焊装工程及工艺

焊装工程及工艺1海纳百川自强不息立己达人造福社会目录•1、汽车制造工艺简介•2、焊装同步工程•3、焊装工程开发及相关工艺2海纳百川自强不息立己达人造福社会工艺简介•在汽车制造工艺中四步：冲压-焊装-涂装-总装•冲压：将钣件按照设计要求，使用模具冲压成型；•焊接：按照设计要求，将各钣件焊接成白车身；•涂装：对白车身进行前处理、底漆、中底漆、面漆、罩光漆；•总装：将发动机等全部内外饰件装配到车身上，最后变成整车，整车经过各项指标检测合格后，即是商品车。3海纳百川自强不息立己达人造福社会4海纳百川自强不息立己达人造福社会同步工程5海纳百川自强不息立己达人造福社会6海纳百川自强不息立己达人造福社会7海纳百川自强不息立己达人造福社会8海纳百川自强不息立己达人造福社会焊装工程开发9海纳百川自强不息立己达人造福社会10海纳百川自强不息立己达人造福社会11海纳百川自强不息立己达人造福社会焊装工程开发阶段主要工艺工作：•1、标杆车车身结构参考分析Benchmark•2、焊装生产线的分析规划•3、车身数据工艺性分析校核•4、夹具开发（还有模具、检具、盛具开发）：设计、仿真模拟•5、焊接设备开发：设计、选型、仿真模拟•6、各项工艺文件编制•7、各项设备加工、安装、调试•8、车型试制（四个阶段）下面主要讲一些焊装工艺知识：12海纳百川自强不息立己达人造福社会Benchmark13海纳百川自强不息立己达人造福社会14海纳百川自强不息立己达人造福社会15海纳百川自强不息立己达人造福社会•工艺规划16海纳百川自强不息立己达人造福社会17车身数据工艺性校核：海纳百川自强不息立己达人造福社会18海纳百川自强不息立己达人造福社会19海纳百川自强不息立己达人造福社会20海纳百川自强不息立己达人造福社会21海纳百川自强不息立己达人造福社会•1、点焊焊接边宽度设置22海纳百川自强不息立己达人造福社会•2、焊接分总成结构形状要求防止零件存储、输送变形（防止开口形状的出现、防止较长的悬臂出现等等）23海纳百川自强不息立己达人造福社会•3、焊接结构空间过小问题避免焊钳操作空间过小，焊钳容易碰伤钣金件。24海纳百川自强不息立己达人造福社会•4、标准件焊接分析要素（1）在同一个总成上应用的焊接标准件尽可能统一，如固点焊或螺柱焊同时有M5和M6的螺母或螺栓。（2）标准件焊接空间不足。25海纳百川自强不息立己达人造福社会•5、焊接搭接边厚度问题26海纳百川自强不息立己达人造福社会夹具开发•三个方向可调•主辅线不同的定位精度要求•对称零件防错的设计•主定位销圆销，副定位销菱形销、椭圆销•定位孔所在面为平面，不能是曲面•块的厚度高度尽量标准化•尽量不选择复杂曲面做支撑定位面•人机工程•外观焊点尽量加铜板•尽量不选择螺母孔作为定位孔•小的不规则零件可考虑加磁铁27海纳百川自强不息立己达人造福社会28海纳百川自强不息立己达人造福社会焊接设备开发常用焊接方法：29序号焊接方法分类应用范围1电阻焊点焊悬挂式点焊车身分总成机器人点焊车身分总成固定点焊车身小型零部件凸焊螺母板、小分装件（板厚比超过1：3）螺柱焊分总成植钉焊（螺栓）分总成2熔化极电弧焊电弧、CO2气保焊（弧焊机器人）仪表骨架总成、车身分总成CO2气体保护焊(半自动)补焊车身分总成氩弧焊补焊车身总成3钎焊氧-乙炔焊改制、补焊车身及分总成海纳百川自强不息立己达人造福社会说明：•另外现在比较先进的有激光焊接。•点焊还包括傀儡焊、自动焊、单面点焊。30海纳百川自强不息立己达人造福社会31点焊系统：海纳百川自强不息立己达人造福社会32分体式点焊机（DN3）：X型C型海纳百川自强不息立己达人造福社会•一体式点焊机（DN2）：33X型C型海纳百川自强不息立己达人造福社会34固定式点焊机：海纳百川自强不息立己达人造福社会35二保焊：海纳百川自强不息立己达人造福社会36螺柱焊：海纳百川自强不息立己达人造福社会•主要是一体焊机和分体焊机的选型，包括钳形及参数；并根据钣金及夹具数模进行仿真模拟分析。