第七章 汽车制造焊接工艺.docx
《第七章 汽车制造焊接工艺.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第七章 汽车制造焊接工艺.docx(26页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、图7-1点焊工艺基本条件图7-2两层钢板点焊熔核(NUGGET)图7-3三层钢板点焊熔核第七章汽车车身与典型零部件的焊接工艺7.1 汽车车身钢板点焊工艺要点1 .一般碳钢板点焊的主要工艺参数按我们国家汽车车身厂目前的设施构成看,焊装设施90%以上由国外进口。国内的规模性生产的汽车车身厂中,白车身另部件点焊工位的焊装设施,包括点焊机器人工装、焊接电源等一般是由工厂设计部门设计(多数状况是借鉴)、工厂设施部门国内外选购焊装设施;对中外合资的汽车公司来说,更是整条车身焊装线的全套引进。这样一来,汽车车身焊装线就不仅仅是焊装硬件设施的引进,还包括与之配套的焊装工艺的引进。为使焊装设施生产出高质量的白车
2、身,用好设施、并充分把握工艺,特殊是汽车车身钢板点焊工艺及工艺参数与白车身焊装质量间的关系,仍是焊接技术人员必修技能。汽车车身用碳素钢板,一般属于可焊性良好的低碳钢板。只要给定的点焊(图7-1)焊接工艺参数保持稳定,工件的点焊焊点可保持良好的外观质量(一般用电极压痕的深度和直径来定性表示),与内在焊接质量(一般用熔核(图7-2.3)直径、熔核相对于工件中心线的居中状况、金相组织、焊点接头的机械性能等)。点焊工艺的主要工艺参数有:焊接电流/(A)、焊接电流通电的周波数(C-Cycle).电极压力五(N)、电极压力保持时间(英文名为HoldTime)(CyCIe)。以上点焊工艺参数,一般都反映在完
3、成一个焊点的焊接所要求的点焊程序循环曲线中,见图7-4;2 .点焊的电极点焊的电极是汽车车身焊装线上的用量最大、对汽车白车身焊装质量的影响也很大的图7-5常见点焊用电极类型易损件。下面,从电极的使用角度,简述汽车车身点焊电极的应用技术要点:(1)电极端头的类型与使用特点1)平截头锥型(TruncatedCone)(图7-5(a)这是点焊时最常用类型,主要使用特点是焊点的压痕深度适当,电极的再修磨简洁。主要缺点是由于端面棱角处很快变钝,端面与工件的接触面是变化的,这就简洁引起焊点焊接法律规范的变化,从而使焊点质量不够稳定;2)弧面截头锥型(ArCTOPTrUnCatedCone)(图7-5(c)
4、弧面截头锥型是针对平截头锥型的缺点而改进的电极端头型式。缺点是电极手工再修磨不简洁达到制造商供货水平;3)球面型(Spherical)(图7-5(b)主要使用特点是压痕较深、但因此而能保持点焊接法律规范的稳定,适于较厚钢板的点焊;在汽车车身焊装线上,点焊工位的上下电极总数量达40005000只是很平常的事,可想而知,合理选择点焊电极端头的类型与电极材料本身质量,是与焊接质量有重要关系的点焊工艺问题。但质量再好的电极,经过多则几千点、少则几百点的使用后都要磨损(图7-6),为此,对一些大型汽车车身制造厂,都设有点焊电极备件供应部门o这些供电极应部门的主要任务并非是选购批量电极、而是用特地的电极修
5、复设施修复从焊接线上退下的磨损电极。(1)电极的材料电极端部既要将上万安培的电流传递给工件、又要承受压力,电极端部工作在高温承载的状态。一般要求它高温(400-500C)时,在保持良好导电性的同时、又具有肯定高温硬度。电极一般用铜合金材料制成,G(铭)、ZK铭)是电极铜合金的主要高温硬化合金元素。而电极的高温硬度曲线(图7-7)和软化起点温度曲线(图7-8)是衡量电极质量好坏的两项关键指标,做为电极的用户应要求制造商供应该曲线。图7-7电极的高温硬度曲线Temperaturein CTemperaturein 4C70401080502090603022 2 1 1 19 Z9/9Z ST S
