汽车车身点焊基础理论-PPT.ppt

BODY 焊接基础知识培训焊接基础知识培训目录目录一、点焊理论基础知识二、焊接设备组成及参数三、点焊过程控制四、点焊缺陷及原因分析五、其他一、点焊理论基础知识一、点焊理论基础知识什么叫做焊接？焊接实质是通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法，被连接的两个物体（构件、零件）可以是各种同类或不同类的金属、非金属（石墨、陶瓷、玻璃、塑料等），也可以是一种金属与一种非金属。焊接的分类汽车焊接基本方法：点焊气保焊（MIG/MAG焊）镙柱焊氩弧焊TIG焊激光焊凸焊一、点焊理论基础知识一、点焊理论基础知识一、点焊理论基础知识一、点焊理论基础知识什么叫点焊？按照电极对要接合的材料进行加压,在短时间内加以强大电流,由当时的电阻发热来熔化接合的一种焊接方法.热量遵循焦耳定律：Q=I2RT原理图将两电极之间的工件加压，并在焊接处通以电流，利用电流通过工件本身的电阻产生热量来加热而形成局部融化，断电冷却时在压力继续作用下而形成牢固接头。一、点焊理论基础知识一、点焊理论基础知识预压阶段焊接阶段锻压阶段休止阶段 预压阶段：从电极开始加压到焊接电流开始接通之前的阶段。作用是使焊件的接处有良好的接触，为焊接电流顺利通过做好必要的准备。焊接阶段：通电加热、熔核形成的阶段；锻压阶段：又称冷却结晶阶段。当建立起需要的温度场，得到符合要求的熔化核心与塑性环后，便切断电流，熔核开始了冷却结晶，电极继续加压，故称锻压阶段。休止阶段：升起电极移动焊件，为下一个焊点进行准备。一、点焊理论基础知识一、点焊理论基础知识点焊的基本特点。1)焊件间靠尺寸不大的熔核进行连接，熔核应均匀、对称的分布在两焊件的贴合面上；2)点焊具有大电流、短时间、压力状态下进行焊接的工艺特点；3)点焊是热-机械（力）联合作用的焊接过程。根据供电形式可分为单面焊接及双面焊双面焊单面焊点焊的优缺点。优点：.可以在短时间内焊接,所以效率高.不使用螺栓,焊条等所以可以减轻重量，成本低。.发热都集中在某个局部,被焊接材料很少发生热变形，焊接质量好。.由于是自动焊接,任何人都可以进行焊接,不要求作业熟练.劳动条件好，不放出有害气体和强光。缺点.需要很大的焊接电流,焊接设备的电容变大.焊接机价格偏高.被焊接材料的接触面(表面)状态易受影响.不能从外观上判断接合状态,没有适当的非破坏检查法.一、点焊理论基础知识一、点焊理论基础知识问与答 Q&A二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数电阻点焊的电阻点焊的3 3个参数：个参数：1.1.焊接电流焊接电流 I I2.2.焊接时间焊接时间 T T3.3.电极压力（电极压力（R R）4.4.电极断面形状和尺寸（电极断面形状和尺寸（R R）电阻点焊的理论原理：电阻点焊的理论原理：Q=I Q=I2 2RtRtR R 与电极帽打磨的大小、电极与电极帽打磨的大小、电极压力、板材材质有关压力、板材材质有关原则上适用于单层板厚原则上适用于单层板厚下于下于3mm3mm，总板厚小，总板厚小于于6mm6mm的情况的情况 根据上图中的参数我们可以知道，I和T都可以通过设定得到我们需要的参数，但是电阻则是一个动态的值，我们了解一下点焊的电阻构成。二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数总电阻=接触电阻+焊件电阻二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数接触电阻由于任何零件都不是完全光滑的，从右图我们可以看出微观下面是凹凸不平的。当电流从凸点通过时，由于导电面积突然减小，造成电流弯曲与收缩，使带电粒子运动时的碰撞和阻尼增强，从而形成接触电阻。接触电阻仅在焊接开始瞬间对热量产生一定影响，而在形成焊点的总热量中，其比重不超过10%。但是其对焊点的形成非常重要：在焊接时焊件间接触的金属首先被加热到较高问题，此处的电阻增加也比较迅速，因此产生的热量会迅速增多。虽然接触电阻消失，但是该处金属由于焊件金属的电阻热继续作用而首先到达焊接问题，从而形成均匀分布在接触两边的焊点。同时需减少焊件与电极的接触电阻。