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1、焊装车间工艺培训教材,前言,金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。,焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还利用解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛地应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、机车车辆、石油化工、航天航空、原子能、电力、电子技术、建筑及家用电器等部门。,随着现代工业生产的需求和科学技术的蓬勃发展，焊接技术不断进步。仅以新型焊接方法而言，到目前为止。已达数十种之多。,生产中选择焊接方法时，不但要了解各种焊接方法的特点和适用范围，而且要考虑产品的要求，然后还要根据所焊产品的结构、材料
2、以及生产技术等条件作出初步选择。,焊接方法分类,第一篇 电阻焊,一、概述1、电阻焊定义 电阻焊是将被焊工件压紧于电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。,2、电阻焊基本原理焊接热的产生及影响产热的因素，点焊时产生的热量根据焦耳定律由下式决定：总热量：Q=I2Rt式中：Q产生的热量（J）I 焊接电流（A）R 电极间电阻（）t 焊接时间（s）电阻焊的热源 是电流通过焊接区产生的电阻热。,研究表明，接触电阻Rc+2Rew所产生的热量约占总热量的10%左右；而而焊件内部电阻2Rw所产生的热量约占总热量的90%左右。最高温度
3、总是处于焊接区中心，即熔核形成于焊接中心。,点焊时，工件只在有限的接触面上，即所谓“点”上被焊接起来，并形成扁球形的熔核。点焊又可分为单点焊和多点焊。多点焊时，使用两对以上的电极，在同一工序内形成多个熔核。点焊是一种高速、经济的连接方法。它适用于制造可以采用搭接、街头不要求气密、厚度小于3mm的冲压、扎制的薄板构件。这种方法广泛用于汽车驾驶室、金属车厢复板、家具等低碳钢产品的焊接。点焊有时也用于连接厚度达6mm的、或更厚的金属板，但与熔焊的对接接头相比较，点焊的承载能力低，搭接接头增加了构件的重量和成本，且需要昂贵的特殊焊机，因而是不经济的。,1、点焊特点及应用范围,二、分类 电阻焊方法主要有
4、4种，即点焊、凸焊、缝焊、对焊，目前我们公司使用有点焊和凸焊。,凸焊是点焊的一种变形。在一个工件上有预制的凸点。凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。凸焊的种类很多，除板件凸焊外，还有螺帽，螺钉类零件的凸焊、线材交叉凸焊、管子凸焊和板材T型凸焊等。板件凸焊最适应的厚度为0.54mm，焊接更薄的板件时，凸点设计要求严格，需要随动性极好的焊机，因此厚度小于0.25mm的板件更宜于采用点焊。,2、凸焊特点及应用范围,3、点（凸）焊的基本循环及作用,预压,焊接,维持,休止,在电极压力的作用下清除一部分接触表面的油污和氧化膜，形成物理接触点。为以后焊接电流的
5、顺利通过及表面原子的结合作好准备。,基本循环,作用,其作用是在热和机械（力）的作用下形成塑性环、熔核，并随着通电加热的进行而长大，直到获得需要的熔核尺寸。,其作用是是液态金属（熔核）在压力作用下更好的冷却结晶。,一个完整的点焊形成过程包括预压程序，焊接程序，维持程序，休止程序。在预压阶段没有电流通过，只对母材金属施加压力。在焊接程序和维持程序中，压力处于一定的数值下，通过电流，产生热量熔化母材金属，从而形成熔核。在休止程序中，停止通电，压力也在逐渐减小。,3.1 点焊的焊接过程：,3.2 焊接过程演示：,3.3 焊接电流、压力曲线图,4、点焊的主要焊接参数,4.1 焊接电流,4.3 焊接压力,
