焊接基础培训资料

车身相关焊接问题讨论车身车间焊接组2004.9目录1、电阻焊基本原理及过程2、车身车间焊接应用情况3、点焊喷溅的形成机理及原因分析4、点焊焊接质量的评判标准一、电阻焊基本原理及过程1、焊接方法分类压力焊电阻焊扩散焊摩擦焊超声波焊旋弧焊爆炸焊冷压焊冰压焊气压焊磁力脉冲焊点焊凸焊对焊缝焊熔化焊钎焊定义：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，又称为接触焊。物理本质：就是利用焊接区金属本身的电阻热和大量塑性变形能量，使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离（0.3-0.5nm），形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊点、焊缝或对接接头。2、电阻焊原理1）电阻焊热源产生于焊件内部，对焊接区加热更加集中。2）内部热源使整个焊接区发热，为了获得合理的温度分布（例如，点焊应使焊件贴合面处温度高，而表面温度低），散热作用在电阻焊的加热过程中具有重要意义。Q=Q1+Q2+Q3+Q4------热平衡方程Q-产生热量Q1-形成熔核（10%~30%）Q2-电极传导（30%~50%）Q3-焊件母材热传导（~20%）Q4-对流、辐射（~5%）Q1Q2Q3Q4点焊热平衡组成图点焊接头是在热-机械（力）联合作用下形成的。电阻热是建立焊接温度场、促进焊接区塑性变形和获得优质连接的基本条件。3、点焊接头的形成RewRwRcRwRewR焊接区等效电路示意图总电阻=接触电阻+内部电阻------动态变化R=2Rew+2Rw+RcQ=I2RT--------静态（平均值）Q=∫0ti(t)2r(t)dt---动态(瞬时值）由于电流、电阻是动态变化的，随焊接（加热）过程的进行而变化（交流电、板材在不同温度电阻不同）影响接触电阻的因素1、表面状态（油污、锈蚀等）2、电极压力3、加热温度影响内部电阻的因素1、边缘效应、绕流现象（电流分布不均匀，导电截面变大，电阻减小）2、材料的热物理性能（电阻率）、机械性能（压溃强度）、点焊规范参数及特征（电极压力及硬、软规范）3、焊件厚度，材质4、受热状态、温度电流线导线电流场单块板电流场点焊时电流场电极板材电流场示意图4、电阻焊的基本过程复杂点焊焊接循环（weldingcycle）示意图F/ITt1t2t3t4t5t6t7t8t9t10I1II2FwFprFfo基本点焊过程1）预压2）通电加热（焊接阶段）3）冷却结晶（锻压阶段）板表面凸点加热区电流线12点焊过程示意图加热区熔化区塑性环345点焊过程示意图二、车身车间焊接应用情况1、点焊2、凸焊3、螺柱焊4、CO2焊1、点焊点焊的定义：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。焊点（熔核）电极焊件电极点焊1.1悬挂式点焊机：由焊接变压器、焊接控制箱、焊接电缆、手工焊枪、气路系统、冷却系统、焊接手柄、悬挂系统和电源组成。手工焊枪分为“X”型焊枪和“C”型焊枪两种。电源悬挂系统焊接控制箱焊接手柄手工焊枪焊接变压器焊接电缆气路系统冷却水系统悬挂式点焊机C型焊枪X型焊枪手工焊枪“X”型焊枪：由枪体、动枪体、握杆、连接件、电极杆、电极帽、支轴、气缸、连杆、软连接和连接端子组成。枪体气缸握杆电极杆电极帽连接杆动枪体软连接连杆连接端子支轴X型焊枪“C”型焊枪由电极臂、电极杆、连接杆、电极帽、气缸、主体、点式握杆、连接端子和软连接组成。电极臂连接端子软连接电极帽电极杆连接杆点式握杆主体气缸C型焊枪1.2机器人点焊机由焊接变压器、焊接控制箱、焊接电缆、机器人、机器人焊枪、气路系统、冷却系统和电源组成。