零件件的接触状态压力越大，接触电阻越小压力越大，接触电阻越小二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数焊件电阻Rb Rb=T/S （）T 各温度下的焊件电阻系数各温度下的焊件电阻系数 S 电极与焊件的接触面积电极与焊件的接触面积 焊件厚度焊件厚度 焊件的内部电阻是形成焊点的主要热源。从右图我们可以知道，电流不是直线形通过焊件的，而且其分布并不是均匀的，他直接影响着焊件内部电阻值。内部电阻除与电极直径和焊件厚度有关外,还与电极压力有关.当F增大时,焊件间接触面加大,内部电阻会减小.点焊时的电流线二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数 点焊焊接区的温度场是由加热与散热两个共同作用的结果.电流产生的电阻热一方面用来加热金属,形成足够的融化核心,但同时也必须不断补偿向周围物质传导、辐射的热损失，以形成动态平衡。热平衡方式：总热量总热量Q =形成熔核的热量形成熔核的热量Q1 +损失的热量损失的热量Q2 其中：有效热量Q1取决于金属的热物理性质及熔化金属量，Q1=（10%30%Q）Q2包括通过电极传导的热量（=30%50%Q）和通过工件传导的热量（=20%Q），辐射到大气的只占到5%左右，可忽略。由于有效Q1与焊接时间无关，而损失热量Q2则随加热时间的增长而增长。因此时间越长，总热量需求也就越多，焊接热影响区也越大。焊接接过程中各参数并不是孤立的程中各参数并不是孤立的变化，常常化，常常变动一个参数会引起一个参数会引起另一个参数的另一个参数的变化，而几个参数按一定要求各自向不同方向化，而几个参数按一定要求各自向不同方向变化，又化，又能能调节出具出具备不同特点，不同特点，获得不同加得不同加热效果的效果的规范。范。不同的不同的IW和和TW可配成以加可配成以加热速度快慢速度快慢为主要特点的不同主要特点的不同规范：硬范：硬规范和范和软规范。硬范。硬规范是范是电流大、流大、时间短，加短，加热速度很快，速度很快，焊接区温度接区温度分布陡，加分布陡，加热区窄，表面区窄，表面质量好，接量好，接头过热组织少，接少，接头综合性能好，合性能好，生生产率高。但因加率高。但因加热快，控制不当易出快，控制不当易出现飞溅等，所以等，所以须提高提高电极极压力。力。当当焊机功率不足，板材厚度大，机功率不足，板材厚度大，变化困化困难或塑性温度区或塑性温度区过窄，并有窄，并有易淬火易淬火组织时，就可以采用加，就可以采用加热时间长、电流流较小的小的软规范。范。二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数点焊设备分类点焊设备根据工作方式等种类分为固定式、移动式或悬挂式点焊机，具体有溶接移动式点焊固定式点焊多点点焊机械手自动点焊轻型自动化点焊凸焊二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数点焊设备组成部分及作用点焊设备组成部分及作用-供电系统：包括焊接变压器和焊机的供电系统：包括焊接变压器和焊机的二次回路，主要作用是转换并传递点焊二次回路，主要作用是转换并传递点焊时所需的电能。时所需的电能。-控制系统：功能是控制焊机的各系统控制系统：功能是控制焊机的各系统协调工作，共同完成焊接。协调工作，共同完成焊接。-加压机构：加压机构是使电极间产生加压机构：加压机构是使电极间产生足够的压力，以满足焊接规范中对压力足够的压力，以满足焊接规范中对压力的要求。常见的有脚踏式、马达凸轮式、的要求。常见的有脚踏式、马达凸轮式、气压式和液压式。气压式和液压式。-冷却系统：保证点焊机正常工作，将冷却系统：保证点焊机正常工作，将影响焊接质量的不利的热量散开，减少影响焊接质量的不利的热量散开，减少不利影响。不利影响。二、点焊理论二、点焊理论点焊机对电极材料的要求有：在高温与高温下都有合适的导电、导热性。有足够的高温强度与硬度。高温与高温下具有较高的抗氧化能力，并与焊件材料形成合金倾向小。加工制造方便，价格便宜。电极材料：电极的主要材料一般使用（铜铬合金）二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数二、焊接设备组成及参数点焊电极形状常用的点焊电极有（锥形）电极、平面电极、尖头电极、（球面电极）、偏心电极、（帽状电极）问与答 Q&A三、点焊过程控制三、点焊过程控制 点焊是目前车身中用得最多的焊接工艺，一般车身会有4-5000个焊点且在车身碰撞吸能以及承受强度方面基本都是由点焊进行连接。