第4章 车身焊接

1、了解车身连接的几种形式和拆卸方式2、掌握焊接技术，能进行焊接操作3、对焊接质量进行分析【学习目标】4.1概述4.2电阻点焊4.3惰性气体保护焊4.4氧气——乙炔焊4.5介子焊4.6焊接质量分析【学习内容】4.1概述4.2电阻点焊4.3惰性气体保护焊4.4氧气——乙炔焊4.5介子焊4.6焊接质量分析【学习内容】4.1.1车身焊接种类4.1.2车身焊接的特点【学习内容】汽车上零部件连接的方法有三种，即机械连接、焊接和黏接。在汽车车身修理作业中，焊接占的比重最大，这是因为，焊接可以获得与母材相近的强度，而且连续焊接不仅具有良好的水密性、气密性，而且有比其它任何连接方式都可靠的结合强度。焊接是对需要连接的金属板件加热，使它们共同熔化，最后结合在一起的方式。车身组件多由钢板或型钢构成，常用的焊接方法有气体保护焊、电阻点焊。一、压焊。压焊是通过电极对金属加热使其熔化，并加压使金属连接在一起。在各种压焊方法中，电阻点焊是汽车制造业中最常用的焊接方法。但它在汽车修理业中应用还较少。二、熔焊。通过电弧或火焰等方式将金属件加热到熔点，使它们熔化连接在一起（通常采用焊条、焊丝）。三、钎焊。在需要焊接的金属件上，将熔点比它低的金属熔化（金属件不需熔化）而进行连接。根据钎焊材料熔化的温度，可分为软钎焊和硬钎焊。钎焊材料的熔化温度低于450℃的是软钎焊，高于450℃的是硬钎焊。图4-1各种焊接方法由于焊接的形状不受限制，它适合于连接整体式车身结构，焊接后仍可保持车体的完整性。可减轻质量（不需要增加接合件）。对空气和水的密封性能好。生产效率高。焊接接头的强度受到操作者技术水平的影响比较大。如果焊接中产生的热量过多，周围的板件将会变形。4.2.1焊接设备及原理4.2.2电阻电焊焊接工艺【学习内容】一、电阻点焊的特点电阻点焊是汽车制造厂在流水线上对整体式车身进行焊接时最常用的一种方法。在整体式车身上进行的焊接生产中，有90％～95％都采用电阻点焊。电阻点焊焊接有下列优点：（1）焊接成本比气体保护焊等低。（2）没有焊丝、焊条或气体等消耗。（3）焊接过程中不产生烟或蒸气。（4）焊接时不需要去除板件上的镀锌层。（5）焊接接头的外观质量与制造厂的焊接接头完全相同。（6）不需要对焊缝进行研磨。（7）速度快。只需1s或更短的时间便可焊接高强度钢、高强度低合金钢或低碳钢。（8）焊接强度高、受热范围小、金属不易变形。二、电阻点焊设备电阻点焊设备如图4-2所示。由变压器、控制器和带有可更换电极臂的焊枪（焊炬）等构成。（一）变压器。变压器将低电流强度的220V或380V车间线路电压转变成低电压（2～5V）、高电流强度的焊接电流，避免了电击的危险。小型点焊机的变压器可安装在焊枪上，也可安装在远处通过电缆和焊枪相连。安装在焊枪上的变压器的电效率高，变压器和焊枪之间焊接电流损失很小。焊枪和变压器分离的点焊机的变压器功率必须较大，而且要使用较大的线路电流，以补偿连接变压器和焊炬的长电缆所造成的电力损失。当使用加长型或宽距离的电极臂时，高强电流会由于电缆线长度增加而降低。可调整焊机上的控制器，将输出的电流强度调高。（二）焊机控制器。焊机控制器可调节变压器输出焊接电流的强弱，并可以调节精确的焊接电流通过的时间。在焊接时间内，焊接电流被接通并通过被焊接的金属板，然后电流被切断。一般车身修理时每个焊点的焊接时间最好在1～6s内。图4-2电阻点焊设备（三）焊枪（焊炬）。焊枪如图4-3所示。焊枪通过电极臂向被焊金属施加挤压力，并流入焊接电流。大多数电阻点焊机都带有一个加力机构，可以产生很大的电极压力来稳定焊接质量。这些加力机构有的是用弹簧的手动夹紧装置或由气缸产生压力的气动夹紧装置。有些小型的挤压型电阻点焊机不具备增力机构，它完全靠操作人员的手来控制压力的大小，因此，它不能用于修理车身结构时的焊接操作。图4-3电阻点焊焊枪(炬)车身修理所使用的大多数焊枪随着电极臂的加长焊接压力会减小，焊接质量会下降。