焊接的定义:焊接是指通过加热或者加压,或者两者并用;加或不加添补材料;使两分离的金属表面达到原子间的结合,形成永久性连接的一种工艺方法。
常见的焊接手法有熔焊,压焊和钎焊三种,详细的分类方法如下表所示。
熔焊:焊接过程中,将焊接接头在高温等的浸染下至熔化状态。由于被焊工件是紧密贴在一起的,在温度场、重力等的浸染下,不加压力,两个工件熔化的融液会发生稠浊征象。待温度降落后,熔化部分凝集,两个工件就被稳定的焊在一起,完成焊接的方法。
压焊:利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法,压力焊又称压焊。锻焊、打仗焊、摩擦焊、气压焊、冷压焊、爆炸焊属于压焊范畴。
钎焊:采取比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔化温度,利用液态钎料润湿母材,添补接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
焊接手法分类
二、常用的焊接手法及其优缺陷
点焊
点焊示意图
属于电阻焊的一部分,将被焊金属工件压紧于两个电极之间,并通以电流,利用电流经由工件打仗面及附近区域产生的电阻热,将其局部加热到熔化成塑性状态,使之形成金属结合的一种连接办法。点焊是一种高速、经济的连接方法。它适于制造可以采取搭接、接头不哀求气密、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件,点焊哀求金属要有较好的塑性。这种方法广泛用于汽车壳体、配件、家具等低碳钢产品的焊接。
优点:
熔核形成时始终被塑性环包围,熔化金属与空气隔绝,冶金过程大略。
加热韶光短,热量集中,故热影响区小,变形与应力也小。常日在焊后不必安排较正和热处理事情。
无需焊丝、焊条等添补金属,以及氧气、乙炔、氩气等焊接耗材,焊接本钱低。
操作大略,易于实现机器化和自动化。
生产率高,噪声小且无有害气体。
缺陷及局限性:
目前还缺少可靠的无损检测方法,焊接质量只能靠工件试样和工件的毁坏性试验来检讨,靠各种监控和监测技能来担保。
点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的质量,而且因在两板间熔核周围形成尖角,致使接头的抗拉强度和疲倦强度均较低。
设备功率大,机器化、自动化程度较高,使设备的本钱较高,维修较困难。
MIG焊
熔化极气体保护电弧焊是采取连续等速送进可熔化焊丝与焊件之间的电弧作为热源熔化焊丝和母材金属,形成熔池和焊缝的焊接手法。为了得到良好的焊缝应利用外加气体作为电弧介质并保护熔滴、熔池金属及焊接区高温金属免受周围空气的有害浸染。
优点:
GMAW法可以焊接所有的金属和合金。
战胜了焊条电弧焊法条长度的限定。
能进行全位置焊。
电弧的熔敷率高。
焊接速率高。
焊丝能连续送进,以是得到长焊缝没有中间接头。
由于产生的熔渣少,可以降落焊后清理事情量。
它是低氢焊方法。
焊接操作大略,随意马虎操作和利用。
缺陷及局限性:
焊接设备繁芜,价格较贵又不便于携带。
因焊枪较大,在狭窄处的可达性不好,因此影响保护效果。
室外风速应小于1。5m/s,否则易产生气孔,以是室外焊接应采纳主风方法。
GMAW是明弧焊,应把稳预防辐射和弧光。
螺柱焊
将金属螺柱或类似的其他金属紧固性(栓、钉等)焊接到工件(一样平常为板件)上去的方法叫做螺柱焊。螺柱焊接技能是为提高焊接质量和效率而发展起来的一项专业焊接技能。通过螺柱焊接的方法,我们可以将柱状金属在5ms~3s的短韶光内焊接到金属母材的表面,焊缝为全断面熔合。由于焊接韶光短,焊接弧度高,焊接能量集中,操作方便,焊接效率高,对母材热损伤小等特点,这项技能被广泛地运用在汽车等行业。实现螺柱焊的方法有电阻焊、摩擦焊、爆炸焊以及电弧焊等。
优点:
焊接韶光短,只有1-3ms,空气来不及侵入焊接区,焊接接头已经形成,因此无需保护方法。
螺柱直径与被焊工件壁厚之比可以达到8-10,最小板厚约0.5mm。
不用考虑螺柱长度的焊吸收缩量,这是由于溶池很小,而且接头是塑性连接。
接头没有外部可见的焊脚,不须要进行接头外不雅观质量检讨,不会有气孔、裂纹等毛病。
TIG焊
在惰性气体的保护下,利用电极与母材金属(工件)之间产生的电弧热熔化母材和添补焊丝的焊接过程。
优点:
惰性气体不与金属发生任何化学反应,也不溶于金属,为得到高质量的焊缝供应了良好条件。
