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激光焊接
焊接初级培训
郑州日产汽车有限公司
目录
第1章车体的构造与工序
(1)车辆的安装工序1
(2)车体的功能2
(3)车体的构造2
(4)线体工序简介2
第2章点焊
(1)点焊机的概要1
1优点·缺点1
(2)电阻焊接机的种类2
(3)电阻焊接机的原理2
1所谓的电阻3
2为什么要施加压力5
3压力的大小6
(4)点焊机的构造6
1加压力的计算7
2计时器条件的设定方法7
3点焊机的各部的名称8
4点焊需要哪些工具10
5定时器和控制15
(5)焊接条件17
1焊接条件的调整17
(6)点焊不良18
第3章弧焊
(1)弧焊的原理1
(2)二氧化碳弧焊7
(3)焊线的自动供给10
第4章螺栓焊12
(1)螺栓焊接法的分类12
(2)T螺栓焊接12
第5章板金修整及其它的安装方法
(1)钣金修整32
(2)用螺栓紧固34
(3)折边32
(4)粘接34
第6章车体的质量
(1)焊接工序(电阻焊焊接)32
(2)车体的组装工序34
(3)安装、打磨工序34
(4)密封工序35
(5)其它(规格不对、或漏装零件)35
第7章车体用语集
(1)电阻焊焊接32
(2)二氧化碳、电弧焊34
(3)硬钎焊34
(4)螺柱焊34
(5)焊锡堆焊34
(6)折边34
第一章车体的构造与工序
我们工作的车间,叫做车体焊接车间。
所谓的车体焊接,就是“将冲压成形的钢板,作为主体焊接,具有制造车体功能的安装工序”。
大家进入工厂,也有1~3年的经验了,也得到了很多的知识了,在这里,我们可以更进一步地学习车体工序的基本知识,并提高技术能力,这将会对改善工作和业务都有很好的帮助。
(1)车辆的安装工序
从钢板冲压开始到完成车辆为止的工序,称为车辆的安装工序。
其中,车体焊接工序与其它工序的关系如下。
〔图—1〕
冲压车体焊接涂装装饰底盘成品车
(内装件)
钢板零部件发外涂料抛光、装玻璃、装发动机、贮气罐、
仪表板等变速器等
外协加工或其它工厂运来的部件
(2)车体的功能
我们所制造的车体,究竟有哪些功能呢?
我们不能够只装上发动机、轮轴、方向盘就以为足够了。
其中致少有以下的4大功能。
2—1车厢的功能
如果我们所买到的车,若遇到了下雨,车里积满了水而要穿上长裤进行驾驶的话,你会感到怎么样呢?
所以车厢一定要能够防雨、防尘、防风;应该是一个舒适的空间。
2—2可以装上底盘、装饰部件等的功能
可以装上发动机、轮轴等底盘部件和装饰部件,并且一定要有足够的安装强度和安装精度。
2—3安全性功能。
行驶时或碰撞时,乘坐的人要保证安全,因此就要有充分强度和刚度。
2—4外观、款式的功能
不管是怎么样的新车,如果车顶是凹凸不平、门与挡板之间的间隙可以塞进手指的话,就不能称之为新车了。
车体的组装工序,必须是由不能少于上面4个机能组成,而且必须保保证质量。
(3)车体的构造
现在,让我们辨认一下车体的构造吧。
构成车体的主要部件,主要的部件有200~300之多,其主要的区分如图2所示。
其它的如货车,在它的底部还有车架,但作为小轿车的构造,底部则没有车架,现在这种轻量化的构造设计已占了绝大部分。
这样,由厚度为1mm的钢板,从四周围成一个厢体,并能行驶在凹凸不平的路上,即使以时速100km以上的速度行驶,也可以经受得了的车厢,那就是极好的啦!
