汽车制造中的焊接工艺

汽车制造中的焊接工艺内容摘要：

电阻焊基本原理 焊接热的产生及影响产热的因素点焊时产生的热量由下 式决定： Q =I″Rt (61） 式中 Q——产生的热量 (J) I″——焊接电流 (A)的平方 R——电极间电阻 (Ω) t——焊接时间 (s） R 及影响 R 的因素式（ 61）中的电极间电阻包括工件本身电阻 R。 ，两工件间接触电阻 R},电极与工作间接触电阻 R 点焊时的电阻 R =2Rw,lRcI2Rm (62)分布和电流线 当工件和电极已定时，工件的电阻取决于它的电阻率。 因此，电阻率是被焊材料的重要性能。 电阻率高的金属其导热性差（如不锈钢），电阻率低的金属其导热性好（如铝合金）。 因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易。 点焊时，前者可以用较小电流（几千安培），后者就必须用很大电流（几万安培）。 主要参数对焊接的影响 从公式 (1)可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。 因此，在点焊过程中，它是一个必须严格控制的参数。 引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。 阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在次级回路中引入了不同量的磁性金属。 对于直流焊机，次级回路阻抗变化，对电流无明显影响。 除焊接电流总量外，电流密度也对加热有显著影响。 通过已焊成焊点 的分流，以及增大电极接触面积或凸焊时的凸点尺寸，都会降低电流密度和焊热接热，从而使接头强度显著下降。 为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充。 为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间（强条件，又称强规范），也可以采用小电流和长时间（弱条件，又称弱规范）。 选用强条件还是弱条件，则取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。 但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都仍有一个上、下限，超过此限，将无法形成合格的熔核。 电极压力对两电极间 总电阻 R 有显著影响，随着电极压力的增大， R 显著减小。 此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因 R 减小而引起的产热的减少。 因此，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低。 在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。 采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性。 电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低。 由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。 随着电极端头 的变形和磨损，接触面积将增大，焊点强度将降低。 工件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。 过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。 局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。 氧化物层的不均匀性还会影响各个焊点加热的不一致，引起焊接质量的波动。 因此，彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。 电阻焊的常用设备 点焊机是由机座，加压机构，焊接回路，电极，传动机构和开关及调节装置组成，其中主要部分是加压机构，焊接回路和控制装置。 加压机构 是电阻焊在焊接是负责加压的机构。 焊接回路 焊接回路是指除焊接之外参与焊接电流导通的全部零件所组成的导电通路。 控制装置 控制装置是由开关和同步控制两部分组成，在点焊中开关的作用是控制电流的通断，同步控制的作用是调节焊接电流的大小，精确控制焊接程序，当网路电压有波动时，能自动进行补偿。 2 对焊机 对焊机是由机架，导轨，固定座板和动板，送进机构，夹紧机构，支点（顶座），变压器，控制 系统几部分组成。 其主要部分是，机架和导轨，送进机构，夹紧机构。 机架和导轨 机架上固定着对焊机的全部基本部件。 导轨用来保证动板可靠的移动，以便送进焊件。 送进机构 送进机构的作用是使焊件同动板一起移动，并保证有所需的顶锻力。 夹紧机构 夹紧机构由两个夹具构成，一个是固定的，称为固定夹具，另一个是可移动的，称为动夹具。 固定夹具直接安装在机架上，动夹具安装在动板上，可随动板左右移动。 电阻焊电源 电阻焊常采用工频变压器作为电源，电阻焊变压器的外特性采用下降的外特性，与常用变压器及弧焊变压器相比，电阻焊变压器有 以下特点。 （ 1） 电流大 电压低 常用的电流是 2~40KA，在铝合金点焊或钢轨对焊时甚至可以达到 150~200KA，由于焊件焊接回路电阻通常只有若干微欧，所以电源电压低，固定式焊机通常在 10V 以内，悬挂式点焊机才可达到 24V。 （ 2）功率大 可调节 由于焊接电流很大，虽然电压不高，旱机仍可达到比较大的功率，大功率电源甚至高达 1000KW 以上，为了适应各种不同焊件的需要，还要求焊机的功率应能方便调节。 （ 3）断续工作状态 无空载运行 电阻焊通常在焊件装配好之后才接通电源的，电源一旦接通，变压器就在负载状态 下运行，一般无空载运行的情况发生，其他工序，如装载，夹紧等，一般不需要接通电源，因此变压器处于断续工作状态。 C02 气体保护焊 二氧化碳气体保护焊概述 二氧化碳气体保护 电弧焊 （简称 CO2 焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用 CO2＋ Ar 的混合气体）。 主要用于手工焊。 由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与 MIG 焊自由过渡相比，飞溅较多。 但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低 到最小的程度。 由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用。