汽车车身焊接技术任务10

汽车车身焊接技术廖东波讲师任务十车身钣金件的切割学习内容与目标切割方法氧炔焰切割和等离子切割原理氧炔焰切割和等离子切割设备氧炔焰切割和等离子切割参数施工过程一、相关知识切割分类1机械切割2热切割㈠气体火焰切割㈡等离子弧切割㈢激光切割一、相关知识内容提要：1.机械切割下料的原理、特点及主要下料设备；2.气割的原理、特点、实现条件、影响气割的主要因素。钢板的剪裁（机械切割）㈠锯切锯切──是一种以切削的方法将各种型材和一定规格的钢板实施切断的加工方法。锯切的切口平滑、尺寸准确、精度高；但切割速度慢、效率低，只能切割在一定尺寸范围内较小截面的型材、管材、棒材或板材。所以在结构制造生产中应用较少。锯切又分为：有齿锯切；无齿锯切；砂轮锯切三种方式。钢板的剪裁（机械切割）无齿锯切──又称为线切割，它是以高速旋转磨擦生热来加热软化金属，同时以强力推进磨削而切断金属材料。属于小型型材精密切割。砂轮锯切──用厚为2.5～5mm的高强度砂轮片为切削刃具，高速旋转(可达5000r／min)，对金属进行快速磨削加工而切断金属。主要用于切断小截面的管材、棒材和小规格型材。钢板的剪裁（机械切割）㈡剪切(剪裁)⑴剪切原理在专用剪切机床上，通过剪刃对钢材的剪切部位施加一定的剪切力，使剪刃压入钢材表面，当其内产生的内应力达到和超过金属的抗剪强度时，便会使金属产生断裂和分离。⑵剪切特点切口光洁平齐质量高，操作方便条件好，节省人力效率高。钢板的剪裁（机械切割）⑶常用剪切设备及其应用范围①联合冲剪机──属多功能剪床，即可剪钢材，又可剪型材，还可进行冲孔。图3-17。在焊接结构生产中，主要用于冲孔和剪切中小型材。钢板的剪裁（机械切割）②圆盘剪切机（图3－18）主要用于剪切曲线形状的坯料和薄而长的板料。钢板的剪裁（机械切割）③振动剪床用于剪切4mm以下钢板的直线或曲线工件(包括圆孔)。图3-19。钢板的剪裁（机械切割）④龙门式剪切机（图3-14）钢板的剪裁（机械切割）★分类按刀刃装配位置不同分：平口剪板机(两刀刃上下平行)；斜口剪板机(两刀刃成一定角度)；按传动方式的不同分：机械传动剪板机(≤10mm);液压传动剪板机(＞10mm)。钢板的剪裁（机械切割）说明：这种剪切不是纯剪切，伴有弯曲，在剪断线近旁约有2～3mm的区域内因受挤压而产生变形,出现加工硬化现象。为保证加工质量，对于具有裂纹敏感性的材料，该硬化层应予以消除。钢板的剪裁（机械切割）★剪切力的计算斜剪：式中P—剪切力;S—被剪板厚;φ─上剪刀倾角;τ─钢板的极限剪应力。平剪:P＝S.L.τ式中L──板长。2tanSP钢板的剪裁（机械切割）已知剪切力，便可确定剪切板厚。由于材质不同，在同一剪切力下，所剪板厚有所不同，一般不锈钢为碳钢的1/3板厚。热切割㈠气体火焰切割(简称气割)⑴气割原理气割的实质是金属在氧中的燃烧过程。它利用可燃气体和氧气混合燃烧形成的预热火焰，将被切割金属材料加热到其燃烧温度，由于很多金属材料能在氧气中燃烧并放出大量的热，被加热到燃点的金属材料在高速喷射的氧气流作用下，就会发生剧烈燃烧，产生氧化物，放出热量，同时氧化物熔渣被氧气流从切口处吹掉，使金属分割开来，达到切割的目的。热切割气割过程包括三步：Ａ、火焰予热──使金属表面达到燃点；Ｂ、喷氧燃烧──氧化、放热(上部金属燃烧放出的热量加热下部金属到燃点)；Ｃ、吹除熔渣──金属分离。热切割⑵气割的特点设备简单、使用方便；切割速度快、生产效率高；成本低、适用范围广。可切割各种形状的金属零件，厚度达1000mm,可切碳钢、低合金钢；可用于毛坯，亦可用于开坡口或割孔。热切割⑶实现气割的条件气割不能用于所有金属的下料，是因为实现气割的金属应满足以下条件：①金属的燃点应低于其熔点；②燃烧后形成的金且流动性要好，粘度要小；③金属燃烧时应能放出大量的热，以预热下层金属是实现连续切割的条件；④金属应有较低的导热系数μ。热切割根据上述条件可以看出：a.低、中碳钢和普通低合金钢可用气割下料。但随着含碳量的增加，熔点↓，燃点↑，切割越难实现；随着含碳量的增加，切割边缘产生淬火裂纹的倾向性增加，所以要切割碳的质量分数高于0.7％的碳钢，须预热400～700℃；当碳的质量分数大于1%～1.2％时，无法气割。