当配备100mm或更短的缩短型电极臂时，其最大焊接能力达两层2.5mm厚的钢板。一般要求配有加长型或宽距离电极臂的焊机至少可焊接两层1mm厚的钢板。三、电阻点焊的焊接原理电阻点焊是利用低电压、高强度的电流流过夹紧在一起的两块金属板时产生的大量电阻热，用焊枪（焊炬）电极的挤压力把它们熔合在一起的。电阻点焊原理如图4-4所示。图4-4电阻点焊原理电阻点焊的三个主要参数为：（一）电极压力。两个金属件之间的焊接机械强度与焊枪电极施加在金属板上的力有直接的关系。当焊枪电极将金属板挤压到一起时，电流从焊枪电极流入金属板，使金属熔化并熔合。焊枪电极的压力太小、电流过大都会产生焊接飞溅物，导致焊接接头强度降低。焊枪电极压力太大会使焊点过小（熔核小），如图4-5所示。从而降低焊接部位的机械强度。焊枪电极压力过高会使电极头压入被焊金属软化的部位过深，导致焊接质量降低。焊点被电极压人的深度不能超过板厚的一半。图4-5焊接压力对焊点的影响（二）焊接电流。给金属板加压后，一股很强的电流流过焊枪电极，然后流入两个金属板件。在金属板的接合处电阻值最大，电阻热使温度迅速上升。如果电流不断流过，金属便熔化并熔合在一起。电流太大或压力太小，将会产生内部溅出物。如果适当减小电流强度或增加压力，便可使焊接溅出物减少到最小值。焊接电流和施加在点焊部位的压力对焊接质量都有直接的影响。（三）加压时间。电流停止后，焊接部位熔化的金属开始冷却，凝固的金属形成了圆而平的焊点。对焊点施加的压力合适会使焊点的结构非常紧密，有很高的机械强度。加压时间是一个非常重要的因素，时间太短会使金属熔合不够紧密。焊接操作时的加压时问一般不能少于焊机说明书上的规定值。一、电阻点焊机的调整用于整体式车身修理的电阻点焊机可带有全范围的可更换电极臂装置，能够焊接车身上各个部位的板件。各种电极臂的选用可以焊接汽车上大多数难以焊接的部位，例如轮口边缘、流水槽、后灯孔，以及地板、门槛板、窗洞、门洞和其他焊接部位。修理人员在修理车身时，应查阅修理手册寻找合适的专用电极臂，以便对汽车上难以焊接的部位进行焊接。为使点焊部位有足够的强度，在进行操作前，请按下列步骤对电阻点焊机进行检查和调整。（一）选择电极臂。应根据焊接部位来选择电极臂，如图4-6所示。电极臂选择的原则是多个电极臂都可以焊接某一个部位时，尽量选择最短的电极臂。图4-6根据焊接部位选择电极臂（二）调整电极臂。为了获得最大的焊接压力，焊枪的电极臂应尽量缩短。要将焊枪电极臂和电极头完全上紧，使它们在工作过程中不能松开。（三）电极头的正确调整。如图4-7所示，进行电极头调整。将上、下两个电极头对准在同一条轴线上。电极头对准状况不好将引起加压不充分，会造成电流过小，导致焊接部位的强度降低。（四）选择电极头直径。电极头直径增加，焊点的直径将减小；电极头直径减小，焊点直径将增大；电极头直径小到一定值以后，焊点的直径将不再增大；为了获得理想的焊接深度，可参阅图4-8确定电极头的方法，选择合适的电极头直径。图4-7电极头的正确调整图4.8确定电极头的方法（五）调整电流流过的时间。电流流过的时间也和焊点的形成有关。当电流流过的时间延长时，所产生的热量增加，焊点直径和焊接熔深随之增大，焊接部位散发出的热量随着通电时间的延长而增加。经过一定的时间后，焊接温度将不会再增加，即使通电时间超过了这一时间，点焊直径也不会再增大，有可能产生电极端部的压痕和热变形。二、电阻点焊的操作要领（一）焊接操作开始焊接时，修理工人拿起焊枪并使焊接机电极臂与车身上需要焊接的部位相接触，然后操纵挤压机构，将焊接压力施加到需要焊接的金属两边。一旦给金属施加并保持了一个压力，施力机构便向焊接机控制器发送一个电信号，焊接电流被接通一段预定的时间后又被切断。由于焊接时间通常都小于1s，整个过程进行的很快。（二）焊接操作注意事项1.两个焊接表面的间隙两个焊接表面之间的任何间隙都会影响电流的通过。虽然不消除这些间隙也可进行焊接，但焊接部位电流将变小会降低焊接的强度。