前顶轨车顶
后顶轨
右侧车身后垫
后板(后底板)后板
卷边顶
发动机室后挡板
(主底板)
左侧车身
前挡板后下底板
垫脚板车尾箱
后门
前挡板前门
(4)线体工序简介
以下的工序为如何将零部件安装成车体的完成过程。
也许有些车间不尽相同,但车身组装工序大体上是按以下的流程进行的。
〔图—3〕
现在我就这些工序,作一下简单的说明。
4—1工序
所谓的附属部件,是指预先装好的小部件,如仪表台支撑等。
这些部件虽然小,但是却是非常重要的。
如门、盖等金属附件的质量好坏,都会
很大程度地影响到安装表面和开关的精度。
另外,
发动机室内的附属部件,也直接影响到车身的精度。
这些部件,都是委托外厂或各车间生产的,然
后用运输来。
大部分的部件都是用专用机械批量生产出来的。
4—2地板工序
是用400~600点的电阻焊焊接而成,成为了车身的基础。
在底盘部只要装上发动机、车轴、和方向盘就可使车行走起来,是车体的很主要的部分,因此要求有强的刚度和安装精度。
现在的地板,几乎都是由专用的工装上安装,由输送带运送到主生产流水线上。
4—3车身侧围工序
支承车体侧面的部分称为车身侧围。
对车身总体的刚性具有很重要的作用,同时对于转方向方面也有很重要的作用。
最近,已用专用的工装,对车身的内外侧进行自动控制装置的焊接安装了。
4—4车身主工序
此工序简单地称为主要的工序,其中安装了主底盘、机身侧、车顶等,大致上形成了车体的主要构造,但也是要保证精度的比较难的一个工序。
现在,由于装机的自动化,已采用了机械手等专用的工装,从而提高了安装精度和稳定性。
另外,为了保证精度而采用了专用的工装,仅用于电阻焊焊接,而其它的焊接则在其它地方作补焊工序,这里也可以由自动控制装置和增加机械手,实现省力化。
主车身上的机身侧围自动定位工序
另外,在车身主工序或次工序中,还有CO2电弧焊、硬钎焊等工序。
这种直至完成了主工序的车身,就称为主车身。
4—5修整工序
在车身主工序中,已完成了车子的骨架。
以后,就剩下了五金流水线作业工序了。
此工序分为3个工序。
①焊锡堆焊工序
如图所示,为了隐藏外板(车外侧的钢板)的接驳口,就要用焊锡堆焊使外观变得好看。
最近也开始用硬钎
焊来代替焊锡堆焊进行整形了。
焊锡
②安装工序
门、盖等的五金附件部件主要是用螺栓、
螺母等进行安装。
用所谓“定位工装”,可
较简单地进行安装,并在安装时保证精度。
门定位工装
这时,车体就完成了。
把这种车体称为“五金车体”或“白车体”。
③最后修整工序。
在送往下一个喷漆工序之前,要对表面的凹凸、电阻焊后的毛边等进行修正。
在调整线作业工序线上作修整,使车身变得漂亮。
将这种车体称为“矫正(修理)车体”。
以上为车体工作的概要,你在做哪个工序的工作呢?
若大家都能对前工序和下一工序的工作有所了解,就可以做出好的车身来。
在上述内容中,我们学习了“车体的构造和工序”。
在这里,我们再学习怎么样把很多的冲压成形钢板,组装到车身上去。
我们所担当的车体的组装工序,
别名也称“焊接工序”,有很多
的焊接作业。
那么,什么是焊接
呢?
