焊接技术在汽车工业中的应用.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流焊接技术在汽车工业中的应用【精品文档】第 - 17 - 页毕业设计设计题目 焊接技术在汽车工业中的应用 学生姓名 * 学 号 * 专业班级 *级 指导教师 * 专业名称 车辆工程 *年*月* 日摘要： 焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛的应用。汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。在汽车零部件的制造中，点焊、凸焊、缝焊、滚点（凸）焊、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等各种焊接方法中，由于点焊、气体保护焊、钎焊具有生产量大，自动化程度高，高速、低耗、

2、焊接变形小、易操作的特点，所以对汽车车身薄板覆盖零部件特别适合，因此，在汽车生产中应用最多。在投资费用中点焊约占75%，其他焊接方法只占15%。关键词：焊接、自动化、电阻焊Abstract：Welding is a kind of necessary modern machinery manufacturing technology method, widely used in automobile manufacturing. Automobile engine, gearbox, axle, body, frame, car six total chengdu without the ap

3、plication of welding technology. In auto parts manufacturing, spot welding, projection welding, seam welding, roll points (convex) welding, welding rod arc welding, CO2 gas shielded arc welding, argon arc welding, friction welding, brazing, welding, electron beam welding and laser welding and other

4、welding methods, due to spot welding, gas shielded welding, brazing, with large production capacity, high degree of automation, high speed, low consumption, the characteristics of the welding deformation is small, easy to operate, sheet for automobile body covering parts is especially suitable for s

5、o, as a result, most used in auto production. Spot welding in investment cost accounts for about 75% and accounts for only 15% of other welding methods.Key words: Welding, automation, electric resistance welding目 录1 引言 12 焊接的基础知识 1 2.1 焊接的基本原理及分类1 2.2 焊接的发展概况及应用 32.2.1 焊接技术的发展概况 32.2.2 焊接的应用 33 汽车工业

6、中常用的焊接技术应用 4 3.1 电阻焊 4 3.1.1 电阻焊及其特点 4 3.1.2 点焊 5 3.1.3 缝焊 6 3.1.4凸焊 7 3.2 CO2气体保护焊 8 3.3 特种焊 9 3.3.1摩擦焊 9 3.3.2激光焊接 9 3.4 塑料焊接技术 104 其它焊接技术的应用 11 4.1中频焊接技术 11 4.2伺服技术 12 4.3自动化焊接技术 125汽车工业新焊接技术的发展趋势及应用 13 5.1 电阻焊的节能及控制技术 13 5.2 气体保护焊接技术 14 5.3 高能束热源焊接及加工技术 146 焊接的劳动卫生与防护 15 6.1 焊接安全生产的重要性 15 6.2 预防

7、触电15 6.3 预防火灾和爆炸 16 6.4 焊接过程中的有害因素 17 6.5 焊接劳动保护 18结论 19致谢 20参考文献 201 引 言焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛的应用。汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。焊接技术主要应用在金属母材上，塑料等非金属材料亦可进行焊接。在目前的汽车制造中，主要的焊接方法可分为熔化焊、压力焊和钎焊，具体的形式有：电阻焊、CO2气保焊、激光焊等。焊接是汽车零部件与车身制造中的一个重要关键环节，起着承上启下的作用，同时，汽车产品的车型众多、成型结构复杂、零部件生产专业化、标准化以及汽车

8、制造在质量、效率和成本等方面的综合要求，都决定了汽车焊接加工是一个多学科、跨领域和技术集成性强的生产过程。现代汽车工业正朝着环保低碳、节省能源、安全性和车身轻量化方向发展。汽车车身采用高强度钢比例越来越高；铝合金等新材料已应用于高端车身；中频点焊、激光焊接等焊接技术已较广泛地应用；同时为实现车身焊装多车型柔性化和自动化生产，工业机器人广泛应用于车身焊装生产的多个工艺过程。2 焊接的基本知识2.1 焊接的基本原理及分类焊接就是通过加热或加压，或两者并用，并且使用不同或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。被连接的两个物体既可以是金属，也可以是非金属。但生产中焊接主要是用于金属焊接，因此，焊接通