6、9upjofiuu87040108050209060M22 2 1 1 1图7-8电极的软化起点温度曲线图7-8镀锌钢板车身的点焊(3)镀锌(Zinc)钢板点焊用电极与点焊工艺要点近年来,镀层碳钢板,特殊是镀锌钢板在汽车车身与部装件中有较多应用(图7-8)o与无镀层碳钢板点焊相比,镀锌钢板点焊主要有两点不同:一是在通电加热时,由于锌的熔点低(约420),工件间的锌层先于钢板熔化,在压力的作用下将随之排挤出焊接区域,形成一个锌的圆环,并将焊核包在其中。由于“锌环”的分流作用,因而需要更大的焊接电流,以及适当增大的电极压力和焊接通电时间;二是通电时,熔化的锌与电极会相互作用,在电极表面形成一合金层
7、,同时一些氧化锌也会粘附在电极上,结果急剧降低了电极的使用寿命,并使焊点焊接质量恶化;镀锌钢板焊接讨论的结论是:点焊镀层碳钢板,除要提高电流之外,如采纳提升斜率电流的加热方式(图7-9)可提高30%的电极寿命,提升周波为4一6。采纳提升斜率电流的加热方式时,在电流达到最大值前,镀层金属就开头熔化并被排开,使得电极能够直接与焊接金属相接触,这样就减轻了电极与锌间的合金化,也减小了电极与工件间的发热,故可改善电极寿命。而镀锌钢板的点焊用电极,从表面上看与一般无镀层碳钢板点焊电极没有区分,但Wlhj图7-9镀锌钢板的点焊采纳提升斜率电流图7-10铝合金点焊的含Ti电极其使用性能与寿命,不同厂商品牌的
8、电极表现有很大区分。好性能的电极制造技术往往是电极制造商的核心机密。例如国外的知名品牌的镀锌钢板的点焊用电极,也都标明白电极合金材料的种类,但是,详细的合金配比和电极制造工艺则为专利。不同品牌的电极寿命可相差几倍。再如图7-10所示的适用于铝合金板材点焊的含Ti电极,都属专利配方与制造工艺。3.焊点失效分析焊点失效分析,亦即焊点缺陷的工艺分析是汽车白车身质量管理的核心问题。由于国内的点焊工艺图书中很少阐述相关内容,因而本小节内,就汽车车身碳钢板点焊常见的焊接缺陷(亦即质量失效)的类型实物照片,简明归纳出主要致陷缘由,以供参考。图7-11虚焊的焊点图7-12正常的合格焊点与熔核直径过小的焊点UJ
9、ddnugget less than required by specification图7-14焊点样本的撕裂检验(1)虚焊(Stuckweld)虚焊焊点的外观如图7-11所示。工件样本撕开后(一般实际焊点撕开检验方法如图773、图7-14所示),虚焊的焊点表象就是母材没有熔化、根本没有形成熔核。致陷缘由:1)焊接电流过小;2)电极压力过大:3)电极端部被锁粗;(2)焊点尺寸偏小(UndersizedWeld)正常合格的焊点,是焊点撕开后,直径达标的熔核上还坚固地粘焊有母材(图7T2中的大焊点);而焊点尺寸偏小时,则表现为粘焊有母材的熔核直径很小。致陷缘由:1)电极加压系统故障引起压力不稳定
10、;2)工件表面污垢;3)电极端面与工件表面不平行;4)电极端面相对工件有滑动;5)电极端面磨损;6)电极冷却不足;7)焊接电流小;8)电极压力过大;9)焊接通电时间短;图7-15“缺口”焊点(3)“缺口”焊点(NonrOUndWeld)图7T5是有“缺口”焊点撕开后的状况。致陷缘由:1)电极端部的外形选择不当;2)电极端部与工件不平行;3)工件表面有油污;4)焊机功率不够;图7/6熔核撕开焊点的熔核裂面图7-17熔核撕开焊点的熔核内的裂纹(4)熔核撕开焊点(InterfacialSeparation)熔核撕开焊点,就是焊点是由熔核中心线上被撕开、而熔核上没有粘焊母材金属,见图7-16。熔核撕开
