汽车车身点焊基础理论

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汽车车身点焊基础理论
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2020/11/23
汽车车身点焊基础理论
目录
一、点焊理论基础知识 二、焊接设备组成及参数 三、点焊过程控制 四、点焊缺陷及原因分析 五、其他
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汽车车身点焊基础理论
一、点焊理论基础知识
什么叫做焊接? 焊接实质是通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物产生原子 (分子)间结合力而连接成一体的连接方法,被连接的两个物体( 构件、零件)可以是各种同类或不同类的金属、非金属(石墨、陶 瓷、玻璃、塑料等),也可以是一种金属与一种非金属。 焊接的分类
• 焊接阶 段
• 锻压阶 段
• 休止阶 段
焊接阶段:通电 加热、熔核形成的 阶段;
锻压阶段:又称冷却 结晶阶段。当建立起需要 的温度场,得到符合要求 的熔化核心与塑性环后, 便切断电流,熔核开始了 冷却结晶,电极继续加压 ,故称锻压阶段。
• 休止阶段: 升起电极移 动焊件,为 下一个焊点 进行准备。
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二、点焊理论
点焊设备组成部分及作用 ---供电系统:包括焊接变压器和焊机的 二次回路,主要作用是转换并传递点焊 时所需的电能。
---控制系统:功能是控制焊机的各系统 协调工作,共同完成焊接。
---加压机构:加压机构是使电极间产生 足够的压力,以满足焊接规范中对压力 的要求。常见的有脚踏式、马达凸轮式 、气压式和液压式。
当焊机功率不足,板材厚度大,变化困难或塑性温度区过窄,并 有易淬火组织时,就可以采用加热时间长、电流较小的软规范。
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二、焊接设备组成及参数
点焊设备分类 点焊设备根据工作方式等种类分为固定式、移动式或悬挂式点焊机,
具体有 溶接移动式点焊 固定式点焊 多点点焊 机械手自动点焊 轻型自动化点焊 凸焊
•原则上适用于单层板 厚下于3mm,总板厚 小于6mm的情况
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二、焊接设备组成及参数
根据上图中的参数我们可以知道,I和T都可以通过设定得到我们需 要的参数,但是电阻则是一个动态的值,我们了解一下点焊的电阻构 成。
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• 总电阻=接触电阻+焊件电 阻
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⑵电极材料:电极的主要材料一般使用(铜铬合金)
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二、焊接设备组成及参数
⑶点焊电极形状常用的点焊电极有(锥形)电极、平面电极、尖头电 极、(球面电极)、偏心电极、(帽状电极)
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•问与答 Q&A
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三、点焊过程控制
电极端面的修整,不仅是为确保电极端面的直径,而且是为清理 电极端面上脏物、污物 。
电极修磨的标准: 1)上下电极同心度 偏心控制在1.0mm以内 2)上下电极的重合度 在一端接触的情况下,另一端间隙控制在0.5mm 以内 3)电极工作端面的表面状态 电极端面应无针孔.裂纹.凹陷.变形.毛刺. 合金层等脏污 4)直径达到规范要求(具体可见作业指导书)。
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三、点焊过程控制
•3、撬检; • 是非破坏性焊接检验,是通过给焊核施以外力,使薄钢板从熔核的任一侧 剥离而不被剪切,所进行的薄钢板焊接质量的检查。
• 4、点焊设备的点检; • 主要作用是每班在使用时确认点焊设备是否正常工作,以按照规定的焊接 条件进行焊接,确保焊接质量。(具体项目见点焊设备点检表)
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二、焊接设备组成及参数
焊接过程中各参数并不是孤立的变化,常常变动一个参数会引起 另一个参数的变化,而几个参数按一定要求各自向不同方向变化,又 能调节出具备不同特点,获得不同加热效果的规范。
不同的IW和TW可配成以加热速度快慢为主要特点的不同规范:硬 规范和软规范。硬规范是电流大、时间短,加热速度很快,焊接区温度 分布陡,加热区窄,表面质量好,接头过热组织少,接头综合性能好, 生产率高。但因加热快,控制不当易出现飞溅等,所以须提高电极压 力。
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二、点焊缺陷及原因分析
板材之间飞溅 直接原因:预压时间短;焊接压力低;板材附着赃物;配合间隙差; 焊点接近板材边缘;焊枪动作滞后;焊接角度不垂直 间接原因:焊接电流高;电极对中性差;板材金属特性
