汽車焊接新技術概述

1、第一講 汽車焊接新技術邢亞哲邢亞哲長安大學材料學院長安大學材料學院2009.06.182009.06.18汽車焊接技術概述點焊點焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點形成焊點的電阻焊方法。點焊主要用于薄板焊接薄板焊接。 點焊點焊在汽車制造中應用：在汽車制造中應用：汽車車身焊裝, 包括車身底板、側圍、車架、車頂、車門及車身總成等部分的焊裝。據統(tǒng)計, 每輛汽車車身上約有5000多個電阻點焊焊點。汽車焊接技術概述點焊過程點焊過程點焊機點焊機汽車焊接技術概述汽車焊接技術概述縫焊縫焊縫焊縫焊的過程與點焊相似，只是以旋轉的圓盤狀滾輪電極代替柱狀電極，將焊件裝配成

2、搭接或對接接頭，并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉動，連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法。在汽車生產中主要用于在汽車生產中主要用于密封性焊接或縫點焊工件。如油箱、機油盤、消聲器、減震器封頭、車身頂蓋雨檐等汽車焊接技術概述凸焊凸焊凸焊凸焊是點焊的一種特殊形式，其利用零件原有的型面倒角、底面或者預制的凸點作為上下兩工件的接觸面，施加壓力并通電流，達到在凸點處焊合的一種電阻焊方法。凸焊時，一次可在接頭處形成一個或多個熔核。 在汽車生產中主要用于在汽車生產中主要用于車身零部件、減震器閥桿、制動蹄等。汽車焊接技術概述對焊對焊電阻對焊電阻對焊是將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊是將焊件裝配成對

3、接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后斷電密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。電阻對焊主電阻對焊主要用于要用于截面簡單、直徑或邊長小于截面簡單、直徑或邊長小于20mm20mm和強度要和強度要求不太高的焊件求不太高的焊件。 閃光對焊閃光對焊是將焊件裝配成對接接頭，接通電源，是將焊件裝配成對接接頭，接通電源，使其端面逐漸移近達到局部接觸，利用電阻熱加使其端面逐漸移近達到局部接觸，利用電阻熱加熱這些接觸點，在大電流作用下，產生閃光，使熱這些接觸點，在大電流作用下，產生閃光，使端面金屬熔化，直至端部在一定深度范圍內

4、達到端面金屬熔化，直至端部在一定深度范圍內達到預定溫度時，斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的預定溫度時，斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。方法。汽車焊接技術概述閃光對焊閃光對焊的接頭質量比電阻焊好，焊縫力學性能與母材相當，而且焊前不需要清理接頭的預焊表面。閃光對焊常用于重要焊件的焊接?？珊竿N金屬，也可焊異種金屬；可焊0.01mm的金屬絲，也可焊20000mm的金屬棒和型材。在汽車中對焊主要用于在汽車中對焊主要用于鋼圈、排進氣閥桿等鋼圈、排進氣閥桿等對焊過程示意圖對焊過程示意圖汽車焊接技術概述（1 1）熔核形成時，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金）熔核形成時，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬屬 與空氣隔絕，冶

5、金過程簡單。與空氣隔絕，冶金過程簡單。（2 2）加熱時間短，熱量集中，故熱影響區(qū)小，）加熱時間短，熱量集中，故熱影響區(qū)小，變變 形與應力也小，通常在焊后不必安排校正形與應力也小，通常在焊后不必安排校正和和 熱處理工序。熱處理工序。（3 3）不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、）不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、乙乙 炔、氫等焊接材料，焊接成本低。炔、氫等焊接材料，焊接成本低。（4 4）操作簡單，易于實現機械化和自動化，改）操作簡單，易于實現機械化和自動化，改善善 了勞動條件。了勞動條件。（5 5）生產率高，且無噪聲及有害氣體，在大批）生產率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量量 生產中，可以和其

6、他制造工序一起編到組生產中，可以和其他制造工序一起編到組裝裝 線上。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔線上。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔離離。電阻焊的優(yōu)點：電阻焊的優(yōu)點：汽車焊接技術概述電阻焊的缺點：電阻焊的缺點：（1）目前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接質量）目前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接質量 只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗來檢只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗來檢 查，以及靠各種監(jiān)控技術來保證。查，以及靠各種監(jiān)控技術來保證。（2）點、縫焊的搭接接頭不僅增加了構件的重）點、縫焊的搭接接頭不僅增加了構件的重 量，且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角，致量，且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角，致 使接頭的