但其检测手段一直是个世界难题：无法进行大规模的检查焊接情况，外观不能有效判断其是否为合格焊点，必须要进行破坏性和半破坏性检查。在焊接生产中需注意如下几点：1、点焊分流与间距；2、电极的清洁；3、撬检；4、点焊设备的点检；5、焊接参数的跟踪；6、焊枪操作（垂直度）三、点焊过程控制三、点焊过程控制1、点焊分流与间距；点焊时，不经过焊接区，未参加形成焊点的那一部分电流叫做分流电流，简称分流。危害：分流使焊接区电流密度降低，可能造成未焊透、焊核形状畸变，严重时产生喷溅等缺陷。由于分流电流不稳定，使焊点质量也不稳定。影响分流的主要因素：焊点间距；焊接顺序；焊件表面状态；电极与工件的非焊接区相接触；焊件装配不良或装配过紧；当两焊件为相同厚度时，因分路阻抗小于焊接电阻时，此时分流将大于焊接处所通过的电流。消除分流的方法：（1）选择合理的焊点距；（2）严格清理被焊工件表面；（3）注意焊接时的操作姿势，不要让焊枪碰到零件。三、点焊过程控制三、点焊过程控制FORD车型焊点间距的推荐值（通用值，具体要求以工程图纸为准）。2、电极工作端面修锉目的 电极尖端形状与焊接质量有密切的关系，电极端面直径增大电流密度就会降低；电极端面直径减少，电流密度就会增大，因此，把电极端面直径维持在一定范围内能稳定焊接质量，由于连续焊接电极顶端磨损，需要将磨损了的电极顶端进行修整复原称为电极修锉。电极端面的修整，不仅是为确保电极端面的直径，而且是为清理电极端面上脏物、污物。电极修磨的标准：1)上下电极同心度 偏心控制在1.0mm以内2)上下电极的重合度 在一端接触的情况下,另一端间隙控制在0.5mm以内3)电极工作端面的表面状态 电极端面应无针孔.裂纹.凹陷.变形.毛刺.合金层等脏污4）直径达到规范要求（具体可见作业指导书）。三、点焊过程控制三、点焊过程控制三、点焊过程控制三、点焊过程控制3、撬检；是非破坏性焊接检验是非破坏性焊接检验，是通过给焊核施以外力，使薄钢板从熔核的任一侧剥离而不被剪切，所进行的薄钢板焊接质量的检查。4、点焊设备的点检；主要作用是每班在使用时确认点焊设备是否正常工作，以按照规定的焊接条件进行焊接，确保焊接质量。（具体项目见点焊设备点检表）5、焊接参数的跟踪；确认参数是否在生产过程中被更改而无相关记录，同时确认设备是否正常工作。目前车间执行的是电流测量每季度一次，电极压力测试每半年一次。三、点焊过程控制三、点焊过程控制6、焊枪操作（垂直度）问与答 Q&A二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析1、边焊（EDGE WELD）OKOK2 2级、级、3 3级点级点OKOKNOKNOK二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析2、飞溅产生原因1-塑性环2-熔核核心加热过快，熔核核心增长速度大过塑性环的增长速度，则产生飞溅a）熔化金属从焊件间溅出b）融化金属从焊件表面溅出二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析板材之间飞溅直接原因：预压时间短；焊接压力低；板材附着赃物；配合间隙差；焊点接近板材边缘；焊枪动作滞后；焊接角度不垂直间接原因：焊接电流高；电极对中性差；板材金属特性板材表面飞溅（粘电极）直接原因：预压时间短；焊接时间长；保持时间短；焊接压力低；冷却不通畅；板材附着赃物；配合间隙差；焊枪动作滞后；焊接角度不垂直；电极使用时间过长间接原因：焊接电流高；电极对中性差；板材金属特性二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析3、焊接强度低直接原因：焊接时间短；焊接压力高；焊接电流低；电极头部面积小；电极头部面积大；冷却不通畅；配合间隙差；焊点相邻太近间接原因：焊点接近板材边缘；板材金属特性；焊接角度不垂直4、压痕过深直接原因：焊接时间长；电极使用时间过长间接原因：预压时间短；焊接压力低；焊接压力高；焊接电流高；电极头部面积小；冷却不通畅；板材金属特性；焊接角度不垂直二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析名称质量问题产生的可能原因改进措施熔核尺寸缺陷1 