9、常是指金属材料的焊接。为了实现焊接，必须使分离的被焊工件彼此接近到原子间的力能够相互作用的程度。为此，在焊接过程中，必须对需要结合的部位通过加热使之熔化，或者通过加压（或者先加热到塑性状态后再加压），使之达到原子或分子间的结合与扩散，从而获得不可拆卸的连接。按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。基本焊接方法的分类如下：图2.1 基本焊接方法分类熔化焊是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法。在加热的条件下，增强了金属原子的动能，促进原子间的相互扩散，当被焊接金属加热至熔化状态形成液态熔池时，原子之间可以充分扩散和紧密接触

10、，因此冷却凝固后，即可形成牢固的焊接接头。常见的气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊、等离子弧焊等均属于熔化焊的范畴。压力焊是利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法。这类焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头，如锻焊、电阻焊、摩擦焊和气压焊等就是这种类型的压力焊方法；二是不进行加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头，这种压力焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。钎焊是把比被焊金属熔点低的钎料金属加热熔化至液态，然后使其渗透到被焊金属接缝的间隙中而达到

11、结合的方法。焊接时被焊金属处于固体状态，工件只适当地进行加热，没有受到压力的作用，仅依靠液态金属与固态金属之间的原子扩散而形成牢固的焊接接头。常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等多种方法。22 焊接的发展概况及应用221 焊接技术的发展概况我国是最早应用焊接技术的国家之一，根据考古发现，战国时期的一些金属制品就已采用了钎焊技术。宋代沈括所著的梦溪笔谈一书，就提到了焊接方法。明代宋应星所著的天工开物中，对锻焊和钎焊技术作了详细的叙述。在1892年前后气焊技术出现，当时使用的的是H2 和O2混合气体。在1903年，O2和C2H2（乙炔）火焰被运用到金属焊接上去，奠定了气焊接术的基础。近代

12、主要的焊接技术电弧焊，是在电能成功地应用于工业生产之后发展起来的。20世纪初，焊条电弧焊机问世。20年代后期电阻焊和40年代后期埋弧焊、惰性气体保护焊相继获得应用。50年代CO2气电焊、电渣焊、摩擦焊、电子束焊、超声波焊和60年代等离子弧焊、激光焊、光束焊相继出现，使焊接技术达到了新的水平。近年来，太阳能焊机、冷压焊机等新型焊接设备开始研制，特别是在焊接生产自动化及电子计算机在焊接生产中的应用方面有很大发展，使焊接技术的发展达到一个新阶段。222 焊接的应用焊接由于具有生产周期短、成本低结构、设计灵活，用材合理及能够以小拼大等一系列优点，所以在工业生产中得到了广泛的应用。在造船、汽车、石油、桥

13、梁、矿山机械等行业中，焊接已成为不可缺少的加工手段。在制造一辆小轿车时需要焊接500012000个焊点，一艘30万吨油轮要焊1000Km长的焊缝，一架飞机的焊点多达2030万个。此外，随着工业的发展，被焊接的材料种类也愈来愈多，除了普通的材料外，还有如超高强钢、活性金属、难熔金属以及各种非金属的焊接。同时，由于各类产品日益向着高参数（高温、高压、高寿命）、大型化方向发展，焊接结构越来越复杂。焊接工作量越来越大，这对于焊接生产的质量、效率等提出了更高的要求，同时也推动了焊接技术的飞速发展，使它在工业生产中的应用更为广阔。汽车工业中所用的焊接方法及零部件所用的焊接方法种类繁多，其应用情况如下：表2

14、.1 常用焊接方法的应用3 汽车工业中常用的焊接技术的应用31 电阻焊技术 311 电阻焊及其特点将工件置于两电极之间的进行加压，通过加压处施加电流，当电流通过工件时，产生热量而形成局部熔化，断电冷却时，继续施加压力，进而形成牢固接头。此工艺过程称为电阻焊。电阻焊的种类很多，按接头形式可分：搭接电阻焊和对接电阻焊。结合工艺方法，搭接电阻焊又可分为点焊、缝焊、凸焊，对接电阻焊一般分电阻对焊和闪光对焊。其特点有：(1) 利用电流通过工件焊接处的电阻而产生的热量对工件加热。即热量不是来源于工件之外，而是内部热源。(2) 整个焊接过程都是在压力作用校完成的，即必须施加压力。(3) 在焊接处不需加任何填

