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1、 主讲 朱明高级技师 经济师 工程师高级技能专业教师高级汽车维修考评员 学习情景八 车身焊接1 惰性气体保护焊 教学内容 1 熟悉常用焊接设备2 学习掌握二氧化碳保护焊技术 3 3气体保护焊 二氧化碳气体保护电弧焊 简称CO2焊 的保护气体是二氧化碳 由于所用保护气体价格低廉 采用短路过渡时焊缝成形良好 加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊接接头 因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一 电弧焊加气体保护 第四章 二氧化碳气体保护焊 二氧化碳气体保护焊工艺现在国内多数汽车修理厂采用的是半自动CO2弧焊机 如图3 81 焊机的焊丝送给和CO2气体的输送都是自动进行的
2、 而沿焊缝的施焊则是手工操作的 它可以使用 0 6mm 0 8mm 10mm直径的焊丝 对厚度在 0 8mm 0 4mm的工件 低碳钢 低合金钢 不锈钢等 进行空间全位置的对焊 搭焊 角焊等 并能对铸铁进行补焊 图3 81二氧化碳气体保护焊机 工艺参数 极性电压焊丝走丝速度气体流量焊接速度 二氧化碳气体保护焊5 二氧化碳气体保护焊 主讲 朱明高级技师 经济师 工程师高级技能专业教师高级汽车维修考评员 学习情景八 车身焊接2 电阻焊 手工电弧焊 学习情景8 2电阻焊 一 基本要求1 了解明确电阻焊的实质 分类及特点2 掌握点焊 缝焊和对焊的工艺特点及适用范围3 了解电阻焊设备组成及使用二 重点1
3、 电阻焊的概念 分类2 点焊 缝焊和对焊的工艺特点 复习焊接方法分类 钎焊 压力焊 熔化焊 电阻焊 冷压焊 超声波焊 爆炸焊 摩擦焊 扩散焊 点焊 缝焊 凸焊 对焊 闪光对焊 基本概念 压力焊接 焊接过程中必须对焊件施加压力 加热或不加热的焊接方法 1 加热 将被焊金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状态 然后施加一定的压力 使金属原子间相互结合形成焊接接头 如电阻焊 摩擦焊等 2 不加热 仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力 利用压力引起的塑性变形 使原子相互接近 从而获得牢固的压挤接头 如冷压焊 超声波焊 爆炸焊等 电阻焊 将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
4、产生的电阻热进行焊接的方法 电阻焊是一种主要的压焊方法 在工业生产中占有重要的地位 基本概念 第一节电阻焊的实质 分类及特点 一 电阻焊的实质要形成一个牢固的永久性的焊接接头 两工件间必须有足够量的共同晶粒 熔焊是利用外加热源使连接处熔化 凝固结晶而形成焊缝的 而电阻焊则利用本身的电阻热及大量塑性变形能量 形成结合面的共同晶粒而得到焊点 焊缝或对接接头 物理本质 二者都是靠工件金属原子之间的结合力结合在一起的 但它们之间的热源不同 在接头形成过程中有无必要的塑性变形也不同 即实现接头牢固结合的途径不同 这便是电阻焊与一般熔焊的异同之处 与电弧焊相比电阻焊的特征 1 热效率高电阻焊是一种内部热源
5、 因此 热能损失比较少 加热速度快 热效率较高 2 焊缝致密电阻焊的焊缝是在外界压力作用下结晶 具有锻压的特性 所以不易出现缩孔 疏松和裂纹等缺陷 能获得致密的焊缝 电阻焊三大显著特征 一是焊接的热源是电阻热 故称电阻焊 二是焊接时工件必须接触 因而也称接触焊 三是焊接时需施加压力 故属于压焊 总结 焊接电源和电极压力是形成电阻焊接头的基本条件 电阻焊的种类很多 可根据所使用的焊接电流波形特征 接头形式和工艺特点进行分类 详见P182 图8 1 掌握按接头特点分类 点焊 spotwelding 缝焊 beamwelding 对焊 ButtResistanceWelding 二 电阻焊的分类 一