焊接就是指用热融、或压接
等方法,使金属接合起来的加工方法。
在车体工序的加工方法中,除焊接以外,还运用了粘接、压边、螺栓紧固等方法。
下面章节我们就车体焊接主要的几种方法进行简要的说明。
第二章电阻焊
电阻焊接的历史悠久,是美国的汤姆孙(24岁)于1877年发明的,该发明的契机是利用感应线圈在高压放电中大电流流经低压侧的粗线中,发现该粗线有被焊接的相当的好。
得到该启示后并有效的应用原理开发了各种各样的电阻焊接机。
其中点焊是由哈马特发明的,汤姆孙申请专利是在1924年被判决的。
众多的电阻焊接法都是在偶然的机会发明的。
不仅电阻焊接,其实技术上的问题与理论上的问题不同,比起讲大道理、讨论还是在不明白时实际动手为佳。
因为实际的操作会产生意想不到的效果,有时会探索出一条新的道路。
1、点焊机的概要
点焊机为电阻焊接机中的一种,进一步分类的话可分为以下两种:
①人操作开关,1点1点进行点焊的移动式点焊机(P.S.W)
②自动的进行多个打点的同时进行点焊的多点电焊机(M.S.W)
【1】优点、缺点
上述两种点焊机的通用优点:
①、焊接速度快;②、由于焊接所产生的变形少;③、消耗品比较少,成本消耗低
;④、利用机械工作,不需要熟练工;⑤、作业干净;⑥、容易自动化,适用于大量生产。
与此相对,其缺点为:
①、焊接机的价格高;②、需要大的电源变压器;③、无好的非破坏检查方法;
2、电阻焊接机的种类
【表-1】
移动式点焊机
○点焊
叠焊多点点焊机
○滚焊(滚点焊)
抵抗溶接
○凸焊
○闪光焊
对接
○电阻对焊
如上述表-1所示,可知点焊为电阻焊接中的一种,要掌握该点焊机的原理·机构,从电阻出发较好。
3、电阻焊接机的原理
被利用在电阻焊接的能量在我们的家庭中也被广泛的利用,例如:
电饭煲、电熨斗、电热器等。
【图-1】
再详细一点考虑的话,被用在电热器的镍铬线有电流流经时会产生热,将此称为焦耳热。
如果镍铬线的电阻为R(Ω),所流经的电流为I(A),所产生的热能为W(瓦特)的话,那么
W=RI2。
那么,焊接时会发生怎样的变化呢?
进行电阻焊接的状态图如图-2所示。
(图-2)电阻焊接
欧姆的法则
我是欧姆
加压力
电极
接触电阻
铁板
铁板
电极
电阻焊机的热量
Q=KI2RT
K=0.24
I=A(安培)
R=Ω(欧姆)
T=S(秒)
将应焊接的铁板夹在电极间,在铁板所接触的点上会产生热直到融化温度会逐渐提高,由于给予了铁板间相互溶合的加压所以焊接结束。
加压力
(1)电阻
①金属有拒绝流经电流的性质,将此称为电阻。
电阻小的金属电流流经顺畅,而电阻大的金属会产生较高的热量。
该电阻的大小用电阻率这一数值来表示,下表所示的为部分金属的电阻率。
【表-2】
金属名称
电阻率(Ω)20℃
铜
1.69×10-8
铁
10.0×″
钢
20.6×″
镍铬
100~110×″
热产生
电热器使用镍铬线是由于其电阻大能产生较高的热。
电线使用铜线由于其电阻小,所以顺畅的流经电流。
②上表中,由于电阻率附带有20℃这一条件。
附带这一条件的理由示电阻具有随温度的变化即使是相同的金属电阻也会发生变化的性质。
也就是说,温度上升时,随着温度的上升电阻也会随之增大。
将此用比电阻这一数值来表示,下表所示的为部分金属的相关图表。
(图-3)
比电阻
软钢
铜
由于金属电阻产生热时,该部分的温度就会上升,随着温度的上升电阻也会增大。
电阻增大的话则能够更加的产生热,使温度逐步的上升。
另外,随着温度的上升电阻会变大。
象这样不断的升级而使热量升高的。
③其次,作为产生最初热的契机可列举为接触电阻。
即使用焊嘴夹持金属,重要的金属间不相接触的话电流就不会流经。
可是,稍有接触的话,电流就会开始流经,其接触面积越少则电阻越大,即可产生较高的热。
细管流水时和粗管流水时还是粗管一方水流的好。
而细管一方电阻大。
(图-4)
同样电流也是其通道越狭窄电阻越大。
(图-5)
电流电流
接触面积小接触面积大
电阻大电阻小
可是,该接触电阻在金属间开始结合时,其接触面积增大,也就失去了意义。
所以,该电阻可以说是稍纵即逝,其后接棒会由于温度而导致的电阻增大。
【2】为什么要施加压力
首先,考虑一下不施加压力而进行点焊的状态吧。
金属间的溶合会如何呢?
当然不加压的话只会接触到一个极小的面。
那么在前面电阻一节所阐述的接触电阻又会如何发生变化呢?