•下面介绍一下相关焊接工艺：37海纳百川自强不息立己达人造福社会38一、电阻焊基础知识介绍•电阻焊的定义：焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。Heat=I2RT热量是由焊接电流和电阻形成的：钢铁的电阻值范围是60到150微欧；电阻焊接钢铁的焊接电流是7000—18000A焊接时间范围是8到48个周波典型焊接程序：10000安2X0.0001欧X0.24秒(12周波)=2400J•点焊/凸焊的定义：点焊：焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化金属，形成焊点的电阻焊的方法。凸焊：在一焊件的贴合面上预先加工出一个或多个突起点，使其与另一焊件表面相接触并通电加热，然后压塌，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。海纳百川自强不息立己达人造福社会39电阻焊阻值海纳百川自强不息立己达人造福社会40海纳百川自强不息立己达人造福社会41二、焊接设备与工艺介绍1、弧焊（CO2焊）•“弧焊”应用金属板材与电极之间的电弧产生热量，溶合金属。•电极可以在过程中提供填充金属，也可以不提供。•虽然大部分弧焊工艺是由手工操作的，机器人和自动弧焊系统也有应用。海纳百川自强不息立己达人造福社会42焊接工艺参数影响熔化极气体保护焊点焊缝熔深、焊缝几何形状和所有焊接质量的工艺参数如下：•焊接电流（送丝速度）•极性（直流反接--电弧稳定）•电弧电压（弧长）(U=0.04*I+16+/-2V)•焊丝伸出长度（干伸长）（L=10*Φ）•焊接速度（0.3--0.6m/min）•焊枪角度（10°--15°）（左焊法--便于观察焊接接头位置）•焊接接头位置•焊丝直径•保护气体成分和流量•典型的CO2焊焊接工艺参数（目前车间所采用的焊接工艺参数）：焊丝直径1.0mm，保护气体流量10—15L/min，电流70—120A，电弧电压18—22，干伸长8—12mm…短路过渡，适合全位置焊接。海纳百川自强不息立己达人造福社会43焊枪角度/焊接位置的影响海纳百川自强不息立己达人造福社会44CO2焊焊接缺陷产生原因及防止措施海纳百川自强不息立己达人造福社会45海纳百川自强不息立己达人造福社会462、电阻点焊设备点焊焊接循环过程：海纳百川自强不息立己达人造福社会47控制器•提供信号控制点焊机动作•接通和切断焊接电流•设定焊接周波时间•控制焊接电流至变压器•进行故障监控和处理海纳百川自强不息立己达人造福社会48焊接变压器•阻抗匹配（电阻成分：焊点、无感电缆、导体、变压器）；•能产生大量电流（30volts/0.0015ohms=20,000amps）；•两个次级线圈；•变压比范围从14:1至60:1；•次级电压范围从6至30伏；海纳百川自强不息立己达人造福社会49电极•向焊接区传递压力；•向焊接区传输电流；•导散焊件表面及焊接区的部分热量；•调节和控制电阻焊加热过程的热平衡等。海纳百川自强不息立己达人造福社会50向焊接区传递压力•压紧零件；•维持焊接电阻：--如果电阻太低，生成热量不够；--如果电阻太高，生成热量过多；•建立封闭压力：--当焊接热量形成，在压力下热量扩散至焊接金属。海纳百川自强不息立己达人造福社会51向焊接区传输电流•最小化电极帽与工件间的接触电阻；•保持焊接界面的电流强度。海纳百川自强不息立己达人造福社会52导散焊件表面及焊接区的部分热量•焊接核心处生成的温度足以熔化铜电极；•当焊点形成过大而超出表面，就生成焊接飞溅。海纳百川自强不息立己达人造福社会53电极材料质量•良好的导电性；•良好的传热性；•高温硬度与强度；•良好的加工性能；•高的抗氧化能力，并与被焊材料形成合金的倾向性小。目前汽车企业点焊电极主要采用的是铬锆铜CuCrZr（软化温度550℃），硬度135HV，电导率43MS/m。