[精选]汽车焊接新技术.pptx

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1、第一讲第一讲 汽车焊接新技术汽车焊接新技术主要内容主要内容l l汽车焊接技术概述 电阻焊、电弧焊和特种焊电阻焊、电弧焊和特种焊l l焊接机器人、焊接数值模拟、车身焊装工艺的虚拟设计及焊接新材料 l l汽车制造中的焊接新技术 高效节能的电阻焊、气体保护焊、激光焊接、高效节能的电阻焊、气体保护焊、激光焊接、激光激光-电弧复合焊接等电弧复合焊接等 l l汽车制造业中焊接的开展趋势 第一节第一节 汽车焊接技术概述汽车焊接技术概述 l l电阻焊电阻焊resistance welding 电阻焊又称压力焊是一种常用的焊接方法,它是利用电流直接流过工件本身及工件间的接触面所产生的电阻热,使工件局部加热到高塑

2、性或熔化状态,同时加压而完成的焊接过程 电阻焊电阻焊电阻焊电阻焊主要特点：主要特点：1 1电压低,电流大 几千 几万A,完成一 个焊接接头时间极短0.01 几秒,所以 生产率很高汽车焊接技术概述 电阻焊的焊接电阻焊的焊接按接头形状不按接头形状不同同1点焊2缝焊滚焊3凸焊4对焊2焊接时加热、加压同时进行,接头在 压力下焊合3焊接时不需要填充金属及焊药点焊点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接薄板焊接。点焊点焊在汽车制造中应用：在汽车制造中应用：汽车车身焊装,包括车身底板、侧围、车架、车顶、车门及车身总成等局部

3、的焊装。据统计,每辆汽车车身上约有5000多个电阻点焊焊点。汽车焊接技术概述点焊过程点焊过程点焊机点焊机汽车焊接技术概述点焊的工艺过程：点焊的工艺过程：1预压，保证工件接触良好2通电，使焊接处形成熔核及塑性环3断电锻压，使熔核在压力继续作 用下冷却结晶，形成组织致密、无 缩孔、裂纹的焊点。汽车焊接技术概述缝焊缝焊缝焊缝焊的过程与点焊相似，只是以旋转的圆盘状滚轮电极代替柱状电极，将焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。在汽车生产中主要用于在汽车生产中主要用于密封性焊接或缝点焊工件。如油箱、机油盘、消声器、减震器封头、车身

4、顶盖雨檐等汽车焊接技术概述凸焊凸焊凸凸焊焊是点焊的一种特殊形式，其利用零件原有的型面倒角、底面或者预制的凸点作为上下两工件的接触面，施加压力并通电流，到达在凸点处焊合的一种电阻焊方法。凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。在汽车生产中主要用于在汽车生产中主要用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄等。汽车焊接技术概述对焊对焊电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊主并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊主要用于截面简单、直径或边

5、长小于要用于截面简单、直径或边长小于20mm20mm和强度要和强度要求不太高的焊件求不太高的焊件。闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐渐移近到达局部接触，利用电阻热加使其端面逐渐移近到达局部接触，利用电阻热加热这些接触点，在大电流作用下，产生闪光，使热这些接触点，在大电流作用下，产生闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内到达端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内到达预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。方法。汽车焊接技术概述闪光对焊闪光对焊的接头质量比电阻焊好，焊缝力学性能与母

6、材相当，而且焊前不需要清理接头的预焊外表。闪光对焊常用于重要焊件的焊接。可焊同种金属，也可焊异种金属；可焊0.01mm的金属丝，也可焊20000mm的金属棒和型材。在汽车中对焊主要用于在汽车中对焊主要用于钢圈、排进气阀杆等钢圈、排进气阀杆等对焊过程示意图对焊过程示意图汽车焊接技术概述1 1熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属 与空气隔绝，冶金过程简单。与空气隔绝，冶金过程简单。2 2加热时间短，热量集中，故热影响区小，变加热时间短，热量集中，故热影响区小，变 形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和 热处理工序。热处理

7、工序。3 3不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙 炔、氢等焊接材料，焊接成本低。炔、氢等焊接材料，焊接成本低。4 4操作简单，易于实现机械化和自动化，改善操作简单，易于实现机械化和自动化，改善 了劳动条件。了劳动条件。5 5生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量 生产中，可以和其他制造工序一起编到组装生产中，可以和其他制造工序一起编到组装 线上。但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离线上。但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。电阻焊的优点：电阻焊的优点：汽车焊接技术概述电阻焊的缺点：电阻焊的缺点：1目前还缺乏可靠的无损检测方法