机器人点焊机焊接设备的工作原理和安全操作要点焊枪按钮焊接变压器初级次级380点焊机工作原理*按下焊枪手柄开关*焊接控制器启动焊接程序*电磁阀工作，使焊枪气缸关闭对于双行程气缸，必须先按BACKUP按钮，再按开关*焊枪两个电极将焊件压紧*控制箱的触发板触发可控硅瞬间导通*形成焊接回路，焊接变压器将初级的高电压低电流变成低电压高电流，通过焊枪电极加到焊件上*产生电阻热使焊接点熔化*保持电极的压力，形成熔核*电磁阀使焊枪气缸打开*完成焊接循环安全操作要点(1)操作人员必须遵守金桥车身车间的安全规定，穿戴好PPE；(2)未经焊机操作培训的人员严禁进行焊机操作；(3)在工作中严禁将手、手指、手臂和身体的其他部位放在两个电极之间；(4)在工作中不能将手放在除焊枪手柄外的其它位置；(5)在工作之前要确认冷却水开关是处于打开位置；手只能握住枪柄和吊环工作中手和手臂不能接触这一区域的部件电极帽的更换必须关闭水源、气源并将焊接/调整开关置于调整位置递增器复位接通水气，触发３次，确保对中在自动工位更换电极帽时，必须要先执行LOCKOUT程序手工焊枪更换电极帽时只能单人操作，特殊情况需要2人或2人以上人员操作时必须锁定气源。凸焊的定义：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。2、凸焊焊点电极电极焊件定位销凸焊焊机主体冷却水系统焊接开关气路系统固定式凸焊机凸焊机焊接中，严禁将手、手臂及身体的其他部位接触该区域。3、螺柱焊1、将金属螺柱或类似的其它紧固件焊于工件上的方法统称为螺柱焊。2、电弧螺柱焊是电弧焊方法的一种特殊应用。焊接时，首先在螺柱于工件之间引燃电弧，使螺柱端面和相应的工件表面被加热到熔化状态，达到适宜的温度时，将螺柱挤压到熔池中去，使两者融合形成焊缝。靠预加在螺柱引弧端的焊剂和陶瓷保护圈来保护熔池金属。螺柱焊五个阶段1、预压阶段：施加预压力使焊枪内弹簧压缩，螺柱端面紧贴工件表面。2、引弧阶段：螺柱提升，引燃电弧，清洁焊接区镀层及油污，该电流称为引弧电流。3、熔化焊接阶段：在引弧阶段末期，通以更强的焊接电流，熔化螺柱端头和焊接区。4、螺柱下沉阶段：在焊接电弧按预定时间熄灭之前，电磁线圈去磁，弹簧推动螺柱端头载入熔化区。5、冷却阶段：熔池冷却，焊接完成。螺柱焊机由电源控制箱、送料器、螺柱焊枪和电缆总成组成。螺柱焊枪分为机器人焊枪和手工螺柱焊枪。螺柱焊枪送料器螺柱焊机电源控制箱螺柱焊机工作原理螺柱安装接触工件起弧通焊接电流下落形成熔核(1)将螺柱装在螺柱焊枪的夹头上；(2)将螺柱焊枪的枪头压紧工件的表面，使螺柱的焊接表面与工件的焊接表面接触，并保持枪头与工件表面垂直；(3)按下焊枪上的焊接开关，焊枪上的提升线圈通电工作，将螺柱提升，在螺柱与工件焊接表面之间形成电弧；(4)通以焊接电流，使螺柱与工件之间的焊接表面熔化；(5)通以焊接电流的同时，提升线圈断电停止工作，螺柱下落；(6)在螺柱与工件的焊接表面之间形成熔核。螺柱焊安全操作要点(1)操作人员必须遵守金桥车身车间的安全规定，穿戴好PPE；(2)未经焊机操作培训的人员严禁进行螺柱焊机操作；(3)对于自动送钉的螺柱焊枪，严禁将螺柱焊枪头对准自己或别人的身体按下送钉按钮，以免螺柱喷出伤人。4、熔化极气体保护电弧焊（GMAW）采用可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。根据所采用的保护气体不同：CO2、MIG、MAG等CO2保护焊的优点：1.生产率高2.焊接成本低3.能耗低4.使用范围广5.抗锈能力强6.利于实现自动化缺点：飞溅短路过渡气孔一氧化碳气孔氢气孔氮气孔混合气体保护焊机电源控制箱混合保护气系统送丝机构焊枪混合气体保护焊机安全操作要点(1)操作人员必须遵守金桥车身车间的安全规定，穿戴好PPE；(2)未经焊机操作培训的人员严禁进行混合气体保护焊机操作；(3)焊接时，应使用混合气体保护焊的专用保护面罩，以免弧光灼伤眼睛。焊接面罩三、点焊喷溅的形成机理及原因分析喷溅：点焊、缝焊和凸焊时，由焊件贴合面或电极与焊件表面间喷出微细熔化金属颗粒的现象。分为：外部喷溅、内部喷溅喷溅的危害：1、破坏了焊点四周的塑性环，降低了接头强度和塑性。