6、4.2 焊接时间,4.4 电极端面尺寸,电阻焊时的每一个焊接循环中，自电流接通到停止的持续时间，称焊接通电时间。时间长短对点焊质量影响也很大，时间过长，热量输入过多也会产生喷溅，降低焊点强度。,4.1 焊接电流,4.2 焊接时间,焊接时流经焊接回路的电流称焊接电流。对点焊质量影响最大，电流过大产生喷溅，焊点强度下降。,焊接电流和焊接时间是通过控制箱进行控制的，可以利用编程器进行设定。,4.3 焊接压力,4.4 电极端面尺寸,通过电极施加在焊件上的压力。当压力过小，易产生喷溅；压力过大时，使焊接区接触面积增大，电流密度减小，熔核尺寸下降，严重时会出现未焊透的缺陷。一般认为，在增大电极压力的同时，
7、适当加大焊接电流或焊接时间以维持焊接加热程度不变。焊接压力是通过压缩空气产生的，所以点焊时的气压值决定了焊接压力，一般要求的气压为：0.40.6Mpa,电极头是指点焊时与焊件表面相接触的电极端头部分。电极头端面尺寸增大时，由于接触面积增大，电流密度减小，散热效果增强，均使焊接区加热程度减弱，因而熔核尺寸减小，使焊点承载能力降低。电极头端面尺寸的增大D15%D。端面直径一般要求在68mm，超过8mm就需要及时进行修磨,（1）焊接电流和焊接时间的适当配合硬规范大焊接电流、短的焊接时间软规范小焊接电流，适当延长焊接时间参数 两种规范在调节I、T使之组成不同的硬、软规范时，必须相应改变电极压力Fw。硬
8、规范电极压力大，软规范反之。,5、焊接参数间相互关系及选择：,（2）焊接电流I和电极压力Fw的适当配合。这种配合的特征：A 焊接过程中不产生喷溅；B 规范选择在喷溅临界曲线附近（无飞溅区内）可获得最佳焊接质量。,软规范和硬规范的区别与联系：软规范是长时间、小电流和小压力，硬规范是短时间、大电流和大压力；焊接形成熔核的过程最终是一种达到产热和散热相平衡熔核不再扩大的过程。所以综合的来讲，软规范焊接质量较稳定，电压的波动（我们知道点焊电流是一种脉冲电流）对其影响不大，但是由于焊接时间较长，热损失较多；而硬规范由于焊接时间较短，故生产效率高，热损失少。焊装车间的管式焊钳一般均使用软规范，气压表的压力
9、稍微要低一点，因为管式焊钳的钢性不好，否则压力过大，电极极易错位。,（3）低碳钢板点焊工艺参数的选择:,选择点焊工艺参数时可以采用计算方法或查表的方法，无论采用哪种方法，所选择出来的工艺参数都不可能是十分精确和合适的。即只能给出一个大概的范围，具体的工作还需经实测和调试来获得最佳规范。,低碳钢的点焊：表面可不处理硬规范焊接厚板加带锻压的压力曲线，带预热电流脉冲，多脉冲。,6、常用材料的点焊工艺,可淬硬钢的点焊(含碳量0.3%)对于在退水状态点焊(3)时：单脉冲较软规范，电极压力、电流要求时间长。对于大于3的厚板：带缓冷双脉冲点焊对于调质状态钢点焊：带回火的双脉冲点焊，回火脉冲与焊接脉冲时间间隔
10、长。,镀厚钢板的点焊：镀层板点焊产生的原因：镀层先熔化，流入金属缝隙，接触面增大，需要大电流。镀层金属与电极在高温状态下形成化合物合金，加速电极的粘污和损坏。镀层金属进入熔化的钢层中产生结晶、裂纹。,镀锌板的点焊参数板厚:1.2mm予热电流：予热时间：周波冷却时间：周波予热焊接电流：焊接时间：周波,工艺要点：增大电流(30%-50%)采用特殊电极(cr-cn、cr-zr-cn)合金尽可能采用凸焊,奥氏体不锈钢的点焊：电阻率高、热导率低，比较易焊。工艺要点：表面清理(酸洗、打磨)硬规范：内部、外部水冷大电极压力,铝合金：电阻率低、热导率高、焊接性很差工艺要点：表面清理采用大容量焊机，硬规范(电流