7、抗拉強度和疲勞強度均較低。使接頭的抗拉強度和疲勞強度均較低。（3）設備功率大，機械化、自動化程度較高，使）設備功率大，機械化、自動化程度較高，使 設備成本較高、維修較困難，并且常用的大設備成本較高、維修較困難，并且常用的大 功率單相交流焊機不利于電網的平衡運行。功率單相交流焊機不利于電網的平衡運行。 汽車焊接技術概述 電弧焊（電弧焊（CO2氣體保護焊、氬弧焊、焊條氣體保護焊、氬弧焊、焊條電弧焊和埋弧焊等）電弧焊和埋弧焊等）（1）CO2氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊車身蒙皮、車箱、車身蒙皮、車箱、 后橋、車架、橫梁后橋、車架、橫梁 后橋殼管、傳動軸、后橋殼管、傳動軸、 液壓缸等。液壓缸等。（2）氬

8、弧焊）氬弧焊用于機油盤、鋁合金零部件。用于機油盤、鋁合金零部件。（3）焊條電弧焊）焊條電弧焊支架、車架、備胎架等厚板支架、車架、備胎架等厚板 零部件。零部件。（4）埋弧焊）埋弧焊半橋套管、法蘭、天然氣汽車的半橋套管、法蘭、天然氣汽車的 壓力容器等。壓力容器等。在汽車制造中的應用在汽車制造中的應用汽車焊接技術概述 特種焊（摩擦焊、電子束焊、激光焊、氧乙特種焊（摩擦焊、電子束焊、激光焊、氧乙炔焊和釬焊）炔焊和釬焊）摩擦焊摩擦焊傳統(tǒng)定義：利用焊件表面相互摩擦所產生的熱，使傳統(tǒng)定義：利用焊件表面相互摩擦所產生的熱，使端面達到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的端面達到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接

9、的一種壓焊方法。一種壓焊方法。 現代定義：在壓力作用下，通過待焊工件的現代定義：在壓力作用下，通過待焊工件的摩擦界摩擦界面面及其附近溫度升高，材料的變形抗力降低、塑性及其附近溫度升高，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面氧化膜破碎，伴隨著材料產生塑性流變，提高、界面氧化膜破碎，伴隨著材料產生塑性流變，通過界面的分子擴散和再結晶而實現焊接的固態(tài)焊通過界面的分子擴散和再結晶而實現焊接的固態(tài)焊接方法。接方法。 汽車焊接技術概述摩擦焊摩擦焊通常由如下四個步驟構成： a、機械能轉化為熱能； b、材料塑性變形； c、熱塑性下的鍛壓力； d、分子間擴散再結晶。 摩擦焊相較傳統(tǒng)熔焊最大的不同點不同點在于整個焊接

10、過程中，待焊金屬獲得能量升高達到的溫度并沒有達到其熔點，即金屬是在熱塑性狀態(tài)下實現的類鍛態(tài)固相連接。汽車焊接技術概述相對傳統(tǒng)熔焊，摩擦焊優(yōu)勢：相對傳統(tǒng)熔焊，摩擦焊優(yōu)勢：（1）焊接接頭質量高能達到焊縫強度 與基體材料等強度；（2）焊接效率高、質量穩(wěn)定、一致性好；（3）可實現異種材料焊接等。 摩擦焊摩擦焊技術經過長年的發(fā)展，已經發(fā)展出很多種類：包括慣性摩擦焊、徑向摩擦焊、線性摩擦焊、軌道摩擦焊、攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊等。 汽車焊接技術概述攪拌摩擦焊（攪拌摩擦焊（FSW）: :1991年英國焊接研究所發(fā)明年英國焊接研究所發(fā)明, 是是一種在機械力和摩擦熱作用下的一種在機械力和摩擦熱作用下的固相連接方法固

11、相連接方法如圖，帶特殊軸肩和針凸如圖，帶特殊軸肩和針凸的柱形攪拌頭旋轉著緩慢的柱形攪拌頭旋轉著緩慢插入被焊接工件，攪拌頭插入被焊接工件，攪拌頭和被焊接材料之間的摩擦和被焊接材料之間的摩擦剪切阻力產生了摩擦熱，剪切阻力產生了摩擦熱，使攪拌頭鄰近區(qū)域的材料使攪拌頭鄰近區(qū)域的材料熱塑化熱塑化（焊接溫度一般不（焊接溫度一般不會達到和超過被焊接材料會達到和超過被焊接材料的熔點），當攪拌頭旋轉的熔點），當攪拌頭旋轉著向前移動時，熱塑化的著向前移動時，熱塑化的金屬材料從攪拌頭的前沿金屬材料從攪拌頭的前沿向后沿轉移，并且在攪拌向后沿轉移，并且在攪拌頭軸肩與工件表層摩擦產頭軸肩與工件表層摩擦產熱和鍛壓共同作用下

