长安汽车产品后碰撞横梁总成焊接流程图
(4）、车身装焊方式与生产率密切相关 小批量生产： 手工装焊方式，装焊夹具少，装焊工作在一 个或 少数几个工位完成； 大批量生产： 装焊工作是在具有定位迅速准确的装焊夹具 和完善的质量控制手段的自动化生产线上完成的， 有的自动线上还大量使用了焊接机器人，以适应 快的生产节奏和保证稳定的焊接质量。 2、 电阻焊 2.1、电阻焊及其特点 2.1.1、电阻焊概念（又称接触焊） 将置于两电极之间的工件加压，并在焊接处 通以电流，利用电流通过工件本身的电阻产生的 热量来加热而形成局部熔化，断电冷却时，在压 力继续作用下而形成牢固接头，这种工艺过程称为电阻焊。 2.1.2、电阻焊特点 （1）、利用电流通过工件焊接处的电阻而产生的热量对工件加热，即 热量不是来源于工件之外，而是内部热源。两电极间的次级电 压仅几伏，通过的电流达到上万安培。 （2）、整个焊接过程都是在压力作用下完成的，即必须施加压力。 （3）、在焊接处不需加任何填充材料，也不需任何保护剂。
接触电阻的作用： 在焊接开始瞬间对热量的产生有一定影响，在形成焊点的总热量中， 所占比重不大，（不超过10%）。 焊件与电极间的接触电阻 Rjb对焊接是不利的。 Rjb 大，容易使焊件 和电极间过热而降低电极寿命，甚至使电极和焊件接触面烧坏。因此焊 件和电极表面在焊前必须仔细清理，尽可能减少它们之间的接触电阻。 此外，电极必须具有良好的冷却条件，使此处热量能迅速导散。 （2）：焊件的内部电阻 焊件的内部电阻是形成焊点的主要热源。 焊件电阻Rb=ρτ δ /s (Ω ) 式中 δ 焊件厚度（mm) s 电极与焊件的接触面积（ mm2） ρτ 温度为T度时，焊件金属电阻系数（ Ω· mm) 影响焊件内部电阻的因素: 电极压力增大，焊件间接触面加大， Rb会减小。 温度增高时，材料压溃强度下降，使同一压力下接触点数目与面积 增加，电流线分布均匀，故Rb会降低。但温度增同的同时，焊接区金属 的电阻率ρ也增加，使Rb会略有增加。
电 弧 焊 气 焊 特 种 焊
凸焊 CO2 气体保护焊 氩弧焊 手工电弧焊 氧—乙炔焊 微弧等离子焊 激光焊
1.2、特点 （1）、电阻焊最多，占整个焊接工作量的60%以上，有的车身几 乎全部采用电阻焊，长安大约80%以上； （2）、必须使用多点定位、压紧的装焊夹具； (3）、车身焊接是由若干个小总成组焊成较大的总成，再由较大 的总成组焊成大总成，最后各大总成组焊成车身总成；
凸焊
对焊
（5）、操作简单容易实现机械化和自动化； 缺点： （1）、焊接设备费用较高，投资大； （2）、需要电力网供电功率大，一般电阻焊机的功率为几十甚至 几百千伏安； （3）、焊件的尺寸、形状和厚度受到设备的限制，厚度一般在2毫 米以下；长安公司焊件厚度一般为0.8mm ～ 1.2mm； 3、 点焊 3.1、点焊的热源及焊点形成 热量为： W=I2wRtw 式中： Iw—通过焊接区的平均电流值（安）； R—两电极间总电阻的平均值（欧）； tw—通过焊接电流的时间 （秒）；
无损检验：目视检验、X光检验、超声波检验、涡流检验和磁粉检验等。 点焊质量问题表 名称 质量问题 产生的可能原因 改进措施 熔核 未焊透或 电流小，通电时间短， 调整规范 尺寸 熔核尺寸小 电极压力过大 缺陷 电极接触面积过大 修整电极 表面清理不良 清理表面 焊透率过大 电流过大，通电时间过 调整规范 长，电极压力不足 电极冷却条件差 加强冷却，改换 导热好的电极材料 外部 焊点压痕过深 电极接触面过小 修整电极 缺陷 及表面过热 电流过大，通电时间过 调整规范 长，电极压力过大 电极冷却条件差 加强冷却 焊点表面粘损 电极材料选择不当 调换合适电极材料 电极端面倾斜 修整电极