8、，焊接质量目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量 只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检 查，以及靠各种监控技术来保证。查，以及靠各种监控技术来保证。2点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重 量，且因在两板焊接熔核周围形成夹角，致量，且因在两板焊接熔核周围形成夹角，致 使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。3设备功率大，机械化、自动化程度较高，使设备功率大，机械化、自动化程度较高，使 设备成本较高、维修较困难，并且常用的大设备成本较高、维修较困难，并且常用的大 功率单相交流焊机不利于电网的平衡运行

9、。功率单相交流焊机不利于电网的平衡运行。汽车焊接技术概述电弧焊电弧焊CO2气体保护焊、氩弧焊、焊条气体保护焊、氩弧焊、焊条电弧焊和埋弧焊等电弧焊和埋弧焊等1CO2气体保护电弧焊气体保护电弧焊车身蒙皮、车箱、车身蒙皮、车箱、后桥、车架、横梁后桥、车架、横梁 后桥壳管、传动轴、后桥壳管、传动轴、液压缸等。液压缸等。2氩弧焊氩弧焊用于机油盘、铝合金零部件。用于机油盘、铝合金零部件。3焊条电弧焊焊条电弧焊支架、车架、备胎架等厚板支架、车架、备胎架等厚板 零部件。零部件。4埋弧焊埋弧焊半桥套管、法兰、天然气汽车的半桥套管、法兰、天然气汽车的 压力容器等。压力容器等。在汽车制造中的应用在汽车制造中的应用汽

10、车焊接技术概述特种焊摩擦焊、电子束焊、激光焊、氧乙特种焊摩擦焊、电子束焊、激光焊、氧乙炔焊和钎焊炔焊和钎焊摩擦焊摩擦焊传统定义：利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使传统定义：利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。一种压焊方法。现代定义：在压力作用下，通过待焊工件的摩擦界现代定义：在压力作用下，通过待焊工件的摩擦界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性流变，提高、界面氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性流变，通过界面的

11、分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。接方法。汽车焊接技术概述摩擦焊摩擦焊通常由如下四个步骤构成：a、机械能转化为热能；b、材料塑性变形；c、热塑性下的锻压力；d、分子间扩散再结晶。摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点不同点在于整个焊接过程中，待焊金属获得能量升高到达的温度并没有到达其熔点，即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。汽车焊接技术概述相对传统熔焊，摩擦焊优势：相对传统熔焊，摩擦焊优势：1焊接接头质量高能到达焊缝强度 与基体材料等强度；2焊接效率高、质量稳定、一致性好；3可实现异种材料焊接等。摩擦焊摩擦焊技术经过常年的开展，已经开展出很多

12、种类：包括惯性摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊、轨道摩擦焊、搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊等。汽车焊接技术概述搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊FSW:1991年英国焊接研究所创造年英国焊接研究所创造,是是一种在机械力和摩擦热作用下的一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法固相连接方法如图，带特殊轴肩和针凸如图，带特殊轴肩和针凸的柱形搅拌头旋转着缓慢的柱形搅拌头旋转着缓慢插入被焊接工件，搅拌头插入被焊接工件，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料使搅拌头邻近区域的材料热塑化（焊接温度一般不热塑化（焊接温度一般不会达到和超过被焊接材料会达到和超

13、过被焊接材料的熔点），当搅拌头旋转的熔点），当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前沿金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。成致密固相连接接头。汽车焊接技术概述FSW的优点的优点1 1适合于自动化和机器人操作适合于自动化和机器人操作2 2适用于有色金属材料如铝、铜、镁、锌等适用于有色金属材料如铝、铜、镁、锌等 的连接，接头性能优异的连接，接头性能优异3 3高效、节能、环保高效、节能、环保 4 4对于镁合金、锌合金、铜合金、铅

14、合金、不锈对于镁合金、锌合金、铜合金、铅合金、不锈 钢、钛合金以及铝基复合材料等材料的连接也钢、钛合金以及铝基复合材料等材料的连接也 适宜适宜 5 5可以较容易实现异种材料的连接可以较容易实现异种材料的连接6 6 可可焊接材料的厚度范围较广，焊接材料的厚度范围较广，0.4180mm汽车焊接技术概述FSW的局限性的局限性1 1焊缝末尾通常有匙孔存在目前已焊缝末尾通常有匙孔存在目前已 可以实现无孔焊接；可以实现无孔焊接；2 2焊接时的机械力较大，需要焊接设焊接时的机械力较大，需要焊接设 备具有很好的刚性；备具有很好的刚性；3 3与弧焊相比与弧焊相比,缺少焊接操作的柔性；缺少焊接操作的柔性；4 4不