11、是正常的3倍)采用电阻率低的电极，加强水冷。变压式加压工艺,不同厚板及不同材质的点焊工艺要点：采用不同直径电极 采用不同材料电极 电容放电 加工艺垫片,点焊工艺参数对焊点质量的影响分析：预压时间：过大增加工作时间过小飞溅、过烧、烧穿、损坏电极电极压力：过大虚焊、弱焊过小 飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快焊接电流：过大飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快过小 虚焊、弱焊焊接时间：过大飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快、接头 性能下降过小 虚焊、弱焊电极直径：过大虚焊、弱焊过小 飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快修磨次数：过快电极寿命降低过慢 电极直径不符合要求,产生虚焊、弱焊,7
12、、点焊工艺参数对焊点质量的影响分析：,虚焊、开焊、毛刺、飞溅、焊点扭曲、半点、焊点点距不均匀等,虚焊,8、点焊的主要缺陷,飞溅、毛刺,半点,焊点扭曲,焊点击穿,电阻焊设备的组成,电阻焊设备由焊钳、焊接变压器、控制箱三大部分组成。其中焊钳是根据焊接设备的形状，尺寸而决定，种类繁多。它主要由气缸，电极，及启动开关装置组成。焊接变压器是电阻焊机供电装置的核心，其工作原理与一般电力变压器相似，但结构及使用条件不同。控制箱是整个电阻焊机的关键控制部分，整个电阻焊机的功能范围，焊接质量，设备的可靠性基本上由控制箱决定。,9、点焊的主要设备,我公司的工频电阻焊设备主要有以下几种：,悬挂式点焊机,同体式悬挂点
13、焊机,固定式点，凸焊机,一体化悬挂式点焊机,工频50/60HZ中频1000HZ,自动多点焊机,机器人,10、电阻焊质量检验及监控,电阻焊质量检验是电阻焊生产中十分重要的一个环节，是保证产品质量、防止废品出厂的必不可少的手段。在产品焊接前和焊接过程中，通过检验工艺参数、试件和焊件的质量，及时发现焊接工艺和焊接条件的变化，以便采取相应的技术和管理的措施来保证产品的焊接质量。在产品焊接之后，对焊件采用非破坏或破坏性检验方法，定性或定量地评定焊接接头或焊件的各种性能及冶金缺陷，从而鉴别焊件的质量等级与寿命。,常用电阻焊检验方法：外观检验、撕破检验、宏观金相检验、显微金相检验、硬度检验、X射线检验、超声
14、波检验、弯曲检验、强度试验、冲击试验、特殊性能试验。,通常对薄钢板（4mm）焊点熔核直径的要求为：d=5,11、电阻焊的优缺点,一、CO2气体保护焊方法简介,CO2气体保护焊是采用CO2气体作为保护介质，焊接时，CO2气体通过焊枪的喷嘴，沿焊丝的周围喷射出来，在电弧周围形成气体保护层，机械地将焊接电弧与空气隔离开来，从而避免了有害气体的侵入，保证焊接过程的稳定以获得优质的焊缝。其工作原理如图：,第二篇 熔化焊,CO2气体保护焊方法的原理,CO2气体保护焊的焊接参数主要有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、电源极性、CO2气体流量和支流回路电感值。,焊丝的伸出长度是指焊丝从导
15、电嘴到工件的距离，随着伸出长度的增加，焊丝的预热状态电阻值急剧增加，因此，焊丝熔化加快，提高了生产率，但是，当焊丝伸出长度过大时，焊丝容易发生过热而成段熔断，焊接过程不稳定，飞溅严重，焊缝成形不良以及气体对熔池的保护作用减弱，而且使熔深减少，焊缝加强高明显增大，当伸出长度过小时，则焊接电流较大，短路频率较高，并缩短了喷嘴装到工件之间的距离，使飞溅金属容易堵塞喷嘴，影响保护气体流通，在一般情况下，焊丝伸出长度参考如下公式选择:L(伸出长度)=10D(焊丝直径),焊丝伸出长度的选择,CO2气体保护焊的焊接参数,CO2气体的流量，主要是对保护性能有影响，当CO2气体流量太大时，气体冲击熔池，冷却作用