15、充材料，也不需任何保护剂。312 点焊点焊是利用在焊件间形成的一个个焊点来联接焊件的。两焊件被压紧于两柱形电极之间并通以强大的电流，利用电阻热将工件焊接区加热到形成应有尺寸的熔化核心为止。然后切断电流，熔核在压力作用下冷却结晶形成焊点。点焊主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。点焊的形式很多，但按供电方向来分只有单面点焊和双面点焊。在点焊中按同时完成的焊点数又可分为单点、双点和多点焊。点焊是车身制造中应用最广的焊接方法，一般轿车的车身上都有35005000个焊点，可以说，汽车车身是一个典型的点焊结构件。 (1) 点焊的机械性质:A与铆接和螺栓紧固相比，点焊无松动且刚性高，

16、但滑动系数小，在设计时必须注意可能会出现的应力集中。B点焊没有像铆接和螺栓紧固那样的铆钉头和螺帽，所以剥离方向的抗拉强度不如铆接和螺栓紧固，但剪切强度可以选取较大的焊点直径的以保证，因为可以说点焊优于铆接和螺栓紧固。C点焊的疲劳强度，对于单纯的剪切载荷而言语铆接等差别不大，但在板有变形时及承受剥离方向重复的载荷时，其疲劳强度软弱。D由于点焊焊点部分的金属组织不均匀，所以机械强度也不相同，一般周边强度大，中心部强度小。(2) 点焊工艺要求:A焊点质量的一般要求点焊结构靠单个或若干个合格的焊点实现接头的连接，接头质量的好坏完全取决于焊点质量及点距。焊点质量除了取决于焊点尺寸外，还与焊点表面与内部质

17、量有关。焊点外观上要求表面压坑浅、平滑呈均匀过渡，无明显凸肩或局部挤压的表面鼓起；外表面没有环状或颈项裂纹，也无熔化、烧伤或粘附的铜合金。从内部看，焊点形状应规则、均匀，无超标的裂纹和缩孔等内部缺陷及热影响区金属的组织与力学性能有无发生明显的变化等。不同厚度板和多层板的焊接，点焊和板厚的关系B.点焊的使用范围（由板厚方面来看）：点焊用于薄板重叠搭接，虽然损失了重叠部分的材料，但使总成装配加工变得容易。如果板厚较大的话，重叠部分的材料也随之增大，如果用对接接缝，熔焊焊接也不困难。与之相反，随着点焊板厚的增加，由于焊机电气设备等机械电气容量成倍增大，点焊变得十分不利。根据上述理由，一般点焊的板厚为

18、1.6mm以下，板厚在1.63.2mm之间，很难判定是采用熔焊还是采用点焊，但在板厚为3.2mm以上，多数结构不采用点焊。(3)点焊设备:焊件的点焊是在点焊机上完成的。点焊机的种类很多，按用途可分为通用的和专用的两大类。专用的点焊机主要是多点点焊机。通用式点焊机按安装方法又可分为固定式、移动式或悬挂式点焊机；按电源性质分为工频、脉冲及变频点焊机；按加压机构的传动装置分为脚踏式、电动凸轮式、气压传动式及液压传动式点焊机等。但不论哪一类点焊机，一般均由供电系统、控制系统、加压机构和冷却系统等几部分组成。固定式点焊机在车身焊接中主要用来点焊合件、分总成和一些较小的总成。焊机不动，每焊完一个焊点后，焊

19、件移动一个点距，以进行下一个焊点的焊接。移动式点焊机可以用在不便用固定式点焊机焊接的外形尺寸大的车身零部件。悬挂式点焊机是将焊接变压器和焊接工具悬挂在空中，移动方便灵活，适合于装焊大型薄板件。按变压器与焊具连接方式，分为有缆式和无缆式两种。有缆悬挂式点焊机的焊钳与变压器之间用一种特殊的电缆连接，其优点是移动方便，适合于大总成的点焊，劳动强度低。缺点是二次回路长，功率损耗大。无缆悬挂式点焊机，它的焊接工具部分与变压器直接连接，其优点是由于没有二次回路中电缆损耗，功率利用充分，在焊接同样厚度的材料时，变压器的功率和体积均可减小。缺点是移动起来不方便。 313 缝焊缝焊类似于连续点焊，是以旋转的滚盘