12、，形熱和鍛壓共同作用下，形成致密固相連接接頭。成致密固相連接接頭。 汽車焊接技術概述FSW的優(yōu)點的優(yōu)點（1 1）適合于自動化和機器人操作）適合于自動化和機器人操作（2 2）適用于有色金屬材料）適用于有色金屬材料( (如鋁、銅、鎂、鋅等如鋁、銅、鎂、鋅等) ) 的連接，接頭性能優(yōu)異的連接，接頭性能優(yōu)異（3 3）高效、節(jié)能、環(huán)保）高效、節(jié)能、環(huán)保 （4 4）對于鎂合金、鋅合金、銅合金、鉛合金、不銹）對于鎂合金、鋅合金、銅合金、鉛合金、不銹 鋼、鈦合金以及鋁基復合材料等材料的連接也鋼、鈦合金以及鋁基復合材料等材料的連接也 合適合適 （5 5）可以較容易實現異種材料的連接可以較容易實現異種材料的連接（

13、6 6） 可可焊接材料的厚度范圍較廣，焊接材料的厚度范圍較廣，0.4180mm汽車焊接技術概述FSW的局限性的局限性（1 1）焊縫末尾通常有匙孔存在（目前已）焊縫末尾通常有匙孔存在（目前已 可以實現無孔焊接）；可以實現無孔焊接）；（2 2）焊接時的機械力較大，需要焊接設）焊接時的機械力較大，需要焊接設 備具有很好的剛性；備具有很好的剛性；（3 3）與弧焊相比）與弧焊相比, ,缺少焊接操作的柔性；缺少焊接操作的柔性；（4 4）不能實現添絲焊接。）不能實現添絲焊接。摩擦焊在汽車制造中的應用：摩擦焊在汽車制造中的應用：汽車閥桿、后橋、半軸、轉向桿等汽車焊接技術概述電子束焊電子束焊電子束焊電子束焊：利

14、用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空環(huán)境中的焊件所產生的熱能進行焊接的方法。 （1）高能量的電子束，束流直徑小，能夠 形成一個深而窄的穿透焊縫，因此工 件變形小，焊縫的熱影響區(qū)窄電子束焊較其它熔焊，優(yōu)點是：電子束焊較其它熔焊，優(yōu)點是：汽車焊接技術概述（2）加熱集中，熱效率高，可焊接一般熔）加熱集中，熱效率高，可焊接一般熔 化焊方法難于焊接的特種難熔金屬、化焊方法難于焊接的特種難熔金屬、 熱敏感性強的金屬以及異種金屬材；熱敏感性強的金屬以及異種金屬材；（3）電子束焊接參數能夠被精確控制，焊）電子束焊接參數能夠被精確控制，焊 接時參數的重復性及穩(wěn)定性好；接時參數的重復性及穩(wěn)定性好；（4 4）真

15、空電子束焊接是排除了大氣中有害）真空電子束焊接是排除了大氣中有害 氣體氣體( (氫和氧氫和氧) )對熔化金屬的影響，因對熔化金屬的影響，因 此，熔化金屬化學成分純凈，提高了此，熔化金屬化學成分純凈，提高了 焊縫質量，十分有利于活性金屬材料焊縫質量，十分有利于活性金屬材料 和真空熔煉的高純度金屬的焊接。和真空熔煉的高純度金屬的焊接。電子束焊主要用于電子束焊主要用于汽車的齒輪組合體、傳動箱體的焊接汽車焊接技術概述激光焊激光焊激光焊主要用于激光焊主要用于車身框架結構的焊接車身框架結構的焊接, , 如頂蓋與如頂蓋與側面車身焊接側面車身焊接, , 變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸

16、鏈等。鏈等。氧乙炔焊氧乙炔焊氧乙炔焊氧乙炔焊由于加熱面積大由于加熱面積大, , 以及金屬材料本身的以及金屬材料本身的熱導性能熱導性能, , 焊后變形大焊后變形大, , 所以在車身焊接中應用所以在車身焊接中應用較少較少, , 一般用于車身總成的補焊。一般用于車身總成的補焊。釬焊釬焊釬焊釬焊用于鋁散熱器用于鋁散熱器汽車焊接技術概述第二節(jié) 機器人焊接、焊接數值模擬、 車身焊裝工藝的虛擬設計及 焊接新材料 （一）機器人焊接高效率高效率一致的一致的產品質量產品質量批量化批量化汽汽車車制制造造要求要求焊接機器人獲焊接機器人獲得了廣泛應用得了廣泛應用焊接機器人焊接機器人的特點：焊接機器人的特點：（1）本體獨