2、喷溅伴随缩孔和裂纹，影响接头的动载强度。3、喷溅破坏了焊件的表面，影响表面质量和抗腐蚀性。4、污染环境，增加后续的工序工作量。5、增加电极磨损速度，增加成本。6、安全隐患。1、喷溅的产生熔核区域的加热速度过快，从而使液态熔核的生长速度大于塑性环的生长速度，塑性环破裂后液态金属颗粒在压力作用下飞出形成喷溅。原因：电流过大，接触电阻过大，工件表面状态，电极压力过小，零件贴合不良，冷却不良，母材性能、电极姿态、焊点位置、焊枪动作滞后、预压时间等有喷溅无喷溅喷溅痕迹2、喷溅产生的影响因素1）焊接参数（压力、电流、时间）2）冷却状态（焊枪冷却水）3）焊枪状态（焊枪动作迟缓）4）焊点位置（边缘）5）装配状态（翘边）6）操作因素（不垂直）7）焊接区电流场、温度场动态变化（表面油污、锈蚀等）点焊的主要参数：压力、电流、时间良好的焊点=合适的（压力+电流+时间）压力加大电流加大时间缩短电流：10500A压力：680pd时间：10、8、6cyc时间延长电流：9500A压力：680pd时间：10、8、6、4cyc4321冷却影响水管长度合适水管长度过长水管长度过短电极杆1/8—1/4英寸冷却良好冷却不良冷却不良堵塞水流前段积水不循环流动冷却水流必须充分，内冷通道设置合理，保证电极在焊接时接近室温。良好冷却可以降低电极与镀层的合金化，防止因电极材料软化而加剧磨损。电极状态电极接触点新电极旧电极（蘑菇头）较小的接触面积，需要小电流较大的接触面积，需要大电流磨损电极对比照片装配状态装配良好装配不良电极对中对中不良对中良好焊接角度垂直必须垂直不允许焊点位置边缘焊点表面质量影响（锈蚀）喷溅出的液态金属3、生产中应注意问题1）严格按照SOS、JIS操作2）保持焊枪姿态与工件表面垂直3）保证电极帽良好的对中性4）更换电极帽时注意观察冷却水状态5）焊接时保证焊枪不与工件其它部位接触6）检查工件表面状态，安装是否到位、贴合良好四、点焊焊接质量的评判标准1、电阻焊缺陷有八种：(1)虚焊：无熔核或熔核尺寸小于规定值。代号：L虛焊照片熔核尺寸过小边缘焊点边缘焊点虛焊产生原因：1、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；配合间隙差；焊点相邻太近；焊枪接触工件、工装（分流）；焊点接近板材边缘；板材金属特性；焊接角度不垂直。生产中注意问题：1、分流2、电极帽磨损及时更换(2)烧穿：贯穿于焊点的气孔。代号：B烧穿(3)裂纹：沿着焊点周围有裂纹。代号：C裂纹可接受的裂纹不可接受的裂纹焊点表面焊点侧面焊点表面焊点侧面(4)边缘焊点：没有包括钢板所有边缘部分的焊点。代号：E(5)压痕过深：材料厚度减少50%。代号：I边缘焊点压痕过深不可接受可接受材料厚度减少50%(6)扭曲：钢板变形超过25度的焊点。代号：D扭曲变形超过25度(7)位置偏差：与标准焊点位置的距离超过10mm。代号：P位置偏差标准位置焊点实际焊点(8)漏焊：实际焊点数量少于理论焊点数量。代号：M2、检查方法：•破坏性检查•非破坏性检查•破坏性检查利用液压张力钳或气动凿子将所有焊点撕开，如果在一件母材上留下撕洞，在另一件母材上附有焊核，且焊核直径符合标准要求，则焊点质量合格；否则为不合格。大力钳第一步焊件第二步第三步破坏性检查台虎钳破坏性检查•非破坏性检查非破坏检查分为目视检查和凿检两种。(1)目视检查：检查焊接和工件是否异常。A.清点焊点个数。B.检查焊点位置是否均匀。C.检查是否存在不可接受的焊接裂纹。D.检查是否存在烧穿。E.检查是否存在不可接受的焊接变形。F.检查是否存在过深压痕G.检查是否存在不可接受的边缘焊。(2)凿检：将专用凿子在离焊点3~10mm处插入至与被检查的焊点内端齐平，上下扳动凿子以检查焊点是否虚焊。拔出凿子，用锤子还原零件。(2)凿检：将专用凿子在离焊点3~10mm处插入至与被检查的焊点内端齐平，上下扳动凿子以检查焊点是否虚焊。拔出凿子，用锤子还原零件。凿子焊件锤子非破坏性检查结束谢谢