15、能实现添丝焊接。不能实现添丝焊接。摩擦焊在汽车制造中的应用：摩擦焊在汽车制造中的应用：汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆等汽车焊接技术概述电子束焊电子束焊电子束焊电子束焊：利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空环境中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。（1）高能量的电子束，束流直径小，能够 形成一个深而窄的穿透焊缝，因此工 件变形小，焊缝的热影响区窄电子束焊较其它熔焊，优点是：电子束焊较其它熔焊，优点是：汽车焊接技术概述2加热集中，热效率高，可焊接一般熔加热集中，热效率高，可焊接一般熔 化焊方法难于焊接的特种难熔金属、化焊方法难于焊接的特种难熔金属、热敏感性强的金属以及异种金属材；热敏感性强的金属

16、以及异种金属材；3电子束焊接参数能够被精确控制，焊电子束焊接参数能够被精确控制，焊 接时参数的重复性及稳定性好；接时参数的重复性及稳定性好；4 4真空电子束焊接是排除了大气中有害真空电子束焊接是排除了大气中有害 气体氢和氧对熔化金属的影响，气体氢和氧对熔化金属的影响，因因 此，熔化金属化学成分纯洁，提高了此，熔化金属化学成分纯洁，提高了 焊缝质量，十分有利于活性金属材料焊缝质量，十分有利于活性金属材料 和真空熔炼的高纯度金属的焊接。和真空熔炼的高纯度金属的焊接。电子束焊主要用于电子束焊主要用于汽车的齿轮组合体、传动箱体的焊接汽车焊接技术概述激光焊激光焊激光焊主要用于车身框架结构的焊接激光焊主要

17、用于车身框架结构的焊接,如顶盖与如顶盖与侧面车身焊接侧面车身焊接,变速器齿轮、气门挺杆、车门铰变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链等。链等。氧乙炔焊氧乙炔焊氧乙炔焊由于加热面积大氧乙炔焊由于加热面积大,以及金属材料本身的以及金属材料本身的热导性能热导性能,焊后变形大焊后变形大,所以在车身焊接中应用所以在车身焊接中应用较少较少,一般用于车身总成的补焊。一般用于车身总成的补焊。钎焊钎焊钎焊用于铝散热器钎焊用于铝散热器汽车焊接技术概述第二节 机器人焊接、焊接数值模拟、车身焊装工艺的虚拟设计及 焊接新材料 一机器人焊接高效率高效率一致的一致的产品质量产品质量批量化批量化汽汽车车制制造造要求要求焊接机器人获焊

18、接机器人获得了广泛应用得了广泛应用焊接机器人焊接机器人的特点：焊接机器人的特点：1本体独立、动作自由度多、程序变更灵活、自动化程度高、柔性程度极高2多用途、重复精度高、焊接质量高、抓 取质量大、运动速度快、动作稳定可靠机器人的国内应用：机器人的国内应用：截止2001年，全国共有各类焊接机器人10401040台，而汽车制造和汽车零部件汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人约790790台，其占全部焊接机器人的76%76%3提高了生产效率，降低劳动强度目前，机器人焊接已广泛应用在汽车制造业的汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接中，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。1东风

19、商用车车身厂第六焊装车间总装线采用 了6台点焊机器人，3台自动焊机；2一汽车身厂10万辆新品驾驶室主焊线采用了 21台点焊机器人，点焊自动化率达95%；国内应用举例：国内应用举例：焊接机器人最近发展了一种低高度的点焊机器人，用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起，共同对车体上部和下部进行焊接，从而缩短了整个焊接生产线长度。汽车业焊接机器人的发展：汽车业焊接机器人的发展：3东风车身厂6万辆新品驾驶室总装线采用 了10台点焊机器人，1台自动焊机，点焊 自动化率缺乏60%。焊接机器人焊接机器人焊装生产线焊装生产线焊接机器人综合焊接机器人综合焊接机器人国内焊接机器人

20、应用中的缺陷：国内焊接机器人应用中的缺陷：1点焊机器人上所配备的焊钳均为气动焊钳，焊接时冲击力较大2由于工件的重复精度较差，电极处于凸缘边 缘时，焊钳易滑出，严重时会损坏被焊工件3电极磨损量的监控反响精度较差，影响焊接 质量。在国外，机器人用焊钳已逐步采用在国外，机器人用焊钳已逐步采用伺服焊钳伺服焊钳，焊接时冲击小，并能实现精确控制，提高焊接焊接时冲击小，并能实现精确控制，提高焊接质量。质量。焊接机器人伺服焊钳伺服焊钳是机器人电阻焊领域的最新应用技术，其核心是既可采用传统的气液压缸也可采用交直流伺服电机作为焊钳驱动装置。伺服焊钳优点：伺服焊钳优点：（1）可省去压缩空以气节约能源3自动补偿电极磨

