车身焊接工艺标准及参数设置

车身点焊焊接工艺标准及参数设置•引用标准•JB/T9186二氧化碳气体报护焊工艺规程•《焊接手册》机械工业出版社•NESM0109-1985焊接接头试验方法通则•NESM0112-1993焊接接头拉伸剪切试验方法•NESM0115-1993焊接接头显微镜试验方法一、汽车焊接工艺特点•汽车装焊工艺是汽车生产制造过程重要组成部分，是汽车制造四大工艺中特殊过程之一；焊接过程是三个交替进行而相互影响的三个局部过程组成：焊接热过程、焊接化学冶金过程、焊接金属的结晶和相变过程。焊接工艺参数的主要围绕焊接过程这几个过程及相互关系来设置的。汽车车身常用的焊接方法见下表：二、车身装焊常应用的焊接方法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、补焊车身及分总成其中电阻点焊因为对低碳钢薄板适焊性强，在汽车车身制造过程中被广泛应用；下面针对这一典型工艺进行深入地讨论：三、焊接接头和点距1、焊接接头分为：搭接接头、对接接头、丁字接头，其中点焊接头主要是搭接接头。2、点焊接头的最小搭边宽度经验计算公式：•b=4δ+8(当δ1＜δ2时，按δ2计算）•其中b——搭边宽度，mm•δ——板厚，mm3、点焊接头的最小搭边宽度和焊点的最小点距点焊接头的最小搭边宽度和焊点的最小点距单位：mm项目参数值最薄板件厚度0.50.81.01.21.52.02.33.2单排焊点最小搭边宽度1111121416182022双排焊点最小搭边宽度2222242832364042焊点的最小距9121820273540504、焊点间距的一般要求1）焊点的点距应在保证焊缝强度和技术要求的前提下点距尽可能大些，焊大件和组合件时，点距可以适当大些，一般不小于35~40mm，（推荐一般受力部件50~60），在一些非受力部件还可加大到70~80mm，生产中可根据产品的保安和重要性具体确定点距值。后面的章节有专门针对产品的保安和重要性在焊接质量的讨论。2）焊点间距e应均匀，允差为emax/emin≤1.5。焊点间距不能小于表中的最小间距，以免产生分流；对于多层焊，焊点距增（20～25）%3）焊接构钢时的点距：焊件厚度mm12346焊二层板最小点距1525304060焊三层板时要适当大些5、电阻焊接头的其他参数（从车身结构设计上考虑）•车身结构的点焊通常采用搭接接头和折边接头，接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。在设计车身结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便地抵达工件的焊接部位。同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素•焊接车身弯边结构时焊点中心到板边的最小距离b：•焊件厚度mm12346•焊点中心到板边的最小距离：812182530•车身折边宽度：推荐经验公式：a=b+d/2+R•弯边接头的宽度在生产中由于辅具的要求，在料厚为1.5mm时尺寸a为20~25mm四、电阻点焊工艺参数选择的原则•对于不同厚度的零件点焊时，规范参数可先按薄件选取，再按板件厚度的平均值通过试片剥离实验修正。通常选用硬规范：大电流、短时间来改善熔核偏移•对于不同材料的零件点焊时规范参数可先按可焊性差的件选取。•对于厚度相同时导热性好、电阻率低的零件相当于薄件。•多层板焊接，按外层较薄零件厚度选取规范参数，再按板件厚度的平均值通过试片剥离试验修正。当一台焊机既焊双层板又焊多层板时，优先选用能够兼顾两种情况的规范参数，当不能兼顾时，多层板焊接可采用二次点焊。•车身外覆盖件要求采用无痕点焊，焊接工艺规范经过工艺验证后纳入工艺文件，特殊情况除外。•焊接初选工艺参数见附表2•注1：首先选用最佳规范，然后再考虑试选中等规范。在生产中，可根据实际情况，对焊接规范进行调整，调整量不超过±15%。五、焊接工艺参数具体设置•点焊的工艺参数具体包括：预压时间、焊接时间、焊接压力、焊接电流、预热电流预热时间冷却保持时间休止时间。