20、状电极代替点焊的柱状电极。所以缝焊的焊缝实质上是由许多彼此互相重叠的焊点组成。缝焊按滚盘转动与馈电方式可分为连续缝焊，断续缝焊和步进式缝焊等。缝焊主要用于要求气密性的焊缝。缝焊也是电阻焊，焊接原理跟点焊一样，只不过是缝焊用滚盘代替了点焊的电极，焊件置于两滚盘之间，靠滚盘转动带动焊件向前移动。同时通以焊接电流，形成类似连续点焊的焊缝。缝焊按滚盘转动与馈电方式分为：连续缝焊、断续缝焊和步进式缝焊。按供电方向或一次成缝条数也可分为单面缝焊、双面缝焊、单缝缝焊和双缝缝焊等。断续缝焊时，滚盘连续转动，焊件在两滚盘间连续移动，而焊接电流断续接通。由于焊接电流间断地接通，滚盘和焊件有冷却的机会，滚盘损耗小，

21、焊缝也不易过热，因此应用最广泛。由于缝焊的分流较大，故焊接电流一般比点焊增加（2060）%，具体数值视材料厚度和点距而定。要求气密性的缝焊接头，各焊点之间必须有一定的重叠，通常焊点间距应比焊点直径小（3050）%，焊点间距可按下列经验公式选取。对于低碳钢 C=（2.83.2）t对于铝合金 C=（2.02.4）t式中 C缝焊焊点间距（mm）； t两焊件中较薄焊件的厚度（mm）。 对于非气密性接头，焊点间距可在很宽的范围内变化，甚至可以使各相邻焊点相互分离，成为缝点焊。缝焊工艺参数主要是根据被焊金属的性能、厚度、质量要求和设备条件来选择，再通过工艺试验加以修正。314凸焊凸焊是点焊的一种变型，它是

22、利用零件原有的能使电流集中的型面、倒角或预控制的凸点来作为焊接部位的。凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等。凸焊与点焊相比，其不同点是在焊件上预先加工出凸点，或利用焊件上原有的能使电流集中的型面、倒角等作为焊接时的局部接触部位。因为是凸点接触，提高了单位面积上的压力与电流，有利于板件表面氧化膜的破裂与热量的集中，减小了分流电流，一次可进行多点凸焊，提高了生产率，并减小了接头的变形。凸焊的特征：(1) 即使热容量明显不同的组合也很容易得到良好的热平衡（焊接厚板和薄板时，厚板上加上突点，厚板的热容量就等于薄板的热容量）。(2) 可得到与

23、板厚无关的低强度焊接（点焊时根据板厚决定焊点的大小）。(3) 电极寿命长，操作效率高。(4) 能进行焊点间距小的点焊。凸焊由于需要预先冲制出凸起部分，所以比点焊多一些焊前准备的工序和设备。因而，在选用凸焊时，必须全面考虑。为了使各个凸点熔化能均匀一致，凸焊时电极压力和焊接电流应均匀地分布在同时焊的各个凸点上。为此，凸点冲制必须精确，尺寸稳定，且焊件必须仔细清理。32 CO2气体保护焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。常用的保护气体：二氧化碳气（CO2）、氩气（A r） 、氦气（He）及它们的混合气体: CO2+ Ar 、 CO2+ Ar + H

24、e 、 。CO2气体保护焊是一种熔化极气体保护电弧焊接法，它使用CO2气体作为保护气体，焊丝经送丝轮通过送丝软管送到焊枪,经导电咀导电,和母材之间产生电弧, 靠电弧热量熔化金属来进行焊接的。CO2气体在工作时通过焊枪喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部的气体保护层使溶滴和溶池与空气机械地隔离开来，从而保护焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。主要用于车箱、后桥、车架、减震器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸和千斤顶等的焊接。 (1) CO2气体保护焊优点:生产率高。操作性能好。焊接质量高。对铁锈的敏感性小。成本低。易于实现机械化和自动化。气体保护焊的适应性强，应用范围广。(2)