17、立、動作自由度多、程序變更靈活、 自動化程度高、柔性程度極高（2）多用途、重復精度高、焊接質量高、抓 取質量大、運動速度快、動作穩(wěn)定可靠機器人的國內應用：機器人的國內應用：截止2001年，全國共有各類焊接機器人10401040臺，而汽車制造和汽車零部件汽車制造和汽車零部件生產企業(yè)中的焊接機器人約790790臺，其占全部焊接機器人的76%76%（3）提高了生產效率，降低勞動強度目前，機器人焊接已廣泛應用在汽車制造業(yè)的汽車底盤、座椅骨架、導軌、消聲器以及液力變矩器等焊接中，尤其在汽車底盤焊接生產中得到了廣泛的應用。（1）東風商用車車身廠第六焊裝車間總裝線采用 了6臺點焊機器人，3臺自動焊機；（2）

18、一汽車身廠10萬輛新品駕駛室主焊線采用了 21臺點焊機器人，點焊自動化率達95%；國內應用舉例：國內應用舉例：焊接機器人最近發(fā)展了一種低高度的點焊機器人，用它來焊接車體下部零件。這種矮小的點焊機器人還可以與較高的機器人組裝在一起，共同對車體上部和下部進行焊接，從而縮短了整個焊接生產線長度。汽車業(yè)焊接機器人的發(fā)展：汽車業(yè)焊接機器人的發(fā)展：（3）東風車身廠6萬輛新品駕駛室總裝線采用 了10臺點焊機器人，1臺自動焊機，點焊 自動化率不足60%。焊接機器人焊接機器人焊裝生產線焊裝生產線焊接機器人綜合焊接機器人綜合焊接機器人國內焊接機器人應用中的缺陷：國內焊接機器人應用中的缺陷：（1）點焊機器人上所配備

19、的焊鉗均為氣動焊鉗， 焊接時沖擊力較大（2）由于工件的重復精度較差，電極處于凸緣邊 緣時，焊鉗易滑出，嚴重時會損壞被焊工件（3）電極磨損量的監(jiān)控反饋精度較差，影響焊接 質量。在國外，在國外，機器人用焊鉗已逐步采用機器人用焊鉗已逐步采用伺服焊鉗伺服焊鉗，焊接時沖擊小，并能實現精確控制，提高焊接焊接時沖擊小，并能實現精確控制，提高焊接質量。質量。焊接機器人伺服焊鉗伺服焊鉗是機器人電阻焊領域的最新應用技術，其核心是既可采用傳統(tǒng)的氣（液）壓缸也可采用交直流伺服電機作為焊鉗驅動裝置。伺服焊鉗優(yōu)點：伺服焊鉗優(yōu)點：（1）可省去壓縮空以氣節(jié)約能源（3）自動補償電極磨損（2）提高焊鉗開合速度和電極壓力穩(wěn)定（4）

20、提高焊點質量和生產效率，延長電極壽命焊接機器人（二）焊接數值模擬焊焊縫縫接接頭頭焊接缺陷焊接缺陷應力集中，且應力集中，且應力分布復雜應力分布復雜承載能力下降承載能力下降焊接變形焊接變形分析焊接應力分布分析焊接應力分布預測焊接變形預測焊接變形數值模擬數值模擬控制焊接控制焊接總成質量總成質量因此因此焊接數值模擬的優(yōu)點：焊接數值模擬的優(yōu)點：焊接數值模擬舉例說明（客車車架焊接變形的控制）舉例說明（客車車架焊接變形的控制）目前只能通過反復試驗獲得相對合理的焊接工藝，其試驗存在著盲目性，且試驗周期長、投入大。若采用數值模擬技術，可以經濟、快速地模擬出正確的工藝方案。在國內，高校對焊接結構的數值模擬技術研究

21、得在國內，高校對焊接結構的數值模擬技術研究得較多，并且已有一些成功的應用案例。較多，并且已有一些成功的應用案例。焊接數值模擬軟件的開發(fā)：焊接數值模擬軟件的開發(fā)：常用軟件常用軟件：ANSYS和SYSWELD等2000年，大阪大學結合科學研究所提出了耗資20億日元（2000萬美元）的國家課題，即“高效與安全焊接技術的開發(fā)”。其目的其目的是開發(fā)一個用戶界面友好的高效與安全焊接的計算機系統(tǒng)，同時給出3個精密模擬程序，即焊接過程模擬程序、被焊區(qū)域組織預測程序和變形預測程序英國焊接研究所開發(fā)了一個“結構變形預測系統(tǒng)” (SDPS)，可以用來預測復雜結構的焊接變形。焊接數值模擬軟件特點軟件特點: （1）可以