6、般从焊接物的形状去决定焊接电流的通电方法 大致可分为三类 另外对于不同的通电方法施加不同的压力 据此选择相对应的焊接头 二 电阻焊的分类 1 电阻焊的优点1 焊接生产率高点焊时每分钟可焊60点 对焊直径为40mm的棒材每分钟可焊一个接头 缝焊厚度为1 3mm的薄板时 其焊接速度通常为每分钟0 5 1m 滚对焊最高焊速每分钟可达60m 因此电阻焊非常适合大批量生产 2 焊接质量好焊接接头的化学成分均匀 并且与母材基本一致 熔核形成时 始终被塑性环包围 熔化金属与空气隔绝 冶金过程简单 加热时间短 热量集中 故热影响区小 变形与应力也小 通常在焊后不必安排校正和热处理工序 3 焊接成本较低不需要焊
7、丝 焊条等填充金属 以及氧 乙炔 氩气等焊接材料 焊接成本低 4 劳动条件较好电阻焊时既不会产生有害气体 也没有强光的辐射 所以劳动条件比较好 此外 电阻焊焊接过程简单 易于实现机械化 自动化 因而工人的劳动强度较低 三 电阻焊的特点 2 电阻焊的缺点1 对参数波动敏感 由于焊接过程进行得很快 若焊接时因某些工艺因素发生波动 对焊接质量的稳定性有影响时 往往来不及进行调整 同时焊后也没有很简便的无损检验方法 所以在重要的承力结构中使用电阻焊时应该慎重 2 设备功率大 结构复杂 除了需要大功率的供电系统外 还需精度高 刚度较大的机械系统 因而设备成本较高 3 工件的厚度 形状和接头型式受到一定程
8、度的限制 如点 缝焊一般只适用于薄板搭接接头 厚度太大则受到设备功率的限制 而搭接接头又难免会增加材料的消耗 降低承载能力 对焊主要适用于紧凑断面的对接接头 而对薄板类零件焊接则比较困难 三 电阻焊的特点 电阻点焊 缝焊和凸焊的特点在于焊接电流大 通电时间短 生产率高 因此适于大批量生产 主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件 对焊是将两工件沿整个端面同时焊接起来的电阻焊方法 主要用于直径在20mm以内的棒材或线材对接 不适于大断面对接和薄壁管子对接 适用于电阻焊的结构和零件如飞机机身 汽车车身 自行车钢圈 锅炉钢管接头 轮船的锚链 洗衣机和电冰箱的壳体等 电阻焊所适用的材料也非常广泛 碳素钢
9、低合金钢 铝 铜等非铁金属及其合金 四 电阻焊的应用 第二节电阻焊的基本原理 一 电阻热及影响因素1 电阻热的产生电阻焊的热源是电阻热 由电工学知 电流通过导体时 导体将析热 其温度会升高 同样 当焊接电流通过两电极间的金属区域 焊接区时 由于焊接区具有电阻 就会析热 并在工件内部形成热源 电阻热 根据焦耳定律 焊接区的总析热量为 2 影响产热的因素 电阻 焊件本身电阻 焊件间接触电阻 焊件与电极间电阻 第二节电阻焊的基本原理 焊件本身电阻RW L s其中 是一个重要参数且会随温度的升高而增大 图8 3 接触电阻RC产生原因 1 焊件与电极间有高电阻氧化膜或油污层 阻碍电流 2 焊件表面不平
10、局部接触 电流集中 通路减小而增加接触处的电阻 当表面清理十分洁净时 RC仅在通电开始极短的时间内存在 随后会迅速消失 但它在焊接时间很短的情况下 如焊薄铝 对熔核的形成和焊点强度的稳定性仍有显著影响 焊件与电极间电阻RewRew比Rc小 对熔核的形成影响小 第二节电阻焊的基本原理 焊接电流焊接电流 密度 对产热的影响比电阻和时间两者都大 在焊接过程中是一个必须严格控制的参数 通电时间与焊接电流在一定范围内可互为补充 即可以采用强规范 大电流短时间 也可采用弱规范 小电流长时间 获得一定强度的焊点 根据金属材料的性能 工件厚度和焊机的功率选择 电极压力对总电阻R影响显著 压力增大 R减小 电极
11、材料及端面形状主要是电阻率和导热性 焊件表面状况主要影响接触电阻 彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件 第二节电阻焊的基本原理 二 热平衡及温度分布 一 热平衡 热量小部分 10 30 有用 大部分散失 其中主要通过电极的热传导 辐射等而散失 热平衡方程为 结合图8 5 焊接区总析热量 形核热量 10 30 电极热传导损失 点焊 30 50 焊件热传导损失 30 对流 辐射等方式散失热量 50 二 温度分布 点 对 焊 中心高 四周低 最高温度处于焊接区中心 超过金属熔点Tm的部分形成熔化核心 第二节电阻焊的基本原理 为什么用小功率电阻焊机不能焊铝合金厚板 第二节电阻焊的基本原理 焊钢