25、CO2气体保护焊的规范参数:主要有电源极性、焊丝直径、电弧电压、焊接电流、气体流量、焊接速度、焊丝伸出长度、直流回路电感等。选择这些参数的原则是：要在保证焊接质量的前提下，尽可能提高劳动生产率，并要注意焊接规范参数对飞溅，气孔、焊缝形成及焊接过程稳定性的影响。(3) 焊接设备CO2气体保护焊自动焊机是由焊接电源、送丝机构、行走机构、焊矩、气路系统和控制系统等部件组成。气路系统包括减压阀、预热器、干燥器和流量计等。CO2气体保护焊半自动焊机中设有行走机构，其余部分与自动焊机相同。CO2焊电源有如下几种：抽头式硅整流电源、高漏抗式硅整流电源、自调电感式硅整流电源、自饱和和电抗器式硅整流电源、可控硅

26、式整流电源和晶体管式整流电源等。为了获得较高的焊接质量，现在大都采用可控硅整流电源。送丝机构的作用是将焊丝按要求的速度送至焊接电弧区，以保证焊接的正常进行，一般都采用等速送丝方式。CO2气体保护焊半自动焊机根据其送丝方式的不同，有推丝式、拉丝式和推拉丝式三种送丝机构，推丝式送丝机构用于直径较粗的焊丝。拉丝式送丝机构稳定可靠，焊工操作范围也不受限制，推拉丝式结构复杂，制作技术要求高，国内很少应用。国内焊机常采用双主动式送丝辊轮，辊轮直径一般为（3040）mm。焊枪是直接施焊的工具，起到导电、导丝、导气的作用。常用的半自动焊枪有拉丝焊枪、推丝式手枪形焊枪和推丝式鹅颈形焊枪。33特种焊331摩擦焊在

27、国内汽车制造中，摩擦焊工艺应用于汽车零件加工方面，其范围较窄，一般用于刀具和其它车用辅助工具的制造。该焊接工艺为固态焊接，焊缝热影响区相对较窄，晶粒细小，焊缝质量较易控制，制造成本相对较低。特别是在以焊代锻的结构上优势更为明显，例如：汽车半轴等轴类零件，其毛坯制造工艺为整体锻造结构，采用水平分模平锻，其设备投资较高，并且热锻模的维修费用较高；若采用摩擦焊工艺将整体锻造结构改为锻焊结构，可将水平分模平锻机改为热锻模压力机，减少设备投资和热锻模的维修费用，即可降低成本。另外，还可以采用摩擦焊工艺代替CO2气体保护焊工艺焊接部分轴类零件，提高生产效率，降低制造成本。例如：传动轴、万向转向节叉等。目前

28、，传动轴、万向转向节叉等零件的焊接工艺均为CO2气体保护焊，容易产生焊接缺陷，焊缝质量较难控制，并且还须消耗大量的 CO2气体和焊丝等辅料，生产效率相对较低；若采用摩擦焊工艺，勿须填充任何辅助材料，并有利于作业环境的改善，减少污染。在汽车零部件规模化生产中，摩擦焊技术占有较重要的地位。据不完全统计，美国、德国、日本等工业发达国家的一些著名的汽车制造公司，已有百余种汽车零件采用了摩擦焊技术。采用摩擦焊技术的汽车零部件大致有三类：(1) 异种材料组合，如发动机双金属（空心）排气阀，涡轮增压器等；(2) 采用锻焊复合结构，如半轴、凸轮轴、转向节、叉等；(3) 解决关键技术，如气囊充气器，连身齿轮组、

29、传动齿轮组等。因此，在国内推广应用摩擦焊技术势在必行。 332激光焊接 激光焊接是本世纪汽车工业上应用的新技术。它的原理是利用原子受辐射，使工作物质受激而产生的一种单色性高、方向性强、亮度高的光束，经聚焦后把光束聚焦到焦点上可获得极高的能量密度，利用它与被焊工件相互作用，使金属发生蒸发、融化、熔合、结晶、凝固而形成焊缝。激光焊接特点：A.由于激光束的频谱宽度窄，经汇聚后后的光斑直径可小到0.01mm，功率密度可达109W/cm2，它和电子束焊同属于高能焊。可焊0.150mm厚的工件。B脉冲激光焊加热过程短、焊点小、热影响区小。C与电子束焊相比，激光焊不需要真空，也不存在X射线防护问题。D能对难