21、损2提高焊钳开合速度和电极压力稳定4提高焊点质量和生产效率，延长电极寿命焊接机器人二焊接数值模拟焊焊缝缝接接头头焊接缺陷焊接缺陷应力集中，且应力集中，且应力分布复杂应力分布复杂承载能力下降承载能力下降焊接变形焊接变形分析焊接应力分布分析焊接应力分布预测焊接变形预测焊接变形数值模拟数值模拟控制焊接控制焊接总成质量总成质量因此因此焊接数值模拟的优点：焊接数值模拟的优点：焊接数值模拟举例说明客车车架焊接变形的控制举例说明客车车架焊接变形的控制目前只能通过反复试验获得相对合理的焊接工艺，其试验存在着盲目性，且试验周期长、投入大。假设采用数值模拟技术，可以经济、快速地模拟出正确的工艺方案。在国内，高校对

22、焊接结构的数值模拟技术研究得在国内，高校对焊接结构的数值模拟技术研究得较多，并且已有一些成功的应用案例。较多，并且已有一些成功的应用案例。焊接数值模拟软件的开发：焊接数值模拟软件的开发：常用软件常用软件：ANSYS和SYSWELD等2000年，大阪大学结合科学研究所提出了耗资20亿日元2000万美元的国家课题，即“高效与安全焊接技术的开发。其目的其目的是开发一个用户界面友好的高效与安全焊接的计算机系统，同时给出3个精密模拟程序，即焊接过程模拟程序、被焊区域组织预测程序和变形预测程序英国焊接研究所开发了一个“结构变形预测系统 SDPS，可以用来预测复杂结构的焊接变形。焊接数值模拟软件特点软件特点

23、:1可以在设计初期规划阶段对焊接当中普遍出可以在设计初期规划阶段对焊接当中普遍出 现的变形进行评价和控制现的变形进行评价和控制2可以大大减少制造的时间，并节省生产成本可以大大减少制造的时间，并节省生产成本 最新的最新的WELD PLANNER软件软件开发公司和推出时间：开发公司和推出时间：法国ESI集团 2009年1月12日3高度简单化。高度简单化。应用WELD PLANNER方案，可以使不懂有限元模拟，或者对该技术知之 甚少的人更好地了解由焊接所导致的变形，而且全部操作只需要一天的培训，便可以熟 练地使用该方案焊接数值模拟4 4高效。包括快速产生或自动寻找部件间的焊高效。包括快速产生或自动寻

24、找部件间的焊 缝；自动并方便地定义焊接顺序；具有典型缝；自动并方便地定义焊接顺序；具有典型 的工业夹具条件；多种结果变形的显示。的工业夹具条件；多种结果变形的显示。5节约成本。可以在不到一天的时间里，对复节约成本。可以在不到一天的时间里，对复 杂的焊接中出现的变形进行控制，因此能在杂的焊接中出现的变形进行控制，因此能在 试验周期和变形修补方面大大节约成本。可试验周期和变形修补方面大大节约成本。可 以潜在地节省一到两个试验周期，也就是每以潜在地节省一到两个试验周期，也就是每 个零件大约可以节约一万到两万欧元个零件大约可以节约一万到两万欧元 WELD PLANNER软件已经开始上市销售软件已经开始

25、上市销售 焊接数值模拟三车身焊装工艺的虚拟设计车身焊装工艺设计的关键：车身焊装工艺设计的关键：对产品的工艺分块对产品的工艺分块车身焊装工车身焊装工艺设计水平艺设计水平取决于取决于设计师设计师的经验的经验无法科学地判断无法科学地判断设计方案的优劣设计方案的优劣通过计算机模通过计算机模拟技术来进行拟技术来进行虚拟工厂设计虚拟工厂设计优化焊装车间平面布置和工优化焊装车间平面布置和工作单元布局作单元布局;了解工艺对产了解工艺对产品的影响和各工序间的关联品的影响和各工序间的关联;校验所需设备数量和对自校验所需设备数量和对自动化设备的需求动化设备的需求;计算生产计算生产面积和所需工人数面积和所需工人数;可

