焊接技术在汽车工业中的应用

毕业设