22、在設計初期規(guī)劃階段對焊接當中普遍出可以在設計初期規(guī)劃階段對焊接當中普遍出 現的變形進行評價和控制現的變形進行評價和控制（2）可以大大減少制造的時間，并節(jié)省生產成本）可以大大減少制造的時間，并節(jié)省生產成本 最新的最新的WELD PLANNER軟件軟件開發(fā)公司和推出時間：開發(fā)公司和推出時間：法國ESI集團 2009年1月12日（3）高度簡單化。高度簡單化。應用WELD PLANNER方案， 可以使不懂有限元模擬，或者對該技術知之 甚少的人更好地了解由焊接所導致的變形， 而且全部操作只需要一天的培訓，便可以熟 練地使用該方案焊接數值模擬（4 4）高效。）高效。包括快速產生或自動尋找部件間的包括快速產

23、生或自動尋找部件間的焊焊 縫；自動并方便地定義焊接順序；具有典縫；自動并方便地定義焊接順序；具有典型型 的工業(yè)夾具條件；多種結果變形的顯示。的工業(yè)夾具條件；多種結果變形的顯示。 （5）節(jié)約成本。）節(jié)約成本。可以在不到一天的時間里，對復可以在不到一天的時間里，對復 雜的焊接中出現的變形進行控制，因此能在雜的焊接中出現的變形進行控制，因此能在 試驗周期和變形修補方面大大節(jié)約成本?？稍囼炛芷诤妥冃涡扪a方面大大節(jié)約成本?？?以潛在地節(jié)省一到兩個試驗周期，也就是每以潛在地節(jié)省一到兩個試驗周期，也就是每 個零件大約可以節(jié)約一萬到兩萬歐元個零件大約可以節(jié)約一萬到兩萬歐元 WELD PLANNER軟件已經開始

24、上市銷售軟件已經開始上市銷售 焊接數值模擬（三）車身焊裝工藝的虛擬設計車身焊裝工藝設計的關鍵：車身焊裝工藝設計的關鍵：對產品的工藝分塊對產品的工藝分塊車身焊裝工車身焊裝工藝設計水平藝設計水平取決于取決于設計師設計師的經驗的經驗無法科學地判斷無法科學地判斷設計方案的優(yōu)劣設計方案的優(yōu)劣通過計算機模通過計算機模擬技術來進行擬技術來進行虛擬工廠設計虛擬工廠設計優(yōu)化焊裝車間平面布置和工優(yōu)化焊裝車間平面布置和工作單元布局作單元布局;了解工藝對產了解工藝對產品的影響和各工序間的關聯品的影響和各工序間的關聯;校驗所需設備數量和對自動校驗所需設備數量和對自動化設備的需求化設備的需求;計算生產面計算生產面積和所需

25、工人數積和所需工人數;可對焊裝可對焊裝線上的機器人、自動化設備線上的機器人、自動化設備及人體作業(yè)進行仿真分析及人體作業(yè)進行仿真分析設計師的經驗設計師的經驗虛擬設計的模擬軟件虛擬設計的模擬軟件(DELMIA)介紹介紹開發(fā)公司：開發(fā)公司：法國達索公司 車身裝焊的虛擬設計軟件名稱：軟件名稱：DELMIA，為Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application 的縮寫，即數字企業(yè)精益制造交互式 應用 軟件功能：軟件功能：為汽車制造業(yè)提供了全面的解決方 案，從白車身焊接、油漆、總裝的工 藝規(guī)劃到加工仿真等，提供了一系列 的軟件和整體解

26、決方案DELMIA的應用現狀：的應用現狀：（1）通用、豐田等汽車企業(yè)都大量應用）通用、豐田等汽車企業(yè)都大量應用DELMIA 軟件，通用卡車公司把軟件，通用卡車公司把DELMIA軟件的開發(fā)軟件的開發(fā) 公司作為唯一的數字制造解決方案供應商公司作為唯一的數字制造解決方案供應商CIMS為Computer Integrated Manufacturing Systems的縮寫，即計算機集成制造系統(tǒng) （2）上海交通大學）上海交通大學CIMS研究所應用研究所應用DELMIA軟軟 件在上海大眾汽車有限公司發(fā)動機廠生產件在上海大眾汽車有限公司發(fā)動機廠生產 線技術改造項目中也獲得了很好的效益。線技術改造項目中也獲

27、得了很好的效益。車身裝焊的虛擬設計（四）汽車焊接新材料鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板車車身身材材料料普通冷軋鋼板普通冷軋鋼板提高車身防腐提高車身防腐性能及壽命性能及壽命目的目的焊接鍍鋅鋼板最有前途的方法是焊接鍍鋅鋼板最有前途的方法是激光焊接激光焊接防腐機理防腐機理高強度鋼板高強度鋼板高強度鋼板高強度鋼板汽車輕量化汽車輕量化提高汽車提高汽車安全性能安全性能超細晶粒鋼超細晶粒鋼超細晶粒超細晶粒高潔凈度高潔凈度高均勻度高均勻度組織組織特點特點性能特點性能特點強度和韌性比現強度和韌性比現有鋼材提高一倍有鋼材提高一倍汽車焊接新材料汽車焊接強度檢查汽車焊接強度檢查焊接非破壞性檢查：焊接非破壞性檢查：操作