26、对焊可对焊装线上的机器人、自动化设装线上的机器人、自动化设备及人体作业进行仿真分析备及人体作业进行仿真分析设计师的经验设计师的经验虚拟设计的模拟软件虚拟设计的模拟软件DELMIA介绍介绍开发公司：开发公司：法国达索公司 车身装焊的虚拟设计软件名称：软件名称：DELMIA，为Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application 的缩写，即数字企业精益制造交互式 应用 软件功能：软件功能：为汽车制造业提供了全面的解决方 案，从白车身焊接、油漆、总装的工 艺规划到加工仿真等，提供了一系列 的软件和整体解决方案DELMIA的应用现状

27、：的应用现状：1通用、丰田等汽车企业都大量应用通用、丰田等汽车企业都大量应用DELMIA 软件，通用卡车公司把软件，通用卡车公司把DELMIA软件的开发软件的开发 公司作为唯一的数字制造解决方案供给商公司作为唯一的数字制造解决方案供给商CIMS为 puter Integrated Manufacturing Systems的缩写，即计算机集成制造系统 2上海交通大学上海交通大学CIMS研究所应用研究所应用DELMIA软软 件在上海群众汽车发动机厂生产件在上海群众汽车发动机厂生产 线技术改造工程中也获得了很好的效益。线技术改造工程中也获得了很好的效益。车身装焊的虚拟设计四汽车焊接新材料镀锌钢板镀

28、锌钢板镀锌钢板镀锌钢板车车身身材材料料普通冷轧钢板普通冷轧钢板提高车身防腐提高车身防腐性能及寿命性能及寿命目的目的焊接镀锌钢板最有前途的方法是激光焊接焊接镀锌钢板最有前途的方法是激光焊接防腐机理防腐机理高强度钢板高强度钢板高强度钢板高强度钢板汽车轻量化汽车轻量化提高汽车提高汽车安全性能安全性能超细晶粒钢超细晶粒钢超细晶粒超细晶粒高洁净度高洁净度高均匀度高均匀度组织组织特点特点性能特点性能特点强度和韧性比现强度和韧性比现有钢材提高一倍有钢材提高一倍汽车焊接新材料汽车焊接强度检查汽车焊接强度检查焊接非破坏性检查：操作工人按照规定频次先清理焊接非破坏性检查：操作工人按照规定频次先清理焊点数目和外观质

29、量是否符合规定，然后将专用凿焊点数目和外观质量是否符合规定，然后将专用凿子插入规定检查的焊点子插入规定检查的焊点3-10mm处，到焊点内端平处，到焊点内端平后，上下扳动凿子，检查焊点是否松动，接着拔出后，上下扳动凿子，检查焊点是否松动，接着拔出凿子，用凿子，用0.5-1磅锤子复原零件，如果焊点松动，就磅锤子复原零件，如果焊点松动，就记录缺陷部位和种类。记录缺陷部位和种类。焊接破坏性检查：利用液压张力钳或气动凿子将产焊接破坏性检查：利用液压张力钳或气动凿子将产品所有焊点撕开，检查撕洞是否烧穿、是否存在不品所有焊点撕开，检查撕洞是否烧穿、是否存在不可接受的焊接裂纹等缺陷，检查焊核尺寸是否符合可接受

30、的焊接裂纹等缺陷，检查焊核尺寸是否符合要求。最后对检查结果记录。需要专门经过培训的要求。最后对检查结果记录。需要专门经过培训的检验员完成。检验员完成。超声波技术检查：需要专门经过培训的检验员完成。超声波技术检查：需要专门经过培训的检验员完成。第三节 汽车制造中的焊接新技术 一高效节能的电阻焊及质量控制电阻焊机大量电阻焊机大量使用使用50Hz50Hz的的单相交流电源单相交流电源容量大且功率因数低容量大且功率因数低缺陷缺陷解解决决途途径径三相低频电阻焊机三相低频电阻焊机三相次级整流接触焊机三相次级整流接触焊机逆变电阻焊机逆变电阻焊机汽车制造中的焊接新技术逆变式焊机焊接技术逆变式焊机焊接技术优点：优

31、点：焊接性能好、动态反响速度快、效率高、功能多、易于实现焊接机械化和自动化应用：应用：手工电弧焊、TIG焊、MIG/MAG/CO2 自动及半自动焊、电阻点焊电阻点焊逆变电阻焊机工作原理：逆变电阻焊机工作原理：是将输入的三相交流电桥式整流、滤波成直流电，再经逆变器产生中频交流电，然后反馈给焊接变压器输出低电压交流电，最后经单相整流后输出脉动很小的直流电。不但经济节能，而且焊接规范调节范围扩大34倍，解决了汽车行业镀锌钢板焊接对焊接参数选择范围很小的问题。电阻焊质量控制电阻焊质量控制通常使用的通常使用的质量控制手段质量控制手段焊前预测并打试片焊前预测并打试片焊后随机抽样破坏性检验焊后随机抽样破坏性