•预压时间在达到压紧状态的情况下尽可能缩预压时间，提高生产效率•对较厚板材可适当加大预压时间使焊件贴合，焊件许用间隙一般为0.2~0.8mm，.预压时间一般为5~15周波,对三层板以上可适当加大。•焊接压力焊接压力的大小影响接触电阻、电流密度、电极散热效果及焊接区的塑性变形，压力不足会起压痕过深、表面径向裂纹，影响焊接强度，电极压力大小具体见初选工艺规范表。气压为0.3Mpa(4.0kg/cm2)≤空气压力≤0.64Mpa(6.5kg/cm2)，一般选在0.4Mpa以上.•焊接电流焊接电流影响熔核直径和焊透率，电流增大时，其熔核直径、焊透率也会增大；但电流过大，易产生飞溅，焊点强度降低，电流过小，易产生焊不透，熔核直径小等缺陷，具体见初选工艺规范表。•焊接时间见初选工艺规范表•预热电流预热时间对于淬透性较大，电导率、热导率较高的、较厚板材，可通过调整电流缓升或缓降以达到预热或缓冷的目的.一般5~15周波•冷却保持时间对于1～3mm的钢板，其冷却结晶时间一般为5~20周波•休止时间休止时间为电极开始提起到电极第二次开始下降的时间，休止时间的长短影响连续打点的速度。一般5~8周波六、点焊接头的公差规定、接头等级1、公差：a)焊核直径对于制品或试片应满足表2中的最小值.•b)在进行半破坏性试验时应无脱焊.•c)对于重要保安特性，位置公差应在±10mm以下，但图纸上特别指示有公差的应按其指示；对于重要特性，图纸上特别指示有打点位置的公差应在±10mm以下.•d)对于重要保安特性，不允许有半打点；对于重要特性，偏出点数的比率在指示图面的重要部位打点的20％以下，且偏出打点不得连续。当(a+b)/2≥基准焊核直径时，不认为是偏出点。2、接头等级：焊接接头的等级,由设计部门根据接头受力情况、重要程度、材料和工艺特点划分，一、二级接头应在图纸或专用文件中注明，未注明的均为三级。•一级：承受很大的静载荷、动载荷、交变载荷，接头的破坏会危及乘员的生命安全。•二级：承受较大的静载荷、动载荷、交变载荷，接头的破坏会导致系统失效，但不危及乘员的安全。•三级：承受静载荷或较小动载荷的一般接头。七、焊点质量要求及质量缺陷修补规定1、点焊质量应可靠，不允许出现漏焊、假焊及连续开焊，同一条点焊缝上开焊焊点数应不超过5%且不超过5处，不允许出现连续两点开焊及连续的焊点间隔开焊现象；焊接强度检验可通过试片剥离试验或用扁铲对焊接工件进行剔试抽验。2、焊点压陷深度h1≤0.15δ，个别允许h1=0.5δ，但不允许超过焊点总数的10%。3、评价焊点质量的两个指标是熔核直径和焊透率，焊点直径d=2δ+3~5（mm），δ为焊件板厚，焊透率为（20～80）%，对于不同厚度板件点焊时，较薄件的焊透率取（10～20）%。对低碳钢薄板件来说焊透率为（20～40）%最好。焊透率：焊透率用A表示：单板上熔核核心高度aA=___________________单板厚度δ-压坑深度c4、点焊熔核直径的合格判定基准•项目参数值•板厚0.80.91.01.21.4`1.51.61.82.02.32.52.83.0•最小值3.84.04.34.75.05.25.65.76.06.46.77.07.4•平均值4.54.75.05.55.96.16.36.77.17.67.98.48.7•注：计算焊点直径的经验公式：d=(a+b)/2•d――熔核直径的平均值a――熔核直径的最短径；b――熔核直径的最长径•焊点直径一般指平均值，a、b皆大于最小值为合格•焊点熔核直径和焊接工艺参数、电极端面直径、焊件表面状态相关，熔核直径大小是随机的，焊点质量控制在工艺参数设置上一般是预防性的，我们强调的是一个范围，一般不做极限验证。5、点焊接头允许存在和允许修补的缺陷数量注：（１）内部裂纹指长度小于熔核直径四分之一的内部裂纹。（２）有缺陷的焊点,不应集中在连续三个焊点中。（3）点焊焊点压痕深度不超过单板厚度的15%。