焊接工艺性能好,明弧,能不雅观察电弧及熔池,纵然在小的电流下电弧仍旧燃烧稳定,焊接过程无飞溅,焊缝成型都雅。
随意马虎调节和掌握焊接热输入,适宜于薄板或对热敏感材料的焊接。
电弧具有阴极清理浸染。
适用于全位置焊,是实现单面焊双面成型的空想方法。
缺陷及局限性:
熔深较浅,焊接速率较慢,焊接生产率较低。
钨极载流能力有限,过大的电流会使焊接接头的力学性能降落,特殊是塑性和冲击韧度降落。
对工件的表面哀求较高。
焊接时气体的保护效果受周围气流的影响较大,需采纳防护方法。
生产本钱较高。
凸焊
凸焊同点焊一样,均属于电阻焊,凸焊与点焊的差别在于,凸焊的工件上须要预制一定形状和尺寸的凸点,焊接过程中电流利路面积的大小决定于凸点尺寸,而不像点焊那样决定于电极度面尺寸。
优点(与点焊比较较):
一次同电可以同时焊接多个焊点,不仅生产率高,而且没有分流影响。
电流密集于凸点,与点焊比较,焊接电飘泊布更集中,故可用较小电流进行焊接,并能可靠地形成较小的熔核。
凸点的位置准确,尺寸同等,各点的强度比较均匀。
电极的磨损量比点焊小,因而大大降落了电极的保养和维修用度。
与点焊比较,工件表面的油、锈、氧化皮、镀层和其他涂层对凸焊的影响较小。
可以焊接一些点焊难以焊接的板厚组合。
缺陷及局限性(与点焊比较):
须冲要制凸点的附加工序。
有时电极比较繁芜。
当一次同电焊接多个焊点时,须要利用高电极压力、高机器精度的大功率焊机。
三、焊接毛病及其掌握方法
1.未熔合
紧张是焊缝金属和母材之间或焊道金属和焊道金属之间未完备熔合的部分,即添补金属粘盖在母材上或者是添补金属层间而部分金属未熔合在一起。
防止方法:
稍减焊接速率,略增焊接电流,使热量增加到足以熔化母材或前一层焊缝金属;
焊条角度及运条应适当,要照顾到母材两侧温度及熔化情形;对由熔渣、脏物等所引起的未熔合,要加强清渣,将氧化皮等脏物清理干净;
把稳分清熔渣和铁水,焊条有偏幸时应调度角度使电弧处于精确方向;
气体保护焊尤宜掌握焊接速率不要过高,电弧电压偏低,坚持一定的弧长,保持射流过渡,而且优先运用氦稠浊气体作为保护气体;
半自动焊或埋弧自动焊场合,焊丝直接对准接头根部以确保根部焊透。
2.咬边
咬边是焊接过程中,电弧将焊缝边缘熔化后,没有得到添补金属的补充,在焊缝金属的焊趾区域或根部区域形成沟槽或凹陷。
防止方法:
选用得当电流,避免电流过大;
掌握焊接速率,使其必须知足所熔敷的焊缝金属完备充填于母材所有已熔化的部分;
采取摆动工艺时,在坡口边缘运条稍慢些,焊条应做短时停顿,以使焊缝金属与毗邻板料之间的温度附近,在坡口中间运条速率要快些,并使添补金属与基本金属稠浊均匀;
手工焊要掌握焊条的位置,在角焊时,焊条要采取得当的角度和保持一定的电弧长度,保持运条均匀,既要担保完备熔化,又要使焊接熔池形成饱满的形状;
只管即便采取短弧焊;
当有可能形成过量咬边时,应只管即便避免在水平位置施焊角焊缝,而采取船形位置焊接;
过量的摆动也随意马虎形成咬边,可采取多道焊工艺战胜这一毛病。
3.焊瘤
焊瘤是过量的焊缝金属流出基体金属熔化表面而未熔合,这种金属是由于熔池温度过高,使液体金属凝固较慢,在自重浸染下下坠而形成。也便是在焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。在角焊缝中产生的频度多于对接焊缝。
防止方法:
精确选择工艺参数,间隙不宜过大,选用较平焊小10%~15%的焊接电流,严格掌握熔池温度,防止过高;
选用小直径焊条施焊,焊条旁边摆动中间快些,两侧稍慢些,在边缘有稍勾留的稳弧动作韶光;
在对接焊第一层时,要把稳熔池温度,密切不雅观察熔池形状。如创造开始有下坠迹象应立即灭弧,让熔池温度轻微低落,再引弧焊接;
选择得当的焊条倾角,利用碱性焊条时宜采取短弧焊接,运条速率要均匀。
4.弧坑
弧坑是由于断弧或收弧不当,在焊缝末端形成的凹陷,而后续焊道焊接之前或在后续焊道焊接过程中未被肃清,弧坑常日涌如今焊缝尾部或接头处,弧坑不仅削弱焊缝截面,而且由于冷速较高,杂质易于集聚,而伴随产生气孔、夹渣、裂纹等毛病。
防止方法:
精确地选择焊接电流;
采取断续灭弧法或用收弧板,将弧坑引至焊件表面;
手工电弧焊在收弧过程中焊条在扫尾处作短韶光勾留或作几次环形运条,使足够的焊条金属填满熔池;
在埋弧自动焊时,分两步按下“停滞”按扭,目的是为了填满弧坑。
5.凹坑
焊后在焊缝表面或背面形成低于母材表面的局部低洼部分叫凹坑,焊缝背面的凹坑常日又叫内凹。
防止方法:
压短弧长、调度焊条倾角和适当减少装置间隙;