海纳百川自强不息立己达人造福社会54点焊电极结构电极形状一般要求：•维护方便，便于安装及拆卸；•不生成热量；常用电极如右图所示，电极的公称直径D根据标准规定其系列为10、13、16、20、25、32、40，对于这些直径D的电极，其最大电极力应符合右表要求的，且当D≤25mm时，电极尾部锥度为1：10；当D25mm时，锥度为1:5。特殊电极：用于特殊情况下；通常热容量较差；十分昂贵；维护很困难；海纳百川自强不息立己达人造福社会55焊接工艺参数•几乎有无数种焊接参数的结合方式来达到好的焊点；•电流，压力，时间，电极材料，电极端面直径，冷却能力等相互作用，影响着焊接焊点质量；焊件材料本身的影响；海纳百川自强不息立己达人造福社会56海纳百川自强不息立己达人造福社会57海纳百川自强不息立己达人造福社会58海纳百川自强不息立己达人造福社会59海纳百川自强不息立己达人造福社会60点焊过程的影响因数海纳百川自强不息立己达人造福社会61点焊分流的影响海纳百川自强不息立己达人造福社会62海纳百川自强不息立己达人造福社会63海纳百川自强不息立己达人造福社会64点焊熔核偏移海纳百川自强不息立己达人造福社会65焊件材料的影响•金属材料的板材厚度增加时:–最小焊核尺寸增加；–焊接压力增加；–电极尺寸增加；–焊接时间增加；–焊接电流增加；•镀锌板材–增加焊接电流1/3;–电极压力约1/3；–稍增加或不增加焊接时间；•高强度钢–增加焊接压力；–可能需要增加焊核尺寸；海纳百川自强不息立己达人造福社会66焊点过程参数对焊接工艺参数的影响海纳百川自强不息立己达人造福社会67点焊焊点无损检测—凿检•凿检焊点选择规则确定检查工位的数量及位置，从而确认该检查工位涉及的焊枪和对应的焊接程序。对于每把焊枪，如果相同板材匹配的同排列焊点，可选取两端和中间的焊点；对于相同焊枪，且相同焊接程序的焊点，可选取接合面焊接要求最高的焊点；此外，可以加入平时检查中缺陷频率较高的焊点，控制风险。下列焊点一般不适于进行凿检：•凿子无法达到的焊点•车身外表面，平整度要求较高的焊点（包括铜板焊接）•厚板焊接（GMT1.4），包括高强度钢（GMT1.1）的焊点•对于以上焊点，可以采用目视检查的方法，观察焊点的大小、颜色和压痕等特征，如果必要，还可以制作图示模板进行参照。有条件的话，还可以采用超声波无损检测的方法进行辅助检查。另外，在每次破坏性检查的时候应该重点关注此类焊点。•凿检焊点的数量，建议不少于车间焊接焊点总量的30%。海纳百川自强不息立己达人造福社会68凿检方法凿子焊件锤子非破坏性检查海纳百川自强不息立己达人造福社会69超声波检测超声法的优点是可用于金属、非金属和复合材料制件的无损评价；超声波在金属中可以传播很远的距离（能达10m）故可用其探测大厚度工件；对确定内部缺陷的大小、置位、取向、埋深和性质等参量较之其他无损方法有综合优势；特别是对检测裂缝等平面型缺陷灵敏度很高；仅需从一侧接近试件；设备轻便对人体及环境无害，可作现场检测；所用参数设置及有关波形均可存储供以后调用。主要局限性是对材料及制件缺陷作精确的定性，定量表征仍须作深入研究；对试件形状的复杂性有一定限制。海纳百川自强不息立己达人造福社会703、螺柱焊机螺柱焊：将金属螺柱或类似的其他金属紧固件（栓，钉等）焊接到工件（例如钣金管道或其他结构）上去的方法。特点：焊接时间短，焊接强度高，焊接能量集中，操作方便，焊接效率高，对母材热损伤小特点。海纳百川自强不息立己达人造福社会71焊接工艺参数海纳百川自强不息立己达人造福社会72螺柱焊无损检测办法•用0.5磅的橡皮榔头在一定的距离，角度和力度范围内敲击螺柱，正反敲击，螺柱不脱落为合格。（示意图如下，图一中距离d在20cm-30cm范围内，角度a大于45度，榔头自由下落，确保敲击力度；图二中角度β小于45度，确保敲击方向。）检验结束，检验工件必须修复后方可发交。βα海纳百川自强不息立己达人造福社会73短周期拉弧螺柱焊的缺陷和校正方法海纳百川自强不息立己达人造福社会74车间焊接工艺参数的管理焊接参数的设定•焊接工艺参数初始设定参照焊接工艺规范制订参考标准，然后可根据实际工艺进行适量调整。稳定后进行记录，备案。