32、检验焊后无损检测焊后无损检测存在局限性存在局限性和随机性和随机性焊接过程监控焊接过程监控最理想的方法最理想的方法研究的研究的热点热点汽车制造中的焊接新技术 已开发了采用数值计算的熔核直径在线自适应控已开发了采用数值计算的熔核直径在线自适应控制技术的点焊质量控制方法根据温度变化情况确制技术的点焊质量控制方法根据温度变化情况确定点焊部位的发热情况定点焊部位的发热情况,由此推算是否可以获得确由此推算是否可以获得确保点焊质量的熔核直径保点焊质量的熔核直径,使焊点质量稳定可靠且焊使焊点质量稳定可靠且焊接喷溅减少接喷溅减少,电极寿命延长。但这种方法计算量电极寿命延长。但这种方法计算量大大,设备一次投资增加

33、。设备一次投资增加。焊接过程监控质量控制技术的开发及应用现状焊接过程监控质量控制技术的开发及应用现状西南交通大学针对铝合金车圈研制成车圈焊接西南交通大学针对铝合金车圈研制成车圈焊接PLC智能控制器，解决了铝合金车圈的焊接质量问题，智能控制器，解决了铝合金车圈的焊接质量问题，其抗干扰能力、可靠性等比单片微机控制器更好，其抗干扰能力、可靠性等比单片微机控制器更好，比工控机控制器体积小、成本低。比工控机控制器体积小、成本低。汽车制造中的焊接新技术二气体保护焊的稳定焊接技术短路过渡的电流波形控制法短路过渡的电流波形控制法用两个电流脉冲过渡一个熔滴的波形控制法用两个电流脉冲过渡一个熔滴的波形控制法,可可

34、限制短路过渡时金属液桥爆断的能量限制短路过渡时金属液桥爆断的能量,减少飞溅减少飞溅,提高短路过渡的稳定性提高短路过渡的稳定性。第一个电流脉冲第一个电流脉冲熔滴长大并与工件短路熔滴长大并与工件短路第二个短时脉冲第二个短时脉冲检测短路电流上升速度检测短路电流上升速度控制短路电流峰值控制短路电流峰值产生电磁收缩产生电磁收缩力并形成缩颈力并形成缩颈拉断拉断细颈细颈熔池熔池表面张力表面张力熔滴稳定过熔滴稳定过渡而无飞溅渡而无飞溅汽车制造中的焊接新技术逆变电源波形控制法逆变电源波形控制法逆变电源逆变电源良好的动特良好的动特性和可控性性和可控性波形控制波形控制在熔滴短路过在熔滴短路过滤的初期抑制滤的初期抑制

35、短路电流上升短路电流上升减少电磁收缩力减少电磁收缩力并防止熔滴爆断并防止熔滴爆断减少大颗减少大颗粒飞溅粒飞溅利于熔滴在利于熔滴在熔池摊开熔池摊开电流迅速上升电流迅速上升电磁收缩力增加电磁收缩力增加加速形加速形成缩颈成缩颈电流缓慢上升电流缓慢上升到一较低值到一较低值从而使缩颈爆从而使缩颈爆断时飞溅减少断时飞溅减少汽车制造中的焊接新技术氩弧焊技术氩弧焊技术氩弧焊有非熔化极氩弧焊有非熔化极TIGTIG和熔化极和熔化极MIGMIG两种，两种，均用于均用于汽车工业有色金属和高合汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为改善金钢焊接中。为改善COCO2 2气体保护焊的成形气体保护焊的成形和减少飞溅和减少飞溅,采

36、用采用80%CO80%CO2+20%Ar+20%Ar的混合气体的混合气体保护焊。保护焊。汽车制造中的焊接新技术三激光焊接及其复合焊接技术 激光焊接原理激光焊接原理金属金属升温气化升温气化激光激光金属蒸气离金属蒸气离开熔池表面开熔池表面产生附加产生附加反作用力反作用力熔化金属表熔化金属表面向下凹陷面向下凹陷激光斑下激光斑下形成凹坑形成凹坑激光斑直接射入坑激光斑直接射入坑底形成细长的小孔底形成细长的小孔反冲压力、液态反冲压力、液态金属的表面张力、金属的表面张力、重力平衡时重力平衡时小孔小孔停止停止继续继续深入深入金属在小孔前方熔金属在小孔前方熔化，绕过小孔流向化，绕过小孔流向前方重新凝固形成前方重