热切割b.铸铁含碳量较高，其熔点大大低于燃点且燃烧时产生的SiO2流动性很差。c.低锰、低铬钢可用气割下料，但应注意切口处淬硬倾向。d.铬的质量分数大于5％的钢、不锈钢、铜、铝及其合金通常不采用气割下料。热切割⑷气割用气体气割用气体可分为可燃性气体和助燃性气体两类。可燃性气体种类很多，如乙炔、氢、天然气、煤气、液化石油气等。气割时，究竟选用哪一种要根据以下因素决定：①气体燃烧热效率的高低；②经济性；③安全性；④储运的方便性。热切割⑸影响气割质量的主要因素①予热火焰；②切割氧；③切割速度；④割嘴与工件表面的间距H；⑤钢板初始温度t。热切割⑹气割方法与设备①手工气割（图3-21～3-22）热切割②机械切割——小车式直线气割机热切割②机械切割——摇臂仿形气割机热切割②机械切割——光电跟踪气割机②机械切割—数控气割机热气割等离子弧切割定义：借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的等离子弧进行切割的方法第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的形成等离子弧定义：通过外部拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩所形成的电弧。等离子弧是在钨极氩弧的基础上发展而来第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的形成自由电弧第一节等离子弧的形成及特性-----------------等离子弧的形成电极等离子气保护气拘束喷嘴气室保护气喷嘴工件小孔焊缝金属焊接方向拘束电弧压缩电弧第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的形成三种压缩机制：–机械压缩（壁压缩效应，前提）：拘束喷嘴的作用–热压缩（流体压缩效应，主要原因）：水冷喷嘴产生–磁压缩效应（必然存在）：电磁收缩力的作用第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的形成等离子弧的影响因素–电流–喷嘴孔径尺寸–等离子气种类及流量（H2、N2、Ar）第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的特性第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的特性TIG:10000-24000K104w/cm2PAW:24000-50000K105w/cm2第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的特性TIG:斑点热量是焊接的主导能量弧柱的传导辐射对于焊接是次要能量PAW:弧柱高速高温等离子体通过接触传导与辐射可能成为焊接的主要能量斑点热量降为次要能量第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的特性挺度好、冲击力大面积变化20%第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的特性第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧的特性第一节等离子弧的形成及特性-------等离子弧的类型及应用非转移型等离子弧（Non-transferredarc）：电极接电源的负极，喷嘴接电源正极，电弧在电极与喷嘴间产生。→图9－2a，P232转移型等离子弧（Transferredarc）：电极接电源的负极，工件接电源的正极，等离子弧在电极与工件间燃烧。→图9－2b，P232联合型等离子弧（混合型等离子弧）（Combinednon-transferredandtransferredarc）：两个独立的电源供电。