30、以接近的部位进行焊接，能透过玻璃或其他透明物体进行焊接。E激光不受电磁场的影响。F激光的电光转换效率低。工件的加工和组装精度要求高，夹具要求精密，因此焊接成本高。激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，例如焊缝宽1mm，深为5mm，因此焊接极为牢固，表面焊缝宽度很小，连接间隙实际为零，焊接质量比传统方法高。所以在一些用激光焊接的汽车顶壳是不用装饰条遮蔽焊接线的。在汽车制造中，激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接，传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所取替。用激光焊接技术，既提高了工件表面的美观，又降低了板材使用量，由于零件焊接部位几

31、乎没有变形，不需要焊后热处理，还提高了车身的刚度。由于激光焊能量密度高，焊接深度/宽度比高，其焊接质量比传统焊接方法高。但是，如何保证激光焊接的质量，即激光焊接过程监测与质量控制，是激光利用领域的重要内容，包括利用电感、电容、声波、光电等各种传感器，通过计算机处理，针对不同焊接对象和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现自动化激光焊接。汽车工业中，激光技术主要用于车身焊接、坯板拼焊和零件焊接。塑料焊接技术超声波塑焊是将高频率机械振动通过工件传到接口部分，使分子加速运动。分子摩擦转换成热量使接口处塑料熔化，从而使两个焊件以分子联接方式真正结合

32、为一体。因为这种分子运动是在瞬间完成的，所以绝大部分的超声波塑焊可以0.250.5s内完成。超声波塑焊适用于焊接面积较小，结构规则和热塑性的塑料件。 热板热熔焊接： 使用表面热传导方式使被焊接塑料工件表面熔化的热塑性焊接工艺设备。不受零件材料、尺寸限制，且焊接密封性好。适用于超声波难熔的塑料件和大尺寸异形工件焊接，如安全气囊、仪表盘、遮阳板、车载饮水机、尾灯、膨胀水箱、刹车油杯等。 旋转摩擦焊接是通过工件相对高速旋转摩擦将机械能转换成热能，使被焊接工件的接触面摩擦升温，熔化后加压，从而焊接在一起。该工艺不受工件尺寸和材料的限制，并且焊接强度同比其他塑料焊接工艺更高，几乎接近塑料本体强度。适于壁

33、厚大、连接强度要求高的回转体工件的焊接，如进气歧管等。 振动摩擦塑料焊接技术是使工件在加压的状况下相互摩擦，能量沿熔接部位传导，并且在特别设计的部位使塑胶因摩擦生热而熔化，熔化时段过后在继续加压的状态下冷却固化，固化后的接口强度与本体塑胶强度相当。振动摩擦焊接适用于焊接面积较大，结构复杂的工件，而且对塑料类型没有特殊要求。 目前，塑料焊接技术已被成功地运用于汽车保险杠焊接、仪表板和仪表盘焊接、刹车灯、安全气囊、汽车工具箱、汽车门板以及其他与发动机有关的零部件制造工业中。近年来，原先许多传统使用金属的零部件也开始用塑料代替，如进气歧管，仪表指针，散热器加固，油箱，过滤器等。4其它焊接技术及应用4

34、中频焊接技术近年来，国外部分生产汽车批量大的企业已将中频焊接技术应用于轿车白车身焊装线。在欧洲，中频点焊机器人使用量已占40%，并扩大到铝合金轿车车身的点焊作业。我们身边的合资企业如一汽大众，大量使用中频焊接设备。由于中频逆变焊机具有高效节能优点，在全球提倡节能环保低碳生活的今天，在汽车制造业中应积极采用中频焊接技术。中频逆变直流焊机与传统交流焊机相比，有如下特性：（1）焊接质量好。中频焊接的电流响应时间为lms，调整精度和监视精度大大提高，因此，焊接质量大大提高。控制精度高。（2）焊接速度高。逆变电阻点焊机为直流输出，加热集中，焊接时间缩短。（3）节能效果明显。逆变焊机变压器在较高的频率下工