板材表面飞溅(粘电极) 直接原因:预压时间短;焊接时间长;保持时间短;焊接压力低;冷 却不通畅;板材附着赃物;配合间隙差;焊枪动作滞后;焊接角度不 垂直;电极使用时间过长 间接原因:焊接电流高;电极对中性差;板材金属特性
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二、点焊缺陷及原因分析
3、焊接强度低 直接原因:焊接时间短;焊接压力高;焊接电流低;电极头部面积小
;电极头部面积大;冷却不通畅;配合间隙差;焊点相邻太近 间接原因:焊点接近板材边缘;板材金属特性;焊接角度不垂直
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二、点焊缺陷及原因分析
1、边焊 (EDGE WELD)
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•OK
•2级、3级点OK
•NOK
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二、点焊缺陷及原因分析
2、飞溅产生原因
• 1-塑性环 • 2-熔核核心 •加热过快,熔核核心增长速度 大过塑性环的增长速度,则产生 飞溅
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•a)熔化金属从焊件间溅出 •b)融化金属从焊件表面溅出
---冷却系统:保证点焊机正常工作,将 影响焊接质量的不利的热量散开,减少 不利影响。
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二、焊接设备组成及参数
点焊机对电极材料的要求有: ①在高温与高温下都有合适的导电、导热性。 ② 有足够的高温强度与硬度。 ③高温与高温下具有较高的抗氧化能力,并与焊件材料 形成合金倾向小。 ④加工制造方便,价格便宜。
•5、 焊接参数的跟踪; • 确认参数是否在生产过程中被更改而无相关记录,同时确认设备是否正常 工作。目前车间执行的是电流测量每季度一次,电极压力测试每半年一次。
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三、点焊过程控制
6、焊枪操作(垂直度)
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•问与答 Q&A
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•问与答 Q&A
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二、焊接设备组成及参数 •电阻点焊的3个参数:
1. 焊接电流 I 2. 焊接时间 T 3. 电极压力(R) 4. 电极断面形状和尺寸(R)
•电阻点焊的理论原理: • Q=I2Rt
•R 与电极帽打磨的大小、电极 压力、板材材质有关
内部电阻除与电极直径和焊件厚度有关外,还与 电极压力有关.当F增大时,焊件间接触面加大,内部 电阻会减小.
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二、焊接设备组成及参数
点焊焊接区的温度场是由加热与散热两个共同作用的结果.电流产 生的电阻热一方面用来加热金属,形成足够的融化核心,但同时也必须 不断补偿向周围物质传导、辐射的热损失,以形成动态平衡。热平衡 方式:
总热量Q = 形成熔核的热量Q1 + 损失的热量Q2
其中:有效热量Q1取决于金属的热物理性质及熔化金属量,Q1=( 10%~30%Q)
Q2包括通过电极传导的热量(=30%~50%Q)和通过工件传导的 热量(=20%Q),辐射到大气的只占到5%左右,可忽略。
由于有效Q1与焊接时间无关,而损失热量Q2则随加热时间的增长 而增长。因此时间越长,总热量需求也就越多,焊接热影响区也越大 。
•同时需减少焊件与电极的接触电阻。
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Leabharlann Baidu
• 压力越大,接触电阻越小
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二、焊接设备组成及参数
• 点焊时的 电流线
焊件电阻Rb
Rb=ρTδ/S (Ω)
ρT 各温度下的焊件电阻系数
S 电极与焊件的接触面积 δ 焊件厚度
焊件的内部电阻是形成焊点的主要热源。从右 图我们可以知道,电流不是直线形通过焊件的, 而且其分布并不是均匀的,他直接影响着焊件内 部电阻值。
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• 双面 焊
• 单面 汽车车焊身点焊基础理论
一、点焊理论基础知识
点焊的优缺点。 优点:
1.可以在短时间内焊接,所以效率高 2.不使用螺栓,焊条等所以可以减轻重量,成本低。 3.发热都集中在某个局部,被焊接材料很少发生热变形,焊接质量 好。 4.由于是自动焊接,任何人都可以进行焊接,不要求作业熟练. 5.劳动条件好,不放出有害气体和强光。 缺点 1.需要很大的焊接电流,焊接设备的电容变大. 2.焊接机价格偏高 3.被焊接材料的接触面(表面)状态易受影响. 4.不能从外观上判断接合状态,没有适当的非破坏检查法.