因此，焊接前要将两个金属表面整平，以消除间隙，还要用一个夹紧装置将两者夹紧。2.需要焊接的金属表面需要焊接的金属表面上的油漆层、锈斑、灰尘或其它任何污染物都会减少电流强度，而使焊接质量降低。要将这些外来物质从需要焊接的表面上清除掉。3.防锈处理在需要焊接的金属表面上涂一层导电系数较高的防锈剂。必须将防锈剂均匀地涂在金属板上（包括金属板的断面上）。4.点焊操作的性能在进行点焊操作时，一定要做到以下几点：第一，采用直接焊接的方法，对于无法进行直接焊接的部位，可以采用塞焊法；第二，电极和金属之间的夹角应为直角，如果不是直角，电流强度变会减小，因而会降低焊接的强度；第三，当三层或更多层的金属重叠在一起时，应进行两次点焊。5.点焊的焊点数量修理厂的点焊机功率一般小于制造厂的点焊机功率。因此，和制造厂的点焊相比，修理厂在进行点焊时，应将焊点数增加30%。6.焊点到金属板的边缘和端部的距离到边缘的距离也是由电极头的位置决定的。即使点焊的效果正常，但如果到边缘的距离不够大，也会降低焊接点的强度。7.点焊的顺序不要只沿着一个方向连续进行点焊。这种方法会使电流产生分流而降低焊接质量。当电极头发热并改变颜色时，应停止焊接并使其冷却。8.边角处的焊接不要对边角的圆弧部位进行焊接。对这个部位进行焊接将产生应力集中而导致开裂。例如，焊接下列部位时，需要特别注意。4.3.1焊接设备及原理4.3.2焊接工艺【学习内容】现在车身中的纵梁、横梁、立柱等结构件都是应用高强度钢或超高强度钢制造，惰性气体保护焊（MIG）在焊接整体式车身上的高强度钢板方面比其他常规焊接方法更适合，当今汽车上使用的新型高强度钢不能用氧气乙炔或电弧焊进行焊接，而广泛应用惰性气体保护焊。一、惰性气体保护焊的特点惰性气体保护焊有下列优点：（一）操作方法容易掌握。操作者只需受到几个小时的指导并经过练习，就可学会并熟练掌握惰性气体保护焊设备的使用方法。与高级电焊工采用传统的焊条电弧焊相比，普通的惰性气体保护焊焊工都可以做到焊接的质量更高、速度更快、性能更稳定。（二）惰性气体保护焊可使焊接板件100％地熔化，因此，经惰性气体保护焊焊接过的部位可修平或研磨到与板件表面同样的高度（为了美观），而不会降低强度。（三）在薄的金属上焊接时，可以使用弱电流，预防热量对邻近部位的损害，避免了可能发生的强度降低和变形。（四）电弧平稳，熔池小，便于控制，确保熔敷金属最多、溅出物最少。（五）惰性气体保护焊焊接更适合焊接有缝隙和不吻合的地方。对于若干处缝隙，可迅速地在每个缝隙上点焊，不需要清除熔渣，焊后可以很方便地将这些部位重新上漆。（六）一般车身钢板都可以用一根通用型的焊丝来焊接。（七）车身上不同厚度的金属可用相同直径的焊丝来焊接。（八）惰性气体保护焊焊机可以方便地控制焊接的温度和焊接的时间。（九）采用惰性气体保护焊焊接，对需要焊接的小区域的加热时间较短，因而减少了板件的疲劳和变形。因为金属熔化的时间极短，所以能够轻松进行立焊和仰焊操作。二、惰性气体保护焊焊接设备惰性气体保护焊设备，主要由下列基本部分组成。（一）带有流速调节器的保护气气源，如图4-9所示，用以防止焊接熔池受到污染。图4-9带流速调节器的保护气气源（二）送丝装置。有单轮和双轮两种，如图4-10所示，对送丝的速度进行控制。图4-10单轮和双轮的送丝装置（三）焊丝。车身修理中使用的焊丝种类是AWS—ER70S一6，使用焊丝的直径为0.6～08mm。目前使用最多的是直径为0.6mm的焊丝。它原先是一种特制的焊丝，现在可以很容易买到。直径很细的焊丝可以在弱电流、低电压条件下使用，这就使进人板件的热量大为减少。（四）焊机电源。电源的核心是变压器，它把220V或380V的电压变成只有10V左右的低电压，同时电流会变得很大。鉴于焊接对电源的要求，必须使用具有稳定电压的电源。用于汽车车身修理的电源比一般工业焊机的要求要高，因为焊接薄金属板时的输出电流、电压要稳定，否则会影响焊接质量。（五）电缆和搭铁