35、作，损耗很小，直流输出改善功率因素，节能效果明显。（4）设备体积与质量。逆变直流电阻点焊机变压器大大减小，设备较轻巧。（5）可以广泛点焊异种金属。（6）节能环保。中频焊接是三相平衡负载，比单相交流焊接对电网的冲击要小许多，减少供电系统的要求，符合国家的能源政策。国外汽车行业早已将自动焊接技术与中频点焊技术融合在一起，在美、日等国汽车厂已建成中频点焊机器人车身焊装线。*汽车在A01项目中也投入了10台梅达中频焊机，进行使用。M11/M12项目主焊线投入四台尼马格中频焊机，由机器人进行焊接。2 伺服技术伺服技术伴随着焊接机器人的大量应用而发展起来，为保证高效率的生产模式，减小气动焊钳点焊时对工件表

36、面造成的冲击，提高工件的表面质量，实现对焊钳施压过程的精确控制，一种新型的焊钳应运而生-伺服型焊钳（电机伺服驱动的焊钳简称为伺服焊钳）。是近年来开发的一种可以提高焊点质量的性能较高的机器人焊钳。这种新型电机伺服焊钳具有如下优点：(1)每个焊点的焊接周期可大幅度降低，焊钳的张开程度是由机器人精确控制的。(2)焊钳张开角度可以根据工件的情况任意调整，只要不发生碰撞活干涉就尽可能较小张开度，以节省焊钳开合所占时间。(3)焊钳闭合加压时，不仅压力大小可以调节，而且在闭合时两电极是轻轻闭合，减少了撞击变形和噪声。 自动化焊接技术面对劳动力成本增加，对企业环保要求逐渐提高、产品的焊接质量及生产效率的要求不

37、断提高，以机器人技术为主导的自动化焊接技术，在近几年得到了快速发展。国内企业对焊接自动化装备的投入逐渐加大，但与国外企业相比，焊接自动化的使用比例仍相对较低。机器人点焊系统属于复杂的多智能体系统，可实现全自动无人生产线。由PLC控制系统用于机器人和生产线机械化设备的协调与控制，实现参数设定、系统编程、工作状态显示及故障报警显示。为适应市场需求，产品多样化成为当代汽车制造业的一个主要特点。提高产能以及生产效率，降低生产成本成为汽车行业发展的关键因素。混流生产的方式成为必然。机器人自动焊接生产线可以通过PLC控制系统自动地将当前的车型信息发送到工位，实现夹具的自动变换，要求机器人同时做到对车型的识

38、别，自动完成焊接程序的变换，从而体现自动化生产的柔性化特点。*汽车目前已拥有多条全自动化焊装生产线，采用意大利COMAU、德国KUKA品牌机器人。其中*线共有机器人108台，全线100%自动化机器人焊接，可以最大程度的保证焊接质量和车身尺寸的稳定性，提高车身质量，并可实现多车型的柔性化生产。 汽车工业中焊接新技术的应用现今，汽车技术向着节能、安全、环保的方向发展，凡是对汽车的动力性、经济性、可靠性、耐久性、操纵稳定性、安全性、低排放等方面有利的焊接技术都将有广泛的应用空间。汽车工业中的先进焊接技术很多，这里只列举出与车身焊接相关的焊接新技术。5.1.电阻焊的节能及控制技术(1)联体悬挂式点焊机

39、 汽车工业中应用最多的是悬挂式点焊机，一个车间往往是几十或上百台，其容量大多在100kVA以上，在汽车薄板的焊接中得到了广泛的应用。(2)电阻焊机 目前电阻焊机大量使用交流50Hz的单相交流电源，容量大、功率因数低 。发展三相低频电阻焊机、三相次级整流接触焊机(已在普通型点焊机、缝焊机、凸焊机中 应用)和IGBT逆变电阻焊机，可以解决电网不平衡和提高功率因数(可达0.9以上)的问题。 同时还可进一步节约电能，利于实现参数的微机控制，可更好地适用于焊接铝合金、不锈钢及 其他难焊金属的焊接。另外还可进一步减轻设备重量。(3)电阻焊的控制 *汽车针对悬挂点焊机焊点电流监测，联合设备厂家共同开发了打点