37、新凝固形成焊缝焊缝汽车制造中的焊接新技术激光深熔焊原理激光深熔焊原理汽车制造中的焊接新技术汽车制造中的焊接新技术激光焊接设备激光焊接设备控制系统控制系统激光器激光器光导系统光导系统焊接机器人焊接机器人功率小功率小5kW薄小零件薄小零件功率大功率大6-15kW波长短，有利波长短，有利于金属表面吸收于金属表面吸收可利用光纤传输可利用光纤传输以简化光导系统以简化光导系统Nd:YAG(钕钇铝石榴石钕钇铝石榴石)固体激光器固体激光器 CO2气体激光器气体激光器汽车制造中的焊接新技术激光焊接特点激光焊接特点1能量密度高、适合于高速焊接2焊接时间短、材料本身的热变形及热影 响区小，尤其适合高熔点、高硬度加工

38、3无电极、工具等的磨损消耗4对环境无污染5可通过光纤实现远距离、普通方法难以 到达的部位、多路同时或分时焊接6很容易改变激光输出焦距及焊点位置7很容易搭载到机器人装置上汽车制造中的焊接新技术汽车车身顶盖与侧面激光焊接代替点焊汽车车身顶盖与侧面激光焊接代替点焊汽车制造中的焊接新技术车顶激光焊接车顶激光焊接汽车制造中的焊接新技术后顶盖的激光焊缝后顶盖的激光焊缝汽车制造中的焊接新技术激光焊接焊缝断面形貌激光焊接焊缝断面形貌汽车制造中的焊接新技术激光焊接的应用现状激光焊接的应用现状国内：上海群众、神龙、东风等为数不多的几家合国内：上海群众、神龙、东风等为数不多的几家合 资公司资公司国外：国外：Volv

39、o最早开发车顶激光焊最早开发车顶激光焊 德国群众在德国群众在Audi A6、Golf A4、Passat、BMW的的5系列和系列和Opel的的Vectra等车型也采用等车型也采用 车顶激光焊车顶激光焊 奔驰首先在奔驰首先在C级车后立柱上采用激光填丝焊级车后立柱上采用激光填丝焊 接接;BMW和和GM的车架顶部采用激光搭接焊的车架顶部采用激光搭接焊;Fiat公司在著名的公司在著名的Ferrari法拉利车上完法拉利车上完 成了成了120m长的激光焊接长的激光焊接汽车制造中的焊接新技术激光拼焊板的应用激光拼焊板的应用开始于开始于Audi 100的底板拼焊，目前已经广泛应用的底板拼焊，目前已经广泛应用丰

40、田公司丰田公司Tahara工厂生产的雷克萨斯工厂生产的雷克萨斯Lexus门板原来是用两种不同厚度、五种不同外表处理门板原来是用两种不同厚度、五种不同外表处理的多块钢板组成，现只用一块激光拼焊板代替，的多块钢板组成，现只用一块激光拼焊板代替，大大提高了生产率。大大提高了生产率。BMW公司公司1/3的汽车采用激光拼焊板的汽车采用激光拼焊板2000年，年，用于汽车的激光拼焊板达用于汽车的激光拼焊板达6000万件万件激光拼焊板将成为一项数十亿美元的产业激光拼焊板将成为一项数十亿美元的产业优点：优点：激光剪拼具有减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度汽车制造

41、中的焊接新技术激光激光-TIG复合焊接复合焊接优点：优点：1利用电弧增强激光作用，可用小功率激光利用电弧增强激光作用，可用小功率激光 器代替大功率激光器焊接金属材料。器代替大功率激光器焊接金属材料。2在焊接薄件时可高速焊接。在焊接薄件时可高速焊接。3可增加熔深，改善焊缝成形，获得优质焊可增加熔深，改善焊缝成形，获得优质焊 接接头。接接头。4可以缓和母材端面接口精度要求。可以缓和母材端面接口精度要求。举例：当举例：当CO2激光功率为激光功率为0.8kW，TIG 电弧的电弧的电流为电流为90A，焊接速度，焊接速度2m/min 时，可相当于时，可相当于5kW 的激光焊机的焊接能力的激光焊机的焊接能力