12、时 焊铝时 焊钢时 焊铝时 缝焊 由于焊点间相互影响 温度分布比点焊的平坦 且前后不对称 温度分布曲线越平坦 接头HAZ越宽 工件表面越容易过热 电极越容易磨损 第二节电阻焊的基本原理 三 焊接循环点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段组成 1 预压时间t12 通电时间t23 维持时间t34 休止时间t4通电焊接必须在电极压力达到规定值后才能进行 否则会因压力过低而引起飞溅 电极提升必须在焊接电流切断之后进行 否则电极间将引起火花 使电极烧损 工件烧穿 第二节电阻焊的基本原理 四 电阻焊对金属的要求 P186 187 主要从下列各项指标进行评定 1 材料的导电性和导热性导电性和导热性越高 焊接性越
13、差 2 材料的高温强度高温 0 5 0 7Tm 屈服强度越高 焊接性越差 3 材料的塑性温度范围塑性温度范围越窄 对参数波动越敏感 焊接性越差 4 材料对热循环的敏感性敏感性越强 焊接性越差 另外 熔点高 线膨胀系数大 易形成致密氧化膜的金属 其焊接性一般较差 第二节电阻焊的基本原理 第三节点焊 凸焊与缝焊 一 点焊 spotwelding 点焊是一种高速 经济的连接方法 它适用于制造可以采用搭接接头 不要求气密 厚度小于3mm的冲压 轧制的薄板构件 点焊有时也用于连接厚度 6mm的金属板 但与熔焊的对接相比较 点焊的承载能力低 搭接接头增加了构件的重量和成本 且需要昂贵的特殊焊机 因而是不经
14、济的 焊件装配成搭接接头 并压紧在两电极之间 利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊方法 第三节点焊 凸焊与缝焊 概念 1 点焊接头形成过程点焊循环 预压通电锻压休止 可以是复杂的循环图 2 点焊接设计接头形式 搭接折边 接头可由两个或两个以上等厚或不等厚度的工件组成 第三节点焊 凸焊与缝焊 接头设计时应注意考虑 点距 边距 搭接量 分流 装配间隙等 点距最小值主要是考虑分流影响 点距小时 接头会因分流而影响其强度 大的点距又会限制可安排的点焊数量 因此 必须兼顾点距和焊点数量 才能获得最大的接头强度 多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列 采用强条件和大的电极压力时 点距可以适当减小 若采用热
15、膨胀监控或可能够顺序改变各点电流的控制器时 以及采用能有效地补偿分流影响的其它装置时 点距可以不受限制 如果受工件尺寸限制 点距无法拉开而又无上述控制手段时 为保证榕核尺寸一致 就必须以适当电流先焊各工件的第一点 然后调大电流 再焊其相邻点 第三节点焊 凸焊与缝焊 搭接量是边距的两倍 装配间隙必须尽可以能小 通常为0 1 0 2mm 刚度 厚度越大 许用间隙越小 单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积 焊透率应介于20 80 之间 两板上的焊透率应分别测量 焊接不同厚度工件时 每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20 压痕深度不应超过板件厚度的15 第三节点焊 凸焊与缝焊 焊透率
16、 熔深与板厚的百分比 3 点焊方法与工艺点焊方法 单点 多点焊 单面 双面焊 点焊工艺 焊前清理 清理方法分机械清理和化学清理两种 常用的机械清理方法有喷砂 喷丸 抛光以及用砂布 钢丝刷清理等 不同的金属和合金 须采用不同的清理方法 工艺参数及选择 电流 KA 图8 13 通电时间 s 图8 14 对塑性指标影响较大电极压力 KN 过小 塑性变形不足 严重喷溅 过大 总电阻和电流密度减小 熔核尺寸减小电极工作端面形状和尺寸 图8 16 第三节点焊 凸焊与缝焊 通常是根据工件的材料和厚度 参考该种材料的焊接条件表选取 首先确定电极的端面形状和尺寸 其次初步选定电极压力和焊接时间 然后调节焊接电流 以不同的电流焊接试样 经检验熔核直径符合要求后 再在适当的范围内调节电极压力 焊接时间和电流 进行试样的焊接和检验 直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止 点焊工艺参数之间互相影响 而且还受外界因素 如材料 结构 设备等 的影响 参数之间要合理匹配 比较复杂 所以 已将焊接参数标准化 可查阅相关手册 必要时加以修正而得 第三节点焊 凸焊与缝焊 点焊质量的检验最常用的检验试样的方法是撕开法
