焊接技术在车身修复中的应用

2018-09-30 13:37:00
陆启蒙
原创
2248
摘要:现代汽车车身修复的有效技术手段就是焊接技术,焊接技术和焊接工艺影响了车身修复的质量和效率。文章首先分析了车身的结构以及车身损伤情况,简要说明了目前的焊接技术,接着介绍了几类先进的焊接技术在车身修复中的应用,具体包括惰性气体保护焊、电阻点焊、激光焊。车身修复人员需要针对不同的车身材料以及焊接技术的使用范围,合理选择焊接技术和焊接工艺,促进修复工作有效进行。

摘要:现代 汽车车身修复的有效技术手段就是 焊接技术,焊接技术和 焊接工艺影响了车身修复的质量和效率。文章首先分析了车身的结构以及车身损伤情况,简要说明了目前的焊接技术,接着介绍了几类先进的焊接技术在车身修复中的应用,具体包括惰性 气体保护焊电阻点焊激光焊。车身修复人员需要针对不同的车身材料以及焊接技术的使用范围,合理选择焊接技术和焊接工艺,促进修复工作有效进行。

焊接是 汽车制造业和汽车维修中需要进行的一个生产作业手段。随着人们生活水平的提高,汽车数量越来越多,居民对汽车的质量问题越来越关心。另外汽车行驶性能的提高也带来了汽车车身损坏问题,行驶速度的提高使得车身的损坏程度增加,车身损坏也成为普遍的现象。目前,私家车车身修复的重点问题是车身钣金的更换和修复,车身的修复是通过钣金和焊接工艺保证的。

1 焊接技术及车身损伤情况介绍

(1)焊接技术。

焊接技术按照焊接过程的物理特性可以分成三个主要方面。第一是熔化焊,熔化焊主要通过热效应进行材料的焊接,金属在加热到一定温度时会熔化,在两个连接件之间加人填充金属,在金属冷却凝固之后就形成了一个整体。根据金属熔化的方式不同,熔化焊可以细分为气焊、 电弧焊、等离子加热焊接等。目前汽车车身修复中应用最多的就是气焊和电弧焊。第二是压力焊,压力焊是采用电机加热的方法,对焊接部位进行加热并且施加一定的压力,保证连接件可以紧密结合。其中,电阻点焊技术是车身连接起来的必要程序,由于车身的材料和厚度限制,电焊不会产生较大的变形,所以在车身的修复中应用广泛。进行电阻焊时,应保证沿着车身同一方向焊接是连续的,确保车身不会发生应力集中和开裂现象。第三就是钎焊。钎焊所使用的填充材料是钎料,钎料的熔点通常低于连接件材料的熔点,将钎料熔化后滴在连接处,冷凝后便可以实现连接件结合。这个焊接技术受到现代汽车车身材料的限制,使用范围是有限的。

(2)车身损伤情况。

现代汽车车身的结构可以概括为两大主要类型,即承载式和非承载式车身。另外有学者也针对汽车的碰撞破坏设计了焊接技术和工艺。车身的材料为钢板,而且车身的壁厚相对较薄,车身的成型方式多为冲压模冲压成型,然后通过焊接形成整个车身外貌。车身的结构包括发动机罩、顶盖、前后车门、车门支撑、后翼板、行李箱盖等,汽车发生碰撞事故时,受力破损的部位包括前面、后面、侧面,在碰撞损伤之后,都可以通过焊接技术进行修复。汽车的车身在碰撞时受力大小、受力方向对损坏情况产生重要影响,需要结合整个车身进行受力分析,判断车身破损情况。车身碰撞修复的首要条件就是对车身的损伤程度进行准确判断,应用较为广泛且效果较好的就是有限元分析方法,还有学者通过碰撞仿真进行碰撞检测,分析破损情况。