未焊透或熔核尺寸小未焊透或熔核尺寸小电流小，通电时间短，电流小，通电时间短，电极压力大电极压力大调整规范参数调整规范参数电极接触面积大电极接触面积大修整电极修整电极表面清洁不良表面清洁不良清洁表面清洁表面2 焊透率过大焊透率过大通电时间过长，电流过大，通电时间过长，电流过大，电极压力不足电极压力不足调整规范调整规范电极冷却条件差电极冷却条件差加强冷却，改导热性好的加强冷却，改导热性好的电极材料电极材料名称质量问题产生的可能原因改进措施外部缺陷3 焊点压痕过深或表面过焊点压痕过深或表面过热热电极接触面积过小电极接触面积过小修整电极修整电极电流过大，通电时长，电流过大，通电时长，电极压力不足电极压力不足调整规范调整规范电极冷却条件差电极冷却条件差加强冷却，改导热性好的电极材料加强冷却，改导热性好的电极材料4 表面局部烧穿、溢出、表面局部烧穿、溢出、表面喷溅表面喷溅电极修整得太尖锐电极修整得太尖锐修整电极修整电极电极或工件表面有异物电极或工件表面有异物清理表面清理表面电极压力不足或电极与工件接触不良电极压力不足或电极与工件接触不良提高电极压力、调整行程提高电极压力、调整行程5 焊点表面径向裂纹焊点表面径向裂纹电极压力不足，压力加得不及时电极压力不足，压力加得不及时调整规范参数调整规范参数电极冷却作用差电极冷却作用差加强冷却加强冷却二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析名称质量问题产生的可能原因改进措施外部缺陷6 焊点表面环形焊点表面环形焊接时间过长焊接时间过长调整规范参数调整规范参数7 焊点表面粘损焊点表面粘损电极材料选折不当电极材料选折不当调换合适的电极材料调换合适的电极材料电极端面倾斜电极端面倾斜修锉电极修锉电极8 焊点表面发黑焊点表面发黑电极、焊件表面清洁不良电极、焊件表面清洁不良清理表面清理表面电流过大，焊接时间过长，电流过大，焊接时间过长，电极压力不足电极压力不足调整规范参数调整规范参数9 接头边缘压溃或开裂接头边缘压溃或开裂边距过小边距过小改进接头设计改进接头设计大量喷溅大量喷溅调整规范参数调整规范参数电极未对中电极未对中调整电极同心度调整电极同心度10 焊点脱开焊点脱开焊件刚性大而又装配不良焊件刚性大而又装配不良调整板间隙，注意装配；调整规调整板间隙，注意装配；调整规范参数范参数二、点焊缺陷及原因分析二、点焊缺陷及原因分析名称质量问题产生的可能原因改进措施内内部部缺缺陷陷11 裂纹、缩孔裂纹、缩孔焊接时间过长，电极压力不足焊接时间过长，电极压力不足调整规范参数调整规范参数大量喷溅大量喷溅清理表面，增大电极压力清理表面，增大电极压力12 核心偏移核心偏移热场分布对贴合面不对称热场分布对贴合面不对称调整热平衡调整热平衡13 板缝间有金属换溢板缝间有金属换溢出出电流过大，电极压力不足电流过大，电极压力不足调整规范参数调整规范参数板间有异物或贴合不紧密板间有异物或贴合不紧密清理表面，提高电极压力清理表面，提高电极压力边距过小边距过小改进接头设计改进接头设计14 环形层状花纹环形层状花纹焊接时间过长焊接时间过长调整规范参数调整规范参数15 气孔气孔表面有异物（镀层、锈等）表面有异物（镀层、锈等）清理表面清理表面16 胡须胡须耐热合金焊接规范过软耐热合金焊接规范过软调整规范参数调整规范参数问与答 Q&A目前所使用板材五、其他五、其他GA（Galvanneal），镀层），镀层为为锌铁合金，由于含铁，颜色比较暗。如C307前轮毂包GI（Galvanized），镀），镀层为层为纯锌，外观比较呈锌的颜色-银色，比较亮。如C307门外板等目前所使用板材目前所使用板材BARE（光板），即无镀层，呈钢板的本来颜色，也偏暗。如C307置物板本体Boron steel（硼钢），表面比较粗糙，颜色暗。如CD345侧裙外板金属指导厚度金属指导厚度(GMT)GMT)概念概念在车身结构中，我们很少焊接两层同样厚度的板材.为了选择焊接程序，我们使用所谓的“金属指导厚度Governing Metal Thickness”.右图为FORD规范中的GMT选择表。谢 谢!