28、工人按照規(guī)定頻次操作工人按照規(guī)定頻次先先清理清理焊點數目和外觀質量是否符合規(guī)定，焊點數目和外觀質量是否符合規(guī)定，然后然后將專用鑿將專用鑿子插入規(guī)定檢查的焊點子插入規(guī)定檢查的焊點3-10mm處，到焊點內端平處，到焊點內端平后，上下扳動鑿子，檢查焊點是否松動，后，上下扳動鑿子，檢查焊點是否松動，接著接著拔出拔出鑿子，用鑿子，用0.5-1磅錘子還原零件，磅錘子還原零件，如果如果焊點松動，焊點松動，就就記錄缺陷部位和種類。記錄缺陷部位和種類。焊接破壞性檢查：焊接破壞性檢查：利用液壓張力鉗或氣動鑿子將產利用液壓張力鉗或氣動鑿子將產品所有焊點撕開，檢查撕洞是否燒穿、是否存在不品所有焊點撕開，檢查撕洞是否燒

29、穿、是否存在不可接受的焊接裂紋等缺陷，檢查焊核尺寸是否符合可接受的焊接裂紋等缺陷，檢查焊核尺寸是否符合要求。最后對檢查結果記錄。需要專門經過培訓的要求。最后對檢查結果記錄。需要專門經過培訓的檢驗員完成。檢驗員完成。超聲波技術檢查：超聲波技術檢查：需要專門經過培訓的檢驗員完成。需要專門經過培訓的檢驗員完成。第三節(jié) 汽車制造中的焊接新技術 （一）高效節(jié)能的電阻焊及質量控制電阻焊機大量電阻焊機大量使用使用50Hz50Hz的的單相交流電源單相交流電源容量大且功率因數低容量大且功率因數低缺陷缺陷解解決決途途徑徑三相低頻電阻焊機三相低頻電阻焊機三相次級整流接觸焊機三相次級整流接觸焊機逆變電阻焊機逆變電阻焊

30、機汽車制造中的焊接新技術逆變式焊機焊接技術逆變式焊機焊接技術優(yōu)點：優(yōu)點：焊接性能好、動態(tài)反應速度快、效率高、 功能多、易于實現焊接機械化和自動化應用：應用：手工電弧焊、TIG焊、 MIG/MAG/CO2 自動及半自動焊、電阻點焊電阻點焊逆變電阻焊機工作原理：逆變電阻焊機工作原理：是將輸入的三相交流電橋式整流、濾波成直流電，再經逆變器產生中頻交流電，然后反饋給焊接變壓器輸出低電壓交流電，最后經單相整流后輸出脈動很小的直流電。不但經濟節(jié)能，而且焊接規(guī)范調節(jié)范圍擴大34倍，解決了汽車行業(yè)鍍鋅鋼板焊接對焊接參數選擇范圍很小的問題。電阻焊質量控制電阻焊質量控制通常使用的通常使用的質量控制手段質量控制手段

31、焊前預測并打試片焊前預測并打試片焊后隨機抽樣破壞性檢驗焊后隨機抽樣破壞性檢驗焊后無損檢測焊后無損檢測存在局限性存在局限性和隨機性和隨機性焊接過程監(jiān)控焊接過程監(jiān)控最理想的方法最理想的方法研究的研究的熱點熱點汽車制造中的焊接新技術日本已開發(fā)了采用數值計算的熔核直徑在線自適應日本已開發(fā)了采用數值計算的熔核直徑在線自適應控制技術的點焊質量控制方法控制技術的點焊質量控制方法(根據溫度變化情況根據溫度變化情況確定點焊部位的發(fā)熱情況確定點焊部位的發(fā)熱情況,由此推算是否可以獲得確由此推算是否可以獲得確保點焊質量的熔核直徑保點焊質量的熔核直徑,使焊點質量穩(wěn)定可靠且焊接使焊點質量穩(wěn)定可靠且焊接噴濺減少噴濺減少,電