11、焊点的熔核内要么存在裂纹(图7-17)、图7-18过烧的焊点表面状况要么有其它熔核结晶缺陷;致陷缘由:1)电流小而同时电极压力小;2)工件表面有油污;3)碰上母材杂质的偏析;4)电极压力过小;(5)焊点过烧(EXPUlSiOn/BurnThrough)过烧的焊点表面状况一看便知(图7T8)致陷缘由:1)电流过大而同时电极压力小;2)电极端面严峻污秽;3)通电时间过长;(6)焊点压陷(ExcessiveIndentation)焊点被压陷(背面),如图7-19所示。致陷缘由:D电流不太大、但通电时间过长(即焊接法律规范参数选择不恰当;2)上电极的端面尺寸选择不恰当;7.2车身部件的多点焊设施结构焊
12、接工艺要点(1)为提高生产率,对于车门(图7-20)、侧围类的车身部件焊接-般多采纳电阻多点焊工艺,而且以单面双点焊工艺(见图7-21)为首选;而焊接电源的主电路见本书的第四章。(2)为使电网负荷均衡,电阻多点焊机的焊点用电负荷要均衡分摊到三相电网,如图7-21示意。这就是多点焊时的焊点负荷“分相”原则;(3)实际被焊工件的焊点多在6点以上,例如图7-22中,工件焊点总数为24。按焊点负荷“分相”原则,三相电网负荷为每相8点。假如这每相8个焊点一次通电焊完,一般多点焊机焊接变压器的功率都不足。为此,要将每相分摊的8个焊点再分为两批,“分时”投网。例如图7-22中,工件上的24焊点,左右侧各有1
13、2个焊点,A相电网B相电网C相电网JJ铜垫板图7-21单面双点焊工艺一批焊点、NU2、No4为其次批焊点。二批焊点“分时”投入电网进行焊接。这就是多点焊时的焊点负荷“分时”原则;当焊点总数更多时,还可将焊点分成二批以上;(4)当第一批电极压下时,Nol/N03焊点施焊,但No2No4电极要抬起,反之亦然。为何要将压下电极按“相隔”的原则支配,这就是因考虑到以下设计问题:当被焊工件上的焊点分布较为密集时,为保证每个电极的加压力,多点焊机的电极加压系统一般就多用“液压”,以尽量减小加压油缸的尺寸,但同时带来二次电缆线、电极水冷系统等的安装调试、修理不便的问题,为此,焊点分布较为密集的多点焊机的电极
14、压下结构,多按电极“相隔”原则支配。(5)对于汽车车门类型工件,有些焊点的位置分布状况,既无法进行单面双点焊,也不能用常规的双面单点焊施焊,例如具有肯定厚度的扁箱式结构的轿车车门的侧面上专用的机器人“垫板手车门的侧面7-24车门多点焊工位汇流铜排车门侧面A焊点位置机器人“垫板手”上的铜垫板图7-25车门上A焊点的状况的焊点(图7-24)。对于这种位置焊点的焊接,可采纳如下工艺方法:使用“手”上安装铜垫板(也就是相当于常规双面单点焊的下电极)的机器人,每次焊接时,机器人将“手”由车门内板上开出的“工艺窗孔”伸到焊点处(图7-24、25),点焊完成后,再将铜垫板“手”收回。图7-27铝合金车身的半
15、导体激光机器人焊接ThicknessmmCO * IaseSolid state laserPower kWSpeedm/minPower kVVSpeedm/min2562124665141.0TypicalParameters7. 3铝合金车身部件的激光焊接为节能和改进汽车的性能,近年来国外有些轿车车身采纳了全铝合金材料,如图7-26所示的AUdi-A8轿车车身结构。同时大量使用激光焊接机器人(图7-27),这是由于只有激光焊才能达到轿车车身对焊缝表面质量的高要求。(1) 铝合金焊接激光器的类型与功率由于铝合金材料对激光光束的反射率很高,为此,必需选择干瓦级的大功率激光器。铝合金焊接激光器
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第七章 汽车制造焊接工艺 第七 汽车 制造 焊接 工艺

链接地址:https://www.desk33.com/p-148298.html