焊接缺陷有缺陷的焊点占焊件上焊点数的百分数（%）允许存在允许修补二级三级二级三级烧穿、外部裂纹、板边胀裂00510内部裂纹、气孔、缩孔4—8过深压痕、飞溅烧伤715815缺陷总数102020306、点焊焊接缺陷修补允许采用的方法•焊件上的脱焊点或熔核直径小于表2规定,焊点数量不大于焊点总数的20%时,允许采用重复点焊或补加焊点的方法修补•因焊后结构限制不能用点焊补焊时，允许采用二氧化碳气体保护焊补焊；如有裂纹的,在裂纹端头钻Ø2~Ø4mm的止裂纹孔，然后补焊(co2)；外表面焊接缺陷影响美观的允许用氩气保护焊（铜焊丝）补焊并打磨抛光。八、焊接质量检验1、检验方法有：目视检验，磁粉探伤、X射线探伤，气密试验、液压试验、机械性能试验、金相检验（低倍）。其中生产中常用的检查方法为目视检验、机械性能试验当需要对焊接工艺进行焊接质量验证时，使用低倍检验及抗剪强度试验。2、机械性能试验在实际生产中只做焊点的抗剪切强度实验，主要形式有两种：一种对试片做剥离试验主要由操作者完成。另一种对工件做剔除半破坏性抽检。在焊件上做检验时，用扁铲或一字头螺刀对焊点撬开，部位限定在焊件内表面，并且补焊后不影响外表美观的部位，此项检验只做随机抽检。主要由检验人员完成。3、做剥离试验和剔除剔除半破坏性抽检的要点：•1）、操作者用试片做剥离试验,监测焊接工艺规范的正确性,焊接质量合格后方能进入正常生产。符合下列要求为合格，否则为不合格。•a)当δ≤2mm时，应将焊点拉出，即在一片上形成孔洞，其直径应大于0.5*焊点熔核直径；•b)当δ＞2mm时，破坏后的焊点，焊着面积大于电极接触面积的60%。•2）、操作者用扁铲对工件做剔除半破坏性抽检，当试验对象的一侧被剔开的角度大于60度时（如下图），焊点尚未撕开或出现撕裂现象，则视为合格。•3）、选取半破坏试验的样本焊点的基本原则：•a)一般零件：分流容易产生的部位、焊接前后间隙大的部位，•不同的板厚，不同的规范必须分别取样，大于5个焊点取起点、中间点、终点。•环形多个焊点取起点、中间点、终点。•b)重要、保安零件：所有焊点4、检验频次•检验一般分自检和专检，自检频次为100%，专检频次一般为单班配套量或一个批次的15~30%，一个频次为连续3~5件；按产品质量特性（保安、重要性）确定专检频次.保安件、重要件专检频次一般为单班配套量30%.九、熔核偏析的处理措施1）熔核偏析产生在不等厚度和不同材料的点焊（料厚比大于3：1）•当进行不等厚度或不同材料点焊时，熔核将不对称于其交界面，而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移，偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊透率减小，焊点强度降低；这种现象称为熔核偏析。熔核偏析是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时，厚件一边电阻大、交界面离电极远，故产热多而散热少，致使熔核偏向厚件；材料不同时，导电、导热性差的材料产热易而散热难，故熔核也偏向这种材料。2）调整熔核偏析的原则是：增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。常用的方法有：•（1）采用强条件使工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降低。•（2）采用不同接触表面直径的电极在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径，以增加这一侧的电流密度、并减少电极散热的影响。•（3）采用不同的电极材料薄板或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金，以减少这一侧的热损失。•（4）采用工艺垫片在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片（厚度为0.2-0.3mm），以减少这一侧的散热。•（5）在薄件一侧预制工艺凸点。