2 先进焊接技术在车身修复中的应用

现代化的车身材料方面多采用新型的材料和制造工艺,传统的车身材料为低碳钢,低碳钢具有较好的焊接性能,在加热和冷却后强度变化不大,但是低碳钢材质偏软,需要增加材料的厚度。现代的车身材料多为高强度钢和超高强度钢,由于这些材料的焊接有一定的要求,且焊接完成后强度会下降,所以对现代化的焊接工艺提出了更高要求。现代化的焊接技术主要包括:惰性气体保护焊、电阻点焊、激光焊。

(1)惰性气体保护焊。

汽车车身板材的厚度约1 mm,焊接电流要非常平稳并且使用小电流,由于多数的车身焊接电机是工业电焊机,导致焊接电流多变,不平稳,电压网络的变化对于车身薄板焊接是非常不利的。所以惰性气体保护焊的电机要选择专用电焊机。惰性气体保护焊的焊丝要选择焊丝直增加,减小变形。对于车身顶盖的修复,电阻点焊已经逐渐被 激光焊接所代替,激光焊接不仅修复效率高,还可以有效保证焊接点的质量,激光焊接的焊接深度大,对于较厚的低碳钢车身修复具有良好的修复效果,且对于异性材料的焊接效果比
其它焊接效果更好。侧面的修复焊接时,激光焊接可以减少点焊的焊点数量,增加电焊的平滑效果。

3 汽车车身

汽车车身破损问题增加,且破损的种类和程度繁多,车身修复人员需要对车身的板材属性、焊接控制问题、热应力变形等问题充分认识,对影响汽车车身破损的关键因素有所了解。另外随着科学水平的提高,车身修复人员需要学习新的焊接知识,并将其转化为实际应用,在汽车修复诊断的过程中注意记录修复情况.不断总结积累经验.提高车身修复的质量和效率。

4 熔炼与浇注

该零件采用中频感应炉进行钢水的熔炼,配料为:铝丝为0.12 kg,除渣剂为0.98 kg, CaSiMn为 0.26 kg,普通碳素钢边角料 为 115 kg, 中锰为13 kg, 高锰为13 kg。钢水的浇注温度为1575~1595丈,熔炼温度为1615~1635丈。为了保证型壳具有良好的高温强度和烧尽壳模内的残蜡 、有机物等物质,使钢水能够快速完全浇足整个型腔,浇注时,必须遵循红壳浇注的原则,也就是要同时保证型壳的焙烧时间不能少于30 min和型壳的焙烧温度要不得低于1050丈。浇注完成后,将铸模放人沙车进行空冷,空冷时间为25min。

5 热处理

熔模铸件经过清理工艺之后,将高锰钢加热到950丈以上保温固溶,然后直接水淬,从而将高温下的奥氏体组织保持到室温,也就是我们通常所说的“水韧处理工艺” 但是,该零件采用常规的热处理后会在表面形成一层氧化皮。在实际生产中,一般都是采用抛丸工艺,来进行去除氧化皮的处理。

为了解决磁性不达标的问题,对传统“水韧处理工艺”进行了改进。首先,将网带式热处理炉分为前后两段,前段为加热段,后段为冷却段。热处理时,将分解氨气氛通人到网带炉中,使铸件在加热和冷却的过程中都受到还原性气氛的保护。其次,在冷却段布置冷却水道对炉体进行冷却,铸件不与冷却水直接接触。改进后的热处理工艺曲线如图1 所示。为了提高生产效率,生产中常采用尽可能快的加热和冷却速度。虽然高锰钢的传热性不好,但由于铸件比 较细小,快速加热和冷却时,也不会产生裂纹。

6 结语

以高锰钢材质,采用熔模铸造工艺和改进的热处理炉之后,生产出了合格的汽车深孔薄壁铸件产品。产品不仅达到了所要求的表面质量要求和尺寸精度,还满足了无磁性的要求,产品合格率达到了96%以上。与用铜锌合金热锻法生产的深孔薄壁零件相比,采用高锰钢的熔模铸造工艺生产的零件,成本降低了 45%〜55%,其经济效益非常可观。

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