谈汽车车身的焊接工艺及其措施

2018-09-14 15:52:00
陆启蒙
原创
1656
摘要:汽车车身壳体是由百余种、甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成的一个复杂的结构件,由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢,焊接具有节省钢材、操作简单、密封性能好等众多优势,广泛应用于现代车身制造中。阐述了汽车车身常见的焊接工艺,并分析了其焊接特点及其措施。

摘要: 汽车车身壳体是由百余种、甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成的一个复杂的结构件,由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢,焊接具有节省钢材、操作简单、密封性能好等众多优势,广泛应用于现代车身制造中。阐述了汽车车身常见的 焊接工艺,并分析了其焊接特点及其措施。

1 现代车身焊装生产特点:

(1)车身轻量化,促使新材料应用和新 焊接技术发展;

(2)追求车身安全性,提高车身焊接质量;

(3)改善车身品质,提高焊装几何尺寸精度;

(4)适应多品种车型,实现柔性混合焊装生产;

(5)车型加速换代,焊接装备更新加快;

(6)高可靠性、高节拍生产,要求焊装生产线装备高度自动化;

(7)采用信息化工程技术开发车身焊装生产线装备。

2 点焊技术

点焊(图 1)由于生产效率高、操作简单、焊接变形小、易于实现机械化和自动化等优点,在车身制造中应用最为广泛;目前点焊工艺依然是国内外各大轿车厂家车身 焊接方法中最重要的方法。通常一个轿车车身有 3000~5000 个焊点。焊点的装配关系主要有两种:两层钢板和三层钢板;四层钢板焊接在少数情况也可以获得合格的焊点,但其对钢板强度、钢板厚度及装配关系的要求很高,且焊接时飞溅大,焊点压痕深,焊点疲劳强度有所下降,因此四层钢板点焊需要谨慎使用。

谈汽车车身的焊接工艺及其措施

图 1 电焊

电阻焊是电能转化为热能的焊接方法,计算公式如下。式中:Q 为产生的热量;I 为焊接电流;R 为焊接电阻;T 为焊接时间。

焊接电阻包括电极与工件之间的接触电阻、工件与工件之间的接触电阻、以及工件本身的电阻。其中接触电阻与焊接压力有直接的关系,要获得合格的焊点,需要合适的焊接压力。形成一个合格焊点需要三个主要因素,即焊接电流、焊接时间和焊接压力。每个焊点的具体焊接参数值由钢板厚度、钢板强度、钢板镀层情况及钢板装配状态等因素综合决定。焊点质量水平是衡量车身质量的重要指标,影响焊点质量的因素较多,即零件装配状态、钢板镀锌层厚度、焊点间距、零件结构、电极对中状态、焊钳冷却状态、 电极帽修磨状态、夹具是否分流、程序转换开关是否失效、焊接参数值是否合理等,在出现焊接质量问题时,应需从多方面进行分析。

3 螺柱焊技术 螺柱焊接具有快速,可靠、操作简单等优点,可以替代铆接、钻孔等工艺。主要方式有两种:储能式和拉弧式。储能式焊接时间、焊接电流不可调,熔深很浅,在汽车行业的应用很少。目前应用最多的是拉弧式,螺柱接触工件后,扣动 焊枪开关,螺柱被拉起,离开工件,然后工件与螺柱之间产生电弧,电弧产生的热量熔化螺柱顶部法兰和工件表面,随后螺柱下降浸入工件表面形成的熔池里,设备断电,熔池冷却形成焊接接头,焊接完毕。焊接过程。螺柱焊接时间非常短,以 ms 为单位,通常在 20~40ms 之间,汽车行业采用的这种 螺柱焊接工艺也称为短周期螺柱焊。

螺柱焊设备焊接电源现在以逆变式电源为主,已经基本替代了晶闸管控制弧焊整流器电源。 螺柱焊枪已经从气动发展到电动,可通过弹簧的伸缩来控制螺柱的提升、下降过程,发展到 伺服电机控制螺柱的运动,精确控制螺柱的运动行程,提高了螺柱焊接质量。现在 螺柱焊接技术发展较快,自动化程度高,广泛采用了计算机技术、模糊系统、专家系统程序等智能控制系统技术。螺柱焊设备不仅能精确设置和记录、
储存焊接参数,而且能对焊接过程进行实时检测,具有故障自我诊断专家系统,并能自动调节焊接参数,以保证焊接质量;且 1 台焊接主机可以最多带 5 把焊枪工作,极大地提高了焊接主机的利用率。国内汽车行业的 螺柱焊机主要依靠进口,存在价格高、维修成本高的问题。目前通过国内焊接技术人员的不断攻关,已有部分焊机设备厂家研制出可用于汽车行业使用的螺柱 焊接设备,填补了国内这块领域的空白。

4 搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊技术这种焊接方式由于没有金属熔化,具有变形小、无熔化焊的焊接缺陷等特点,所以搅拌摩擦焊非常适合长平直焊缝和铝合金的焊接。目前由于搅拌摩擦焊的应用范围比较窄(只适合于长平直焊缝),且成本较高,在国外厂商、国内的轨道客车企业和部分军工企业内有所应用。

5 等离子弧焊技术

这种技术因等离子弧弧柱温度高,能量密度大,所以对焊件加热集中,熔透能力强,在同样熔深下其焊接速度比 TIG焊高,故可提高焊接生产效率。由于 激光焊接高昂的成本和严格的技术要求,此技术在国内进行广泛的应用目前比较难。

6 结语

随着我国经济发展需求的不断扩大,对各个领域的要求相较以前也有所不同, 汽车焊接技术的要求更是严格。现今,国内的焊接专用设备制造水平与国外的先进水平相比,还存在一定差距。对于中频逆变电阻焊机、大功率固体激光器、 焊接机器人等设备,国内设备厂家尚没有推出可以满足大规模焊装生产的产品。



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