汽车焊接技术

学院：班级： 机 械（高职）09. 2

姓名： 张 峰

学号： 2 0 0 9 0 1 0 1 4 0 7 9

汽车焊接技术的研究综述

一、 目前研究应用现状

电阻点焊技术现状目前，汽车制造厂商所采用的阻焊设备的次级输出主要是工频交流和直流两种，其额定功率一般在63kVA以上，最高的达400kVA或更高，电能消耗较大。阻焊控制器大部分为天津陆华科技开发公司生产的WDK或HW系列控制器和少量的KD7和KD9型控制器。KD7型控制器，其控制精度较差；WDK或HW系列控制器对电流的控制精度较高，约为±3%，同时具备了多脉冲焊接功能，基本能满足低碳钢或镀锌板的焊接。

在点焊过程中，影响焊点质量的因素有焊接时间、焊接电流、焊接压力、电极的端面形状、穿过电极的铁磁性物质、分流等。特别在阻焊设备较多的焊接车间，同时工作的焊机相互感应，对电网产生影响，严重时影响控制器的触发，导致焊接质量的稳定性和一致性较差。

在汽车制造中，焊接质量的优劣是制造商和用户共同关注的焦点，焊接质量主要依靠焊接设备来保证。对车身点焊而言，主要由控制器保证设定焊接参数在一定的波动范围内，从而获得稳定的焊点质量。以恒流控制方式为主的国产控制器基本能满足软钢和镀锌钢板的焊接，但其控制精度还需进一步提高，对焊接电流的控制仍是开环控制，随工况的变化其焊点质量的一致性很难保证。

为了获得可靠的焊接质量，焊接检验必不可少。在车身制造中，焊点检测方法采用非破坏性抽样检查，可能开焊的焊点未被检查出来，严重影响产品的质量。如果能保证焊点100%合格，每台车身可减少焊点数量约200点，即可节约成本约80元。

因此，点焊质量的在线检测与控制技术对保证点焊质量的可靠性和一致性非常重要，该项技术受到国内外学者的广泛关注和研究。点焊广泛用于汽车驾驶室，金属车厢腹板，家具等低碳钢产品的焊接。在航空航天工业中，多用于连接飞机，发动机，火箭，导弹中由合金钢，不锈钢，铝合金，等材料制成的部件。

二、 存在问题、技术关键、性能方面的问题

成的焊缝达不到质量要求，从而对结构的工作质量和使用寿命产生严重

的影响。

1.单面焊双面成形技术的概念

单面焊双面成形技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接，就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成形良好，符合质量要求的焊缝。这种方法主要适用于板材对接接头、管状对接接头和骑座式管板接头。是锅炉、压力容器焊工应熟练掌握的操作技能。

2.单面焊双面成形常见的焊接缺陷

2.1 尺寸上的缺陷

包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽度不均匀、太宽或太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊脚尺寸不等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容易造成应力集中,影响焊缝与母材的结合强度。

2.2 结构上的缺陷

包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。这些缺陷是焊接过程中最容易出现的缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂纹，导致结构破坏，使焊接结构无法承受正常工作载荷。

2.3 性质上的缺陷

包括力学性能和化学性质等不满足焊件的使用要求的缺陷。力学性能指的是抗拉强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等。这些缺陷使焊缝结构无法达到设计要求的力学性能和化学性能。

3.单面焊双面成形质量差引起的问题

3.1 增加消耗，降低结构的质量和使用寿命

焊接生产中，优质的焊接质量可以满足设计要求，保证结构的正常使用寿命。 而一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。 否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。

3.2 焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故

单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中，一旦有严重缺陷，质量不合格，焊件的焊补非常困难，而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用，使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效使用面积减小，减弱了焊接接头的强度。轻则使产品的使用寿命受到影响，重则导致焊缝断裂，产品破坏，酿成严重的事故。

4.单面焊双面成形焊接质量差的原因分析

4.1 焊接电源自身因素引起的焊接质量差

焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素。若焊接电源自身性能不好，必然不会产生良好的焊件。当焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。

用交流电源焊接时，电弧稳定性差。采用直流电源焊接时，电弧稳定、柔顺、飞溅少，但电弧磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧性差，通常必须采用直流弧焊电源。用小电流焊接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。低氢型焊条用直流电源焊接时，一般用反接，因为反接的电弧比正接稳定。焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳定，因此焊接薄板时，不论是用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接。

4.2 工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响

4.2.1 焊接电流

焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量。焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔透深度增加，但易出现咬边、焊穿、增加焊件变形和金属飞溅量，也会使焊接接头的组织由于过热而发生变化，并增大气孔倾向。 尤其在立焊操作时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧长增加，就会产生咬边。焊接电流过小，使电弧不稳，熔透深度减小，易出现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。

焊接电流应根据板件厚度、接头形式、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验等因素综合考虑。对于一定直径的焊条有一个合适的焊接电流范围，可参考表1选择

