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汽车焊接工艺和质量控制 清华大学机械工程系 副主任 先进成形制造教育部重点实验室 副主任 清华大学焊接技术中心 副主任 朱志明 教 授 内容目录 汽车焊接工艺概述 弧焊结构及弧焊质量控制 点焊结构及点焊质量控制 焊接新工艺简介 焊接方法分类 金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的同种或异种金属物体产生原子或分子间结合而成为一体的连接方法。 焊接不仅可以连接各种钢材，而且还可以连接铝、镁、钛、铜等有色金属及锆等特种金属及其合金，广泛应用于金属产品的加工制造中。 焊接方法通常被划分为三大类：熔化焊、固相焊和钎焊。熔化焊以焊接过程中是否熔化和结晶为分类准则；固相焊以是否固相结合、是否加压为分类准则；而钎焊的分类则以钎料为划分的主要依据。 随着现代工业生产的需要和科学技术的发展，焊接工艺技术也在不断进步，出现了许多新型焊接设备、先进焊接工艺和电弧控制技术。 焊接的特点 节省金属材料。与铆接相比，可节省金属材料15％～20％。减轻了金属结构的自重。 可制造双金属结构，能连接同类和不同类型的金属材料。 能化大为小，以小拼大。把较小的零件用逐步装配焊接的方法制造形状复杂的结构件。 结构强度高，产品质量好。在多数情况下焊接接头都能达到甚至高于母材的强度，产品质量比铆接要好。 焊缝处密封性能好。 焊接后易产生焊接应力与变形，导致出现裂纹。原因：受热不均匀。 焊条电弧焊 熔焊（熔化焊）是将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。熔焊在多数情况下同时还要向焊接部位加入熔化状态的填充金属，待冷却凝固后，两部分被焊金属即结合成不可分离的整体。 【焊条电弧焊】是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。是生产中应用最多、最普遍的焊接方法。它是利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接的。 焊接电弧 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。 阴极区指电弧紧靠负电极的区域，是发射电子的地方，阴极区产生的热量占电弧总热量的36％左右，温度大约在2400K 左右。 阳极区指电弧紧靠正电极的区域，是接收电子的地方，产生的能量占到电弧总热量的43％左右，温度大约在2600K 左右。 弧柱区是阴极区和阳极区之间的区域。弧柱区产生的热量占电弧总热量的21％左右，但弧柱区中心温度最高，大约在6000-8000K的范围内。 焊接电弧的极性及应用 用直流弧焊电源焊接时，工件接正极，焊条接负极，称为正接。适于焊接厚件； 工件接负极，焊条接正极，称为反接。反接适于焊接薄件。 用交流弧焊电源焊接时，因阳极与阴极不断交替变化，故不存在正、反接问题。 埋弧自动焊 【埋弧焊】是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧自动焊是埋弧焊的一种自动化焊接方法。在焊接过程中电弧被焊剂覆盖，用机械装置自动控制送丝和电弧移动。 埋弧焊的特点 埋弧焊可以使用较大的电流，焊接速度可以很快，生产率较高； 焊接时采用渣保护，没有飞溅，焊接质量好；劳动条件好。 埋弧焊在焊接过程中不易观察；适应性差，只能焊平焊位置，通常焊接直缝和环缝，不能焊空间位置焊缝和不规则焊缝。 设备结构较复杂，投资大，装配要求高，调整等准备工作量较大。 氩气保护电弧焊 是利用氩气作为电弧介质并保护焊接区的电弧焊。 氩气是惰性气体，它可以保护电极和熔化金属不受空气的有害作用。在高温不和金属起化学反应，也不溶于金属，是一种较理想的保护气体。 氩气保护电弧焊 按所用电极不同，氩弧焊分为熔化极 (焊丝)和不熔化极(钨极)两种，如图所示。熔化极氩弧焊以连续送进的焊丝作为电极，与埋弧自动焊相似；不熔化极氩弧焊焊接时，电极不熔化，只起导电和产生电弧作用。 氩弧焊的特点是焊缝金属纯净，成形美观，焊缝致密；焊接变形小；焊接电弧稳定，飞溅少，表面无熔渣；明弧可见，便于操作；易于实现自动化。其缺点是设备和控制系统较复杂，氩气较贵，焊接成本较高。氩弧焊常用于不锈钢、耐热钢和非铁金属的焊接。 CO２气体保护焊 CO２气体保护焊是利用 CO２作为保护气体的气体保护焊。它用焊丝作电极，靠焊丝与焊件之间产生的电弧热熔化焊件和焊丝，以自动或半自动方式进行焊接。 CO２气体保护焊 CO２ 气体保护焊的特点是焊接热量集中，焊件变形小，质量较高；焊丝送进自动化，电流密度大，焊速快，生产率高；二氧化碳气体比较便宜，焊接成本仅是埋弧自动焊的40%左右，成本低；操作简便，适用范围广。 CO2 气体保护焊缺点是飞溅较大，烟雾较多，弧光较强，很难用交流电源焊接，焊接设备比较复杂。CO２气体保护焊主要用于焊接低碳钢和强度等级不高的低合金结构钢。 电阻焊方法 【压焊】是指在焊接过程中必须对工件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。加压可使两个焊件之间接触紧密，并在焊接部位产生一定的塑性变形，促使原子扩散而使二者焊接在一起。加热