焊条在扫尾处稍多勾留一会,为避免因勾留韶光过长,导致熔池温度过高,而造成熔池过大或焊瘤,应采取几次断续灭弧来填满,即在该处稍勾留后就灭弧,待其稍冷后再引弧,并添补一些熔化金属,这样几次便可将凹坑填满。但碱性直流焊条不宜采取断续灭弧法,否则易产生气孔。
6.未焊透
未焊透是指基本金属之间,或者基本金属与熔敷金属之间的局部未熔合征象,它和未熔合有些相似,有时很难差异。
防止方法:
精确选择坡口型式和装置间隙,把稳坡口两侧及焊层之间的清理;
精确选择焊接电流的大小;
随时调度运条中焊接的角度,使熔化金属之间及熔化金属与基本金属之间充分熔合;
7.烧穿
焊接过程中,熔化金属自坡口背面流出,形成穿孔的毛病。
防止方法:
减小焊接电流,适当增加焊接速率;
严格掌握焊件间隙,并担保这种间隙在全体焊缝长度上的同等性。
四、汽车焊接新技能和新方向
激光焊接技能
激光焊因此聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种高效精密的焊接手法。,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过掌握激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功运用于微、小型零件的精密焊接中。
激光焊接的特点是被焊接工件变形极小,险些没有连接间隙,焊接深度/宽度比高,因此焊接质量比传统焊接手法高。汽车工业中,激光技能紧张用于车身拼焊、焊接和零件焊接。
塑料焊接技能
超声波塑焊是将高频率机器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溶化,从而使两个焊件以分子联接办法真正结合为一体。由于这种分子运动是在瞬间完成的,以是绝大部分的超声波塑焊可以0.25~0.5s内完成。
Branson塑料焊接技能已被成功地利用于汽车保修杠、仪表板和仪表盘、刹车显示灯、方向指示器、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,原来许多传统利用金属的零部件也开始用塑料代替,如进气管,仪表指针,散热器加固,油箱,过滤器等。
电阻焊的节能及掌握技能
发展三相低频电阻焊机、三相次级整流打仗焊机和IGBT逆变电阻焊机,可以办理电网不平衡和提高功率因数的问题,同时还可进一步节约电能,利于实现参数的微机掌握,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。其余还可进一步减轻设备重量。
等离子焊(PAW)
等离子是指在标准大气压下温度超过3000℃的气体,在温度谱上可以把其看作为继固态、液态、气态之后的第四种物质状态。等离子弧焊是在钨极氩弧焊的根本上发展起来的一种焊接手法。等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化之后而得到电离度更高的电弧等离子体,称等离子弧,又称压缩电弧。
等离子的焊接工艺运用在油箱的两个半圆边缘的焊接。氩气保护的等离子焊接切割早已在各行业运用,紧张用于合金钢和有色金属加工。发动机气阀体早已采取添补圈等离子焊接。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风雅堆焊,能堆焊各种特种合金表面。
TCP自动校零技能
TCP自动校零是用在机器人焊接中的一项新技能,它的硬件举动步伐是由一梯形固定支座和一组激光传感器组成。当焊枪以不同姿态经由TCP支座时,激光传感器都将记录下的数据通报到CPU与最初设定值进行比较与打算。当TCP发生偏离时,机器人会自动运行校零程序,自动对每根轴的角度进行调度,并在最少的韶光内规复TCP零位。
目前在波罗后桥及帕萨特副车架的机器人焊接生产线上均采取了该技能,大大方便了设备调度,节约了调度韶光,提高了产品的质量。
焊缝自动跟踪技能
焊缝自动跟踪技能为电弧电压跟踪传感,该系统具有探求焊缝起始点、终点以及弧长参考点,焊接过程中根据弧长的变革,用电弧传感器掌握电压自适应掌握。这种方法也只能运用于角接接头形式,对付轿车底盘零件大量的薄板搭接焊缝,因无法探求弧长参考点也无法运用。
机器人焊接
工业机器人,因集自动化生产和灵巧性生产特点于一身,故轿车生产近年来大规模、迅速地利用了机器人。在焊接方面,紧张利用的是点焊机器人和弧焊机器人。海内汽车焊接水平与国外比较差距很大,焊接的自动化已经引起海内汽车生产厂家的重视。