16、加强，并且使保护气体流量紊乱，将空气卷入，而破坏了保护作用，使焊缝容易产生气孔。同时对熔池的氧化性增加，飞溅增加，焊缝表面也不光泽。CO2气体流量太小时，气体挺度不够，降低了对熔池的保护作用，而且容易产生气孔等缺陷。因此CO2气体流量一般设置为515L/min,当焊接速度提高时、喷嘴至工件距离增加时或焊接场地有侧向风时均可适当加大CO2气体的流量。,CO2气体的流量大小对焊接有何影响,1、CO气孔：多是由于焊丝的化学成分选择不当造成，当焊丝金属中含脱氧元素(Si、Mn)不足时，焊接过程中就会有较多的FeO溶于金属中,并与C反应生成CO,这个反应在溶池处于结晶温度时进行的较为剧烈,CO不易逸出,
17、于是在焊缝中形成气孔;2、N2孔：主要是由于保护气体遭到破坏,大量空气入侵的原故,电弧电压越大,空气入侵的可能性就越大,另外N2量增大,即使不形成气孔,也将降低焊缝金属的塑性;3、H2孔；主要来自焊丝、工件表面油污、铁锈及CO2气体的水分，油污为碳氢化合物，铁锈中有结晶水，它们在电弧的高温下都能分解出H2气。,CO2三种气孔形成机理,焊缝常见缺陷产生原因及解决措施见下表:,焊瘤,CO2焊焊接缺陷图例,咬边,气孔,焊点扭曲,焊缝成型不良,CO2焊的优缺点,点焊是一种高速、经济的连接方法，它适用于制造可以搭接、接头不要求气密、厚度小于3mm的薄板。点焊有时也用于连接厚度达6mm的，或更厚的金属板，
18、但与熔焊的对接接头相比较，点焊的承载力低，搭接接头增加了构件的重量和成本，且需要昂贵的焊机因而是不经济的。而CO2焊适合于全方位焊接，包括薄板与厚板，但CO2焊有脆性，一般在车身焊接方面原则尽量少使用CO2焊，对于薄板来说，点焊焊不到的地方才用CO2焊或去补焊，厚板一般用CO2焊。,注：CO2集中供气系统为何CO2气压值低于一定值时必须更换气瓶？一般地来说，单独供气的CO2焊瓶内压力低于0.098Mpa时报就必须更换气瓶,而CO2集中供气系统由于存在管损瓶内压力高于0.098Mpa附近时必须更换气瓶,否则气体流量跟不上,CO2焊就得不到有效的保护,因为流速VP1/2；另外CO2气体中水分的含量
19、与瓶内压力有关，压力愈低，水蒸气的含量会大大增加，这样焊缝容易引起气孔（H2孔），所以我们的CO2集中供气系统设置一个报警器，当瓶内压力低于某一值时它就开始报警，而瓶内压力并不为零，我们的员工千万别为了节约一点小成本而不去换气，那样会得不偿失。,点焊和CO2焊接方法的选取原则,二、螺柱焊方法简介,开始时先将螺柱放入焊枪的夹头里并套上套圈，使螺柱端与工件（母材）接触（图1）按下开关接通电源，枪体中的电磁线圈通电而将螺柱从工件拉起，随即起弧（图2）。电弧热使柱端和母材熔化，由时间控制器自动控制燃弧时间。在断弧的同时，线圈也断电，靠压紧弹簧把螺柱压入母材熔池即完成焊接（图3）。最后形成焊接接头（图4
20、）。,焊接原理和过程,焊接参数包括机械参数和焊接参数 机械参数：螺柱的形式（尺寸）、装载时间、螺柱的输送、弹簧的弹力、螺柱的提升高度、焊枪的垂直度、螺柱的下沉时间。焊接参数：引弧时间、引弧电流、焊接时间、焊接电流、引弧电压 输入足够的焊接能量是保证获得优质螺柱焊接接头的基本条件。输入焊接区的总能量与焊接电流、焊接时间、电弧电压有关。焊接的电弧电压取决电弧的长度或者是螺柱的提升高度，一旦调好后，电弧电压基本保持不变。所以焊接的能量一般由焊接时间和焊接电流有关。,螺柱焊的基本参数,1)垂直：螺柱焊机的垂直灯为903度;2)引弧电压：标准的引弧电压为17V，但一般都会大于17V，达到1921V左右，
21、工件表面为干燥或度锌层时 1622V 普通干净的钢板时 2024V 工件表面有轻微的油污时 2430V 工件表面有严重的油污时 3035V3)引弧电流一般为 引弧电流30A 引弧时间40MS 作用：A.维持电气的通路 B.清洁工件表面的油污 C.清除度锌层4)保护套作用:A、防止电弧热散失 B、防止空气进入，形成夹渣，引起虚焊或焊接不牢 C、使螺柱垂直于板件所在的面,螺柱焊的主要作用螺柱焊主要用于螺柱、螺钉的焊接。螺柱焊的主要缺陷有虚焊、开焊、焊偏等。螺柱焊接强度标准强度标准强度要求：在标准检查力(装配要求力矩)的作用下，焊缝不得出现断裂或变形外观质量标准检查焊接螺柱无明显的焊瘤、飞溅、焊偏、