32、極壽命延長電極壽命延長)。但這種方法計算量大。但這種方法計算量大,設設備一次投資增加。備一次投資增加。焊接過程監(jiān)控質量控制技術的開發(fā)及應用現狀焊接過程監(jiān)控質量控制技術的開發(fā)及應用現狀西南交通大學針對鋁合金車圈研制成車圈焊接西南交通大學針對鋁合金車圈研制成車圈焊接PLC智能控制器，解決了鋁合金車圈的焊接質量問題，智能控制器，解決了鋁合金車圈的焊接質量問題， 其抗干擾能力、可靠性等比單片微機控制器更好，其抗干擾能力、可靠性等比單片微機控制器更好， 比工控機控制器體積小、成本低。比工控機控制器體積小、成本低。汽車制造中的焊接新技術（二）氣體保護焊的穩(wěn)定焊接技術短路過渡的電流波形控制法短路過渡的電流波

33、形控制法用兩個電流脈沖過渡一個熔滴的波形控制法用兩個電流脈沖過渡一個熔滴的波形控制法, 可可限制短路過渡時金屬液橋爆斷的能量限制短路過渡時金屬液橋爆斷的能量, 減少飛濺減少飛濺, 提高短路過渡的穩(wěn)定性提高短路過渡的穩(wěn)定性。第一個電流脈沖第一個電流脈沖熔滴長大并與工件短路熔滴長大并與工件短路第二個短時脈沖第二個短時脈沖檢測短路電流上升速度檢測短路電流上升速度控制短路電流峰值控制短路電流峰值產生電磁收縮產生電磁收縮力并形成縮頸力并形成縮頸拉斷拉斷細頸細頸熔池熔池表面張力表面張力熔滴穩(wěn)定過熔滴穩(wěn)定過渡而無飛濺渡而無飛濺汽車制造中的焊接新技術逆變電源波形控制法逆變電源波形控制法逆變電源逆變電源良好的動

34、特良好的動特性和可控性性和可控性波形控制波形控制在熔滴短路過在熔滴短路過濾的初期抑制濾的初期抑制短路電流上升短路電流上升減少電磁收縮力減少電磁收縮力并防止熔滴爆斷并防止熔滴爆斷減少大顆減少大顆粒飛濺粒飛濺利于熔滴在利于熔滴在熔池攤開熔池攤開電流迅速上升電流迅速上升電磁收縮力增電磁收縮力增加加加速形加速形成縮頸成縮頸電流緩慢上升電流緩慢上升到一較低值到一較低值從而使縮頸爆從而使縮頸爆斷時飛濺減少斷時飛濺減少汽車制造中的焊接新技術氬弧焊技術氬弧焊技術氬弧焊有非熔化極（氬弧焊有非熔化極（TIGTIG）和熔化極（）和熔化極（MIGMIG）兩種，兩種，均用于均用于汽車工業(yè)汽車工業(yè)有色金屬有色金屬和和高合

35、金高合金鋼鋼焊接中。為改善焊接中。為改善COCO2 2氣體保護焊的氣體保護焊的成形成形和和減少飛濺減少飛濺, ,采用采用80%CO80%CO2+20%Ar+20%Ar的混合氣體保的混合氣體保護焊。護焊。汽車制造中的焊接新技術（三）激光焊接及其復合焊接技術 激光焊接原理激光焊接原理金屬金屬升溫氣化升溫氣化激光激光金屬蒸氣離金屬蒸氣離開熔池表面開熔池表面產生附加產生附加反作用力反作用力熔化金屬表熔化金屬表面向下凹陷面向下凹陷激光斑下激光斑下形成凹坑形成凹坑激光斑直接射入坑激光斑直接射入坑底形成細長的小孔底形成細長的小孔反沖壓力、液態(tài)反沖壓力、液態(tài)金屬的表面張力、金屬的表面張力、重力平衡時重力平衡時

36、小孔小孔停止停止繼續(xù)繼續(xù)深入深入金屬在小孔前方熔金屬在小孔前方熔化，繞過小孔流向化，繞過小孔流向后方重新凝固形成后方重新凝固形成焊縫焊縫汽車制造中的焊接新技術激光深熔焊原理激光深熔焊原理汽車制造中的焊接新技術汽車制造中的焊接新技術激光焊接設備激光焊接設備控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)激光器激光器光導系統(tǒng)光導系統(tǒng)焊接機器人焊接機器人功率小功率小5kW薄小零件薄小零件功率大功率大6-15kW波長短，有利波長短，有利于金屬表面吸收于金屬表面吸收可利用光纖傳輸可利用光纖傳輸以簡化光導系統(tǒng)以簡化光導系統(tǒng)Nd:YAG(釹釔鋁石榴石釹釔鋁石榴石)固體激光器固體激光器 CO2氣體激光器氣體激光器汽車制造中的焊接新技術激光焊