这是由于接触面小而偏大的。
其结果是电流流经时,该接触部就会产生非常高的热,所融化的金属就会分散。
我想一定有这方面阅历丰富的人,经常使用焊嘴,在焊嘴间产生的间隙的状态与点焊时的状态是相同的。
①在此首先要将金属间的磨合变好,同时需要调整金属电阻。
②其次,在焊接部高温期间施加较高的压力,以协助所融化的金属的结合。
例如:
立蜡烛时,首先会流淌所融化的腊液,在其上立蜡烛,只是单纯的立在上方的话则会立即倒掉。
此时,要自上给蜡烛加压力,直到蜡烛冷却都会以同样的状态等待的吧,道理相同。
【3】压力的大小
工厂内的所到之处所配置的空气配管的气压为6kg/cm2,利用焊机上所附带的气压调整器(调整器)将该压力的空气降为5kg/cm2,并供给焊枪活塞。
活塞的面积约为40CM,焊嘴所施加的压力约为200KG左右。
4、点焊机的构造
车身的绝大多数是利用点焊组装的。
点焊成本低,且焊接速度快,适用于合理化,今后要切入气焊、弧焊的领域来进一步的扩大点焊的范围吧。
点焊机的机构如图所示,点焊机由为获得焊接用的大电流的焊接用变压器、控制流经该电流时间的定时器、夹住被焊接零配件的电极、在电极上加加压力的加压气缸、控制这些的控制装置等构成。
加压活塞
气压(5kg/cm)
焊接变压器
电极
开关零配件
定计时器
【图-6】所填写的数值时的焊接条件如下所示:
【1】加压力的计算
(说明)
D=直径
圆的面积为
。
在该大圆中有小圆(直径d)时,斜线部的面积为:
,利用该公式可计算出:
。
该面积上进行加算压时则变为加压力。
【2】定时器条件的设定方法(板厚1。
0T的情况)
利用表-3中所示的软钢板点焊条件表可选出以下的数值。
①通电时间10∞(周期)(10/50秒)
关东为1秒50∞
A条件观察
利用A等级的关西为1秒60∞
②电流值8800A
③电极径5.0mm间距
④最小间距18mm
搭接
⑤最小搭接12mm
【3】电焊机各部的名称
(图-7)
变压器1次侧电缆
水止动阀冷却水入口
空气出口
弹簧秤冷却水出口
空气入口
检流计电缆阀
加压用空气软管
冷却水
给水软管
开放空气软管
焊枪吊架
辅助电缆
安全开关
2次电缆
(导线)
无反冲电缆
被焊接物安全开关
主体
焊枪
焊嘴
[表-3]软钢板点焊条件表
最小搭接
最小间距
电极
A级B级C级
电流
加压力
时间
强度
溶敷性
电流
加压力
时间
强度
溶敷性
电流
加压力
时间
强度
溶敷性
板厚
最小间距最小搭接
【4】点焊需要什么样的工具
①需要加压金属、流经电流的焊枪。
②流经电流时需要送电流的电线和变换电压的变压器。
③需要不但要流经电流还能够正确的控制该时间的控制装置。
4-1所谓的焊枪
[图-8]
辅助电缆2次电缆
冷却水给水
加压用气体排水
冷却水
开放用气体排水冷却水给水
枪活塞
附件焊嘴内部详细情况
焊嘴
枪臂
附件
点焊枪兼备加压的目的和流经电流的目的,其构造如上图所示。
打开点焊枪的开关时,气体就会被供应给内装的活塞,以200KG左右的力加压,电流的一方在其后会通过2次电气电缆流经至枪臂,而另一方则会通过辅助电缆流经至活塞侧,通电一定时间后,会被自动的开放。
4-2PSW枪的种类
C型焊枪
枪臂安全开关
枪活塞
止动器
给水
冷却水
排水
焊嘴
附件活塞杆ganga安装部
X型焊枪特殊焊枪
4-3送电流的电线
此为2次电气电缆,流经8000~15000A左右的电流。
[图-10](无反冲电缆的构造)
冷却水
(来自焊枪)
电流
(来自变压器)
电流
(流向变压器)
绝缘体冷却水
(来自焊枪)铜浅