22、错位、焊堆、螺钉过烧等缺陷。,四、钎焊方法简介,钎焊的定义:钎焊是采用比母材熔点低的金属材料做钎料，将焊件（母材）与钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散而实现连接焊接的方法。下图表示钎焊示意图。,a、放置钎料，并对钎料和母材加热；b、钎料熔化，并开始流入接头间隙；c、钎料填满间隙，凝固后形成钎焊接头。,钎焊的主要作用钎焊主要用于细小间隙的填充和连接，其接头一般不承受太大的应力。,钎焊的主要缺陷未焊透、夹渣、咬边、焊瘤、裂纹、焊件变形、气孔和烧穿等,五、激光焊方法简介1、激光焊的定义：激光是受激发射光，是利用辐射激发光放大原理，使工作
23、物质受激而产生的一种单色性高，方向性好及亮度大的光，经透镜或反射镜高度聚焦后，供给焊接、切割或材料表面处理所需的高功率密度热源。激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件接缝所产生的热量进行焊接的方法。2、激光焊的特点:聚焦后的激光,光班直径可小到0.01mm;加热范围小(1mm)；焊接输入能量小,故焊缝和热影响区窄,故可以焊接精密零件和结构;激光能反射、透射，能在空间传播相当距离而衰减很小，因此可通过光导纤维、棱镜等方法弯曲传播、偏转、或聚焦去焊接难以焊接的部位；焊接一般难以焊接的材料，如高熔点金属；由于反射或折射，焊接高反射率的金属比较困难；投资大，对零件的加工和组装要求精度高。,六、焊接机器
24、人简介点焊机器人:示教再现：为使机器人完成规定的，在工作前由操作者把作业要求的内容（如机器人的运行轨迹、作业顺序、工艺条件等）预先教给机器人，进行这种操作称为示教。把示教的内容保存下来称为记忆。使机器人按示教的内容动作称为再现。点焊工艺对机器人的基本要求：点焊作业一般可采用点位控制（PTP），其定位精度应1mm按工件形状选焊钳型号，垂直或近于垂直的焊缝用C焊钳，水平或水平倾向的焊缝用X钳；腕部最大负荷50120kg;,点焊钳：点焊机器人焊钳从用语途上可分为X和C型两种，通过机械接口安装在操作机手腕上。根据钳体、变压器和操作机的连接关系，可将焊钳分为分离式、内藏式和一体式三种.分离式:钳体安装在
25、操作机手腕上,阻焊变压器安装在机器人上悬梁上,且可沿着机器人的焊接方向运动,二者以粗电缆连接,其优点是可明显减轻手腕负荷,运动速度高,价格便宜,主要缺点是机器人工作空间以及焊接位置受到限制,电能损耗大,并使手腕承受挠性电缆引起的较大的附加载荷;内藏式;阻焊变压器安装在操作机手臂内,显著缩短了二次电缆和变压器容量;一体式:钳体与变压器集成安装在操作机手腕上,不存在挠性二次电缆,其显著优点节能,但操作机手腕必须承受较大的载荷,并影响焊接作业的可达性。,七、等离子切割简介 A11加长线和天窗顶盖生产使用了机器人等离子切割，为了让大家更了解等离子切割，我们从以下几个方面来阐述；1、什么叫电弧：电弧是一种气体放电现象，所谓气体放电，是指两电极存在电位差时，电荷通过两电极之间气体空间的一种导电现象；2、什么叫等离子电弧：离子弧是将自由弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体，电弧压缩通过喷嘴小孔的机械压缩离子气的热收缩弧柱本身电磁产生的磁收缩，使电弧能量密度更为集中，产生的热影响区较小；3、等离子弧切割的工艺参数：切割电流，过大易烧坏电极、喷嘴，且热影响区大；过小切割不透空载电压，高引弧容易，但手工切割时，存在安全问题气体流量，大利于压缩电弧，及时吹走熔化金属，过大带走热量过多，降低切割能力切割速度喷嘴距工件的高度，过高，穿透力下将，过低，喷嘴过热易引起双弧。,谢谢大家！,