40、计数器，按一个工件所需打的点数为一个计量周期，对设定的计数的焊点数允许有+23个点的浮动范围（只可以多，不可以少），并焊接的每个焊点的电流进行检测，当检测值与设定值比较相符的，设备判定为合格，计数器焊接点数增一，电流不在范围之内的，不计数，有效的保证了焊接质量。目前，此项技术已在全公司进行应用。5.2.气体保护焊接技术(1)表面张力过渡的波形控制法 方法的关键是用2个电流脉冲完成1个熔滴过渡，第1个电流脉冲形成熔滴并使之长大，直至熔滴与工件短路；第2个电流脉冲是1个短时窄脉冲并不断检测其di/dt，同时控制电流脉冲值，以产生适当的电磁收缩力，使熔滴颈部收缩变细，最后靠熔池表面张力拉断，完成1个

41、熔滴过渡而不产生飞溅。(2)逆变电源波形控制 利用逆变电源良好的动特性和灵活的可控性，采用波形控制，在短路阶段初期抑制电流上升，以减少电磁力在刚形成小桥时熔滴过渡的阻碍和爆断，减少大颗粒飞溅，并利于熔滴在熔池摊开；当熔滴在熔池摊开后，使电流迅速上升，以加速形成缩颈，以后再慢速上升到一较低峰值，使小桥爆断时飞溅减少。(3)氩弧焊新技术 氩弧焊有非熔化极(TIG)和熔化极(MIG)两种，均用于汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为了改善CO2气体保护焊的成形和减少飞溅，采用加入80%或20%Ar的混合气体保护焊。5.3 高能束热源焊接及加工技术高能束热源是指能量密度已大于5108W/m2的热源(电子

42、束、离子束和激光)，在汽车工业中均有应用，目前国外发展的新技术有：(1)激光和电弧复合加热焊接 激光焊接可焊出窄而深的焊缝，电弧焊接可焊出宽而浅的焊缝；前者投资大，后者成本低，两者特性组合，会大大提高焊接效率。激光和电弧复合加热焊接的焊炬设计特别重要，两热源的夹角要尽可能小，焊炬也设计成激光+双电弧电源。该方法已在48mm厚的钢结构中使用，正拟用于更薄的汽车部件生产和铝合金焊接中。激光除了在焊接及精密切割中应用外，还在摩擦面形成储油细花纹或重熔复合层，以提高耐磨性方面应用。 (2)等离子体的应用 氩气保护的等离子焊接切割早已在各行业应用，主要用于合金钢和有色金属加工。目前空气等离子切割已普遍应

43、用于一般钢铁和有色金属的切割，国内铁路客车厂引进了水下等离子切割，以减少变形和提高精度。发动机气阀体早已采用填充圈等离子焊接。近十几年来粉末等离子堆焊有很大发展，可进行小熔合比的薄层料精细堆焊，能堆焊各种特种合金表面。 6 焊接安全技术与劳动保护61焊接安全生产的重要性 随着生产的发展，焊接技术的应用愈来愈广泛，与此同时，伴随出现的各种不安全、不卫生的因素严重地威胁着焊工及其他生产人员的安全与健康。焊工在焊接时要与电、可燃及易爆的气体、易燃液体、压力容器等接触，焊接时会产生一些因素如有害气体、金属蒸气、烟尘、电弧辐射、高频磁场、噪声和射线等，有时还要在高处、水下、容器设备内部等特殊环境作业。上述危害因素在一定条件下可能引起爆炸、火灾、烫伤、急性中毒（锰中毒）、血液疾病、电光性眼炎和皮肤病等职业病症。此外还可能危及设备、厂房和周围人员安全，给国家和企业带来不应有的损失。因此必须重视焊接安全生产。62预防触电触电是焊接操作的主要危险因素，我国目前生产的焊条电弧焊机的空载电压限制在90V以下，工作电压为2540V；自动电弧焊机的空载电压为7090V；电渣焊机的空载电压一般是4065V