4-4为什么焊枪和电缆会有冷却水流经
①先前在电阻一章中已有所阐述,作为流经电流的电线使用易通电流的铜。
可是,铜虽说小,也存在电阻。
所以,在短时间内不太能产生较高的热,长时间使用时,则会不断的高温,与此同时电阻也增大。
电流在这里变成热能,所以实际欲焊接的金属所流经的电流就变少,成为点焊剥离的原因。
另外,也易引起电线过热所产生的灾害。
在这一方面冷却水的作用非常重要,开始作业时进行冷却水的确认和点焊2~3点后,需要触摸电线确认过热状态。
②除此之外,该冷却水为防止焊接部表面的温度上升、金属融化到表面。
[图-11]
溶化结合部分
冷却水流动的状态冷却水停止的状态
4-5所谓的变压器
在车身工程的所到之处都进行点焊的,向各焊接机供给电流需要非常高的电压。
现在是由车身工厂内的变电所向各焊接机输送400V的电压的。
可是,将400V的电压用于焊接,握焊枪时会感电,非常危险的。
所以,要使用变压器将电压降至10~12V而使用的。
4-6焊接电极(焊嘴)
焊嘴主要是使用Cr.Cu(铬铜)材的,作为使用该合金的理由是焊嘴所需的功能如下:
①传导率高
②耐久性高
③成本低
④能防止漏水
为满足以上的项目,自古以来就考虑了各种各样的合金而开发的。
只是传导率的话纯铜为100%较好,但是其耐久、耐磨耗性差,容易马上发生漏水及顶端的变形,不能使用。
为去除这样不良的合金,现在所使用的金属如下所示:
①铬铜(主要是焊嘴)
②DHOM(铜+铝)(打弯轨机轴承的焊嘴)
③铍铜(枪臂)
④黄铜(枪臂)
图-12所示的为比较铬铜和DHOM的温度和硬度关系的图,由此可得知下列事项:
①Cr-Cu合金比DHOM软化的快。
②Cr-Cu的硬度在冷轧时比DHOM硬。
③冷却的话则可耐久。
一般情况下要连续焊接20~30点,此时的焊嘴温度约为160~330℃左右,铬铜材质的话则要使冷却性良好,能够防止硬度低下、并具有耐久性。
5、焊接条件
【1】焊接条件的调整
先前在加压章节中阐述了为了使金属的磨合性良好,是需要加压的,这个是必须要在流经电流前加压。
另外,流经电流的时间过短或者过长的话不能够进行一定的焊接。
需要(控制)这些时间。
1-1焊接1周期的动作
下图是将点焊的1个周期的动作用略图和图表来表示的。
[图-15]
加压电流焊接部电流保持结束
焊接前开始流径溶化停止加压加压
打开开关
通电
初期加压时间焊接时间保持时间
将加压后直到电流开始流经的时间被称为初期加压时间(预压时间)。
将焊接电流流经的时间称为焊接时间(焊接的时间)。
将电流切断后,直到加压融解前所需的时间称为保持时间。
[2]点焊不良
点焊的具有代表性的不良有剥离、未通电、毛刺、开孔,让我们来考虑一下其发生原因吧。
2-1为什么要研磨
不研磨长时间进行焊接的话,将会成为点焊剥离的原因。
2-2为什么会称为点焊剥离的原因
[图-16]
需进行焊嘴磨削
新型焊嘴不需进行焊嘴研磨的旧型喷嘴
当不研磨时会有什么发生变化则是指电流密度。
例如)
在相同的板厚条件下使用相同电流值的焊接变压器计时器,不进行条件调整的变化,利用新旧的差异计算电流密度的话:
(焊接条件表使用A规格)
新A规格4.8Ф的情况旧B规格8Ф的情况
电流密度电流密度
该情况为适当的电流密度,焊接
品质良好。
该情况下电流密度小,会产生点焊剥离
2-3焊接不良及其原因
【表-4】
不良现象
略图
原因
点焊剥离
(点焊的大痕)
①焊嘴定位不良
②由于定时器不良引起电流值不足
③打点角度不良
④导线等的破损
⑤由于调整器等气动机器的不良而导致的加压力不稳定