42、汽车制造中的焊接新技术激光激光-TIG-TIG复合焊接原理复合焊接原理汽车制造中的焊接新技术激光激光+TIG复合焊接焊缝断面形貌复合焊接焊缝断面形貌汽车制造中的焊接新技术激光激光+TIG复合焊熔深左和熔宽右与焊接速度复合焊熔深左和熔宽右与焊接速度的关系的关系汽车制造中的焊接新技术TIG焊接熔合区组织焊接熔合区组织激光焊接熔合区组织激光焊接熔合区组织激光激光-TIG复合焊熔合区组织复合焊熔合区组织汽车制造中的焊接新技术激光激光-等离子弧复合焊等离子弧复合焊接接等离子弧功能：等离子弧功能：1激光焊接提供额外的能量，提高焊接速度，进而提高整个焊接过程的效率；2等离子弧环绕在激光周围，可以产生热处理的

43、效果，延长冷却时间，也就减少了硬化和剩余应力的敏感性，改善了焊缝的微观组织性能。汽车制造中的焊接新技术激光激光-MIG复合焊复合焊接接汽车制造中的焊接新技术1高速、熔深大、产生的焊接热少、焊缝的 强度高、焊缝宽度小及焊缝凸出小激光激光-MIG复合焊接特点复合焊接特点2整个系统的生产过程稳定性好，设备可用 性好及焊缝准备工作量和焊接后焊缝处理 工作量小，焊接生产工时短、费用低、生 产效率高。3在激光-MIG复合焊接时，挥发不仅发生在 工件的外表，同时也发生在填充焊丝上，使得更多的金属挥发，从而使激光的能量 传输更加容易。汽车制造中的焊接新技术4激光复合焊接的熔池比MIG焊的要小，工件变形小，大大

44、减少了焊后纠正焊接 变形的工作5激光-MIG复合焊接，会产生两个独立的 熔池，而后面的电弧输入的热量同时起 到了焊后回火处理的作用，降低焊缝硬 度尤其是焊钢6由于激光复合焊接的焊接速度非常高，因此可以降低生产时间和生产成本。7激光复合焊具有很宽的焊速调整范围。例如，复合焊在焊接phaeton车门对接接 头时，焊接速度可在1.2-4.8m/min内调整汽车制造中的焊接新技术双激光束焊接技术双激光束焊接技术高功率密度激光高功率密度激光高温高温金属蒸气金属蒸气易形成易形成等离子体云等离子体云减小工件对激光的吸收减小工件对激光的吸收焊接过程不稳定焊接过程不稳定低功率连续激光低功率连续激光+高功率脉冲激

45、光高功率脉冲激光解决方法解决方法汽车制造中的焊接新技术第四节 汽车焊接的开展趋势 总体趋势：开展以总体趋势：开展以工业机器人工业机器人为主的自动化为主的自动化 柔性生产系统柔性生产系统焊接方面：焊接方面：点焊机器人点焊机器人和和弧焊机器人弧焊机器人弧焊机器人弧焊机器人焊接工作站焊接工作站优势优势焊接质量稳定焊接质量稳定生产效率高生产效率高焊接辅焊接辅助设备助设备系统联动系统联动控制装置控制装置弧焊机器弧焊机器人系统人系统焊接自动焊接自动夹具装置夹具装置汽车焊接的开展趋势焊接自动夹具装置焊接自动夹具装置用于完成被焊零用于完成被焊零件的定位、夹紧，并有利伺服驱动系统件的定位、夹紧，并有利伺服驱动系

46、统实现夹具在焊接过程中的自动转位和定实现夹具在焊接过程中的自动转位和定位位弧焊机器人系统弧焊机器人系统是选用商品化的弧是选用商品化的弧焊机器人产品，在配置一定规格的焊枪焊机器人产品，在配置一定规格的焊枪和视觉传感器后，按照一定的示教轨迹和视觉传感器后，按照一定的示教轨迹,完成被焊零件的焊缝焊接完成被焊零件的焊缝焊接系统联动控制装置系统联动控制装置是执行焊接夹具、是执行焊接夹具、焊接机器人及焊机三者之间的协调工作，焊接机器人及焊机三者之间的协调工作，它利用它利用PLC作为主要控制执行件作为主要控制执行件,通过远通过远程设备网程设备网I/O端口实现端口实现PLC与外围设备的与外围设备的信息交换信息交换焊接辅助设备焊接辅助设备包括焊枪机械去飞溅包括焊枪机械去飞溅装置、焊丝切断装置、焊枪位置校正设装置、焊丝切断装置、焊枪位置校正设备、水冷焊枪冷却系统以及防飞溅油装备、水冷焊枪冷却系统以及防飞溅油装置等多项设备，共同起到保证焊接连续置等多项设备，共同起到保证焊接连续工作的辅助功能工作的辅助功能汽车焊接的开展趋势演讲完毕，谢谢观看！