表 1 焊接电流和焊条直径的关系

焊条直径

/mm

焊接电流/A 25～

40 40～65 50～80 100～130 160～210 200～270 260～300 1.6 2.0 2.5 3.2 4 5 6

4.2.2 焊接速度

焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速度对保证焊接质量尤为重要。焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝宽度和余高等符合设计要求。焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，焊件的变形量增大，同时焊速过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷。

4.2.3 电弧电压

焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊缝质量稳定的重要因素。焊条电弧焊电弧电压主要由电弧长度决定的。电弧长度越大，电弧电压越高，电弧长度越短，电弧电压越小。电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝易产生气孔，焊接金属的机械性能降低。但弧长也不易过短，若

弧长过短，就会引起粘条现象，且由于电弧对溶池的表面压力过大，不利于溶池的搅拌，使溶池中气体及溶渣上浮受阻，从而引起气孔、夹渣等缺陷的产生。

4.3 操作因素

在焊接生产过程中，焊工的单面焊双面成形操作技术水平低，就意味着打底层的运条方法、焊条角度、接头方法、中间层及盖面层的运条方法、接头、收尾等操作方法掌握不熟练，这是造成焊缝质量差的重要原因之一。焊前对工件上的油、锈、水分清理不严格，焊条未经烘干处理或烘烤温度不够而投入使用，会促使焊缝产生大量的气孔，从而使焊接缝质量达不到要求。

5.1 作好焊前准备

焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的引弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、灵活、方可使用。工件应开Y形的坡口，钝边的尺寸一般选在0.5～1.0mm之间，坡口边缘20mm以内处用磨光机打磨，并将表面的铁锈、油污等清除干净，露出金属光泽。锅炉压力容器及重要结构的焊接一律采用碱性焊条，打底层焊接应选择直径3.2mm的焊条，中间层和盖面层可选用4mm的焊条，并对焊条进行400℃烘干，保温2～4h。使用时需要将焊条放在保温筒内，随用随取。焊条在炉外停留时间不得超过4h，且反复烘干次数不能多于三次，药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用。

5.2 焊接操作

5.2.1 选择合适的工艺参数

焊条电弧焊的工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产中不可忽视的一个重要问题。

焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验进行选择，保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。焊接过程中应尽量选择使用短弧焊接，立焊、仰焊时比平焊更短些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下滴，碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些，以利于电弧的稳定，以避免咬边、未焊透、气孔等缺陷的产生。 焊速应合适，不宜过慢，以每层厚度不大于4-5mm为宜，以避免高温停留增长，影响焊缝的机械性能，但焊速也不宜过快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷[5]。焊接速度直接影响生产率，所以应该在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以提高焊接生产率。对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施，以避免冷裂纹的产生。

焊接参数对热影响区的大小和性能有很大的影响。采用小的焊接参数，如降低焊接电流，增大焊接速度等，都可以减小热影响区的尺寸。采用小的焊接参数

也可防止过热组织生成和晶粒细化。

5.2.2 焊工技术水平

焊接生产中，焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平和技术经验，往往决定了焊缝的质量。因此，加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练及各种单面焊双面成形的焊接参数的掌握是保证焊缝质量的关键。

三、 产往未来研究及应用方向啊

科学技术的突飞猛进推动工业产品的更新换代,随着镀锌钢板、高合金钢板及铝合金等有色金属的广泛应用,产品结构的更新变化,以及对产品的质量要求的不断提高,对电阻焊设备和工艺提出了新的要求。此外,新的高能量焊接方法如激光等在工业上的推广应用,也对电阻焊产生了一定的挑战。为了适应新材料、新工艺、新产品在工业上开发应用的需要,以使电阻焊工艺及设备能满足现代化生产的要求,在电阻焊设备和工艺的究开发中,还需要做进一步的工作,如新型电阻焊电源如逆变电的开发、电阻焊质量监控方法的完善、铝合金及镀锌钢板等新型工材料的点焊研究、点焊过程的数值模拟和神经网络预测、点焊机器的推广应用、电阻焊专用成套设备的开发等。

四、 参考文献

1、 张应力 新编焊工使用手册. 北京：金盾出版社，2004.

2、 戴树新 焊接生产管理与检测. 北京：机械工业出版社，2004.

3、 雷世明 焊接方法与设备. 北京：机械工业出版社，1998.

4、 曾乐 现代焊接技术手册. 上海：上海科学技术出版社，1993.

5、 吴志强 现代焊接方法与设备. 北京：机械工程师进修大学出版，1989.

6、 周兴中 焊接方法与设备. 北京：机械工业出版社，1990.

7、 于之兰 金属防护工艺原理 北京：国防工业出版社1990.

8、 徐荣正 材料连接技术. 大连：大连理工大学，2011.

9、 佟国栋 材料加工工程. 吉林：吉林大学，2011.

10、徐荣正 材料连接技术. 大连：大连理工大学，2011.

11、吴忠辉 材料表面工程. 大连：大连理工大学，1990.

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