未通电
(无点焊的焊迹)
①铁板的内、外面带有垃圾或者纸等、不流经电流的情况
②导线的完全切断
③定时器故障
毛刺
(尘埃)
①初期加压时间短
②电流过大的情况
③有垃圾和油等附着,由于电阻值的增大导致的过溶
④加压力不足
⑤面板的定位不良
⑥打点角度不良
有孔
①面板的对位不良
②由于垃圾附着而导致的过溶
③由于打点位置失误而在压纹部的打点
④初期加压时间短
第四章弧焊焊接法
(1)焊焊接的原理
所谓的电弧就是同我们日常所看到的雷电的光和电线与电线相接触时所发的光相同。
例如:
接触电线产生火花后,用手触摸时就能感受到其热能。
利用该原理由最大的电流使电弧飞散并进行焊接的方法就是弧焊焊接。
(2)CO2(二氧化碳)弧焊
在这里将就与车身组装相关的CO2弧焊进行详细的讲述说明。
2-1原理
二氧化碳弧焊法就是将CO2(二氧化碳)或者以该气体为主的混合气体供给金属弧以及溶融池的周围并排除气体进行焊接的方法,图6所示的为原理图。
图-6CO2弧焊焊接法的原理
供给滚柱
裸钢线(焊线)
焊接电源
极
正极
焊炬
电极(焊嘴)
电弧
母材
接地溶融金属
焊接电源
极负极
根据图6简单的说明二氧化碳弧焊焊接法的原理,是由供给滚柱所供给的焊线进入焊枪的电极的中心,接触焊接电源+极,焊线则成为电极,在与母材间焊接电源-极间产生电弧,焊线溶融并附着在所飞散的母材上而进行焊接的。
焊线受供给滚柱的作用连续的供给的话,焊接就会连续的进行。
二氧化碳在焊接中被供给焊枪中的电极的周围,排出气体,起到防止溶融金属接触空气的氧气及被氧化现象使焊接品质稳定的作用。
2-2CO2(二氧化碳)的作用
二氧化碳所起到的稳定品质的作用利用化学公式来说明的话即为:
化学反应式内容
①CO2CO+O……弧焊焊接过程中,高温的CO2(二氧化碳)被分解成CO(一氧化碳)和O(氧气)。
②FeO+Mn→MnO+Fe……焊接过程中,脱氧剂Mn(锰)被氧化的FeO(氧化铁发生作用会产生良好的Fe(铁)
③2FeO+Si→SiO2+2Fe……同2相同,脱氧剂Si(硅)发生作用会形成良好的Fe(铁)
另外脱氧剂Mn(锰)和Si(硅)被包含在心线(焊线)中。
2-3CO2弧焊的用途
车身组装的焊接中大部分为点焊,利用点焊无论如何都不能够焊接的需要强度较高的部位则使用CO2弧焊。
图-7主要的CO2弧焊焊接部位
带有·标记的部位为使用CO2弧焊的部位
2-4CO2的供给方法
在实际的工厂的车身组装工程中所使用的CO2弧焊用CO2的供给根据用途可分为以下两种方法。
1、移动式CO2弧焊机:
带有气体储气瓶……………………图8
用途:
生产线外不良的修正、培训场所实习用;2、固定式CO2弧焊机工厂内配管;用途:
生产线作业用(占有车身组装中所使用的大部分)
-8气体储气瓶图-9工厂内配管
总阀门
压力表
流量表
可容纳30KG
接入CO2焊接机主体
将压力调整
到1-2KG/c㎡
压力调整阀
5~7kg/cm2
接入工厂天棚配管
压力表
将压力调整
到1-2KG/c㎡
取出口
接入CO2焊接机主体
(流量表附属于焊接机主体)
(图-10工厂内CO2供给系统)
CO2天棚配管(径)下立配管
压力(5~7kg/cm2)径(15~20m/m)
(气化)
气罐车储气罐使用压力1~2kg/cm2
(含气化装置:
使温度上升蒸发气化)
2-5CO2弧焊机的构造
下图所示的为CO2弧焊机的外部连接图。
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