→图9－2c，P232第一节等离子弧的形成及特性-------等离子弧的类型及应用第一节等离子弧的形成及特性-------等离子弧的类型及应用非转移型等离子弧（Non-transferredarc）：用于喷涂、焊接、切割薄金属转移型等离子弧（Transferredarc）：用于切割、焊接、堆焊联合型等离子弧（混合型等离子弧）（Combinednon-transferredandtransferredarc）：用于小电流、微束等离子弧焊接、粉末堆焊第一节等离子弧的形成及特性-------等离子弧的类型及应用第一节等离子弧的形成及特性-------等离子弧的类型及应用第一节等离子弧的形成及特性-------等离子弧的类型及应用第一节等离子弧的形成及特性-------------等离子弧发生器发生器分类（按用途）等离子弧焊枪等离子弧割枪等离子弧喷涂枪（一）等离子弧切割原理及特点1.切割原理：熔化2.特点:(1)切割速度快；(2)切口质量好；(3)适应性好：可切割高熔点非金属材料一、相关知识等离子弧切割有氮等离子弧切割、氧等离子弧切割、空气等离子弧切割、水下等离子弧切割等。离子气有N2、Ar-H2、N2-H2、空气以及氧气等。两种气体混合使用都比单一的气体好，其中尤以Ar-H2及N2-H2混合气切口质量最好；N2价格低廉，生产中用得较多。空气等离子弧切割：方便、成本低，在生产中已得到广泛的应用。适用于常用结构材料（钢、铝、铜、铸铁）的切割，切割30mm以下板材时比氧乙炔焰更具有优势，所以特别适合于30mm以下的碳钢、低合金钢的切割（更大厚度的这两种材料，氧－乙炔切割更有优势）。但空气等离子弧切割有强烈的氧化腐蚀，应用纯锆或纯铪电极（此时也可采用氧作离子气，但电极烧损更严重），也可采用复合式空气等离子弧切割。等离子弧切割时电流采用正接极性，切割金属时采用转移弧。60A以下手工切割常用无维弧电弧结构，60A以上手工割枪常采用有维弧结构割枪；切割薄金属板材时，可采用微束等离子弧来获得更窄的割口。（二）等离子弧切割设备与等离子弧焊接设备大致相同，由电源、控制系统、割枪、供气和供水系统等组成，其中空气等离子弧切割机（LGK系列）应用最广泛。电源：等离子弧切割采用具有陡降或恒流外特性的直流电源。电源空载电压一般为切割时电弧电压的两倍，常用切割电源空载电压为150～400V。空气等离子弧切割一般要配用大于1.5kW的空气压缩机。逆变电源将是切割电源的发展方向。割枪：与焊枪相似，一般60A以下割枪多采用风冷结构，60A以上割枪多采用水冷结构。割枪中的电极可采用纯钨、钍钨、铈钨棒，也可采用镶嵌式电极。空气等离子弧切割时，采用镶嵌式锆或铪电极。控制系统能提前供气和滞后停气采用高频引弧，在等离子弧引燃后高频振荡器应能自动断开。离子气流有递增过程。无冷却水时应不能启动。若切割过程中断水，切割机能自动停止。在切割结束或切割断弧时，控制线路能自动断开。气路和水路系统一、相关知识等离子切割工艺参数气体流量：过小、过大都不好切割电流和切割电压：电流电压决定了电弧功率、但过大：切口宽、粗切割速度：保证切透前提下尽可能最快喷嘴高度工艺参数：包括电流、电压、切割速度、气体流量、喷嘴距工件高度等。理论上，有很多的参数会影响到切割的效果。但在实际生产中，尤其是采用空气等离子弧切割时，这些参数或因素很多是不好变更的，所以，通常仅需注意以下几个可变的项目：（1）切割电流、电压（2）切割速度（3）喷嘴高度（4）气压（一）切割工艺参数的选择对于确定厚度的板材，切割电流越大，则切割速度越快。高切割速度使切口变窄、热影响区减小。应尽可能选择大的切割速度。切割大厚度工件时，提高切割电压更为有效。建议：(1)常用结构材料用空气等离子弧切割，不考虑用其它气体；(2)大厚度板材的批量切割，宜用（数控）自动等离子弧的水下切割（水再压缩等离子弧切割）。喷嘴高度一般为6~8mm，空气等离子弧切割所需高度略小，正常切割时一般为2~5mm。空气等离子切割时还可以将喷嘴与工件接触，即喷嘴贴着工件表面滑动，这种切割方式称接触切割或笔式切割，切割厚度约为正常切割时的一半。（二）提高切割质量的途径良好的切割质量应该是切口面光洁、切口窄，切口上部呈直角且无熔化圆角，切口下部无毛刺（熔瘤）。为实现上述质量要求，应注意下面几点。1．切口宽度和平直度2．切口毛刺的消除3．避免产生双弧4．大厚度工件的切割等离子