37、接特點激光焊接特點（1）能量密度高、適合于高速焊接（2）焊接時間短、材料本身的熱變形及熱影 響區(qū)小，尤其適合高熔點、高硬度加工（3）無電極、工具等的磨損消耗（4）對環(huán)境無污染（5）可通過光纖實現遠距離、普通方法難以 達到的部位、多路同時或分時焊接（6）很容易改變激光輸出焦距及焊點位置（7）很容易搭載到機器人裝置上汽車制造中的焊接新技術汽車車身頂蓋與側面激光焊接代替點焊汽車車身頂蓋與側面激光焊接代替點焊汽車制造中的焊接新技術車頂激光焊接車頂激光焊接汽車制造中的焊接新技術后頂蓋的激光焊縫后頂蓋的激光焊縫汽車制造中的焊接新技術激光焊接焊縫斷面形貌激光焊接焊縫斷面形貌汽車制造中的焊接新技術激光焊接的應

38、用現狀激光焊接的應用現狀國內：上海大眾、神龍、東風等為數不多的幾家合國內：上海大眾、神龍、東風等為數不多的幾家合 資公司資公司國外：國外：Volvo最早開發(fā)車頂激光焊最早開發(fā)車頂激光焊 德國大眾在德國大眾在Audi A6、Golf A4、Passat 、 BMW的的5系列和系列和Opel的的Vectra等車型也采用等車型也采用 車頂激光焊車頂激光焊 奔馳首先在奔馳首先在C級車后立柱上采用激光填絲焊級車后立柱上采用激光填絲焊 接接; BMW和和GM的車架頂部采用激光搭接焊的車架頂部采用激光搭接焊; Fiat公司在著名的公司在著名的Ferrari（法拉利）車上完（法拉利）車上完 成了成了120m長

39、的激光焊接長的激光焊接汽車制造中的焊接新技術激光拼焊板的應用激光拼焊板的應用開始于開始于Audi 100的底板拼焊，目前已經廣泛應用的底板拼焊，目前已經廣泛應用豐田公司豐田公司Tahara工廠生產的雷克薩斯（工廠生產的雷克薩斯（Lexus）門板原來是用兩種不同厚度、五種不同表面處理門板原來是用兩種不同厚度、五種不同表面處理的多塊鋼板組成，現只用一塊激光拼焊板代替，的多塊鋼板組成，現只用一塊激光拼焊板代替，大大提高了生產率。大大提高了生產率。BMW公司公司1/3的汽車采用激光拼焊板的汽車采用激光拼焊板2000年，美國用于汽車的激光拼焊板達年，美國用于汽車的激光拼焊板達6000萬件萬件激光拼焊板將

40、成為一項數十億美元的產業(yè)激光拼焊板將成為一項數十億美元的產業(yè)優(yōu)點：優(yōu)點：激光剪拼具有減少零件和模具數量、減少點焊數目、優(yōu)化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度汽車制造中的焊接新技術激光激光-TIG復合焊接復合焊接優(yōu)點：優(yōu)點：（1）利用電弧增強激光作用，可用小功率激光）利用電弧增強激光作用，可用小功率激光 器代替大功率激光器焊接金屬材料。器代替大功率激光器焊接金屬材料。（2）在焊接薄件時可高速焊接。）在焊接薄件時可高速焊接。（3）可增加熔深，改善焊縫成形，獲得優(yōu)質焊）可增加熔深，改善焊縫成形，獲得優(yōu)質焊 接接頭。接接頭。（4）可以緩和母材端面接口精度要求。）可以緩和母材端面接口精度要求

41、。舉例：當舉例：當CO2激光功率為激光功率為0.8kW，TIG 電弧的電弧的電流為電流為90A，焊接速度，焊接速度2m/min 時，可相當于時，可相當于5kW 的激光焊機的焊接能力的激光焊機的焊接能力汽車制造中的焊接新技術激光激光-TIG-TIG復合焊接原理復合焊接原理汽車制造中的焊接新技術激光激光+TIG復合焊接焊縫斷面形貌復合焊接焊縫斷面形貌汽車制造中的焊接新技術激光激光+TIG復合焊熔深復合焊熔深(左左)和熔寬和熔寬(右右)與焊接速度的關系與焊接速度的關系汽車制造中的焊接新技術TIG焊接熔合區(qū)組織焊接熔合區(qū)組織激光焊接熔合區(qū)組織激光焊接熔合區(qū)組織激光激光-TIG復合焊熔合區(qū)組織復合焊熔合區(qū)組織汽車制造中的焊接新技術激光激光-等離子弧復合焊接等離子弧復合焊接等離子弧功能：等離子弧功能：（1）激光焊接提供額外的能量，提高焊接速度，進而提高整個焊接過程的效率；（2）等離子弧環(huán)繞在激光周圍，可以產生熱處理的效果，延長冷卻時間，也就減少了硬化和殘余應力的敏