原理图 ▪ 将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 本身的电阻产生热量来加热而形成 局部融化,断电冷却时在压力继续 作用下而形成牢固接头。
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一、点焊理论基础知识
• 预压阶 段
• 预压阶段:从电极 开始加压到焊接电流 开始接通之前的阶段。 作用是使焊件的接处 有良好的接触,为焊 接电流顺利通过做好 必要的准备。
二、焊接设备组成及参数
• 零件件的接触状 态
•接触电阻
•由于任何零件都不是完全光滑的,从右图我们可 以看出微观下面是凹凸不平的。当电流从凸点通过 时,由于导电面积突然减小,造成电流弯曲与收缩, 使带电粒子运动时的碰撞和阻尼增强,从而形成接 触电阻。
•接触电阻仅在焊接开始瞬间对热量产生一定影响, 而在形成焊点的总热量中,其比重不超过10%。但 是其对焊点的形成非常重要:在焊接时焊件间接触 的金属首先被加热到较高问题,此处的电阻增加也 比较迅速,因此产生的热量会迅速增多。虽然接触 电阻消失,但是该处金属由于焊件金属的电阻热继 续作用而首先到达焊接问题,从而形成均匀分布在 接触两边的焊点。
点焊是目前车身中用得最多的焊接工艺,一般车身会有4-5000个焊点且 在车身碰撞吸能以及承受强度方面基本都是由点焊进行连接。但其检测 手段一直是个世界难题:无法进行大规模的检查焊接情况,外观不能有 效判断其是否为合格焊点,必须要进行破坏性和半破坏性检查。
在焊接生产中需注意如下几点:
1、点焊分流与间距; 2、电极的清洁; 3、撬检; 4、点焊设备的点检; 5、焊接参数的跟踪; 6、焊枪操作(垂直度)
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一、点焊理论基础知识
点焊的基本特点。 1)焊件间靠尺寸不大的熔核进行连接,熔核应均匀、对称的分布在 两焊件的贴合面上; 2)点焊具有大电流、短时间、压力状态下进行焊接的工艺特点; 3)点焊是热--机械(力)联合作用的焊接过程。 根据供电形式可分为单面焊接及双面焊
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一、点焊理论基础知识
汽车焊接基本方法: 点焊气保焊(MIG/MAG焊) 镙柱焊 氩弧焊 TIG焊 激光焊 凸焊
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一、点焊理论基础知识
什么叫点焊? 按照电极对要接合的材料进行
加压,在短时间内加以强大电流,由 当时的电阻发热来熔化接合的一种 焊接方法.热量遵循焦耳定律: Q=I2RT
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三、点焊过程控制
1、点焊分流与间距; 点焊时,不经过焊接区,未参加形成焊点的那一部分电流叫做分流电流,
简称分流。 危害:分流使焊接区电流密度降低,可能造成未焊透、焊核形状畸变,严
重时产生喷溅等缺陷。由于分流电流不稳定,使焊点质量也不稳定。 影响分流的主要因素:
焊点间距; 焊接顺序; 焊件表面状态; 电极与工件的非焊接区相接触; 焊件装配不良或装配过紧; 当两焊件为相同厚度时,因分路阻抗小于焊接电阻时,此时分流将大于焊 接处所通过的电流。 ⑶消除分流的方法: (1)选择合理的焊点距; (2)严格清理被焊工件表面; (3)注意焊接时的操作姿势,不要让焊枪碰到零件。
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三、点焊过程控制
• FORD车型焊点间距的推荐值(通用值,具体要求以工程图纸为准)。
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三、点焊过程控制
2、电极工作端面修锉目的 电极尖端形状与焊接质量有密切的关系,电极端面直径增大电流
密度就会降低;电极端面直径减少,电流密度就会增大,因此,把电 极端面直径维持在一定范围内能稳定焊接质量,由于连续焊接电极顶 端磨损,需要将磨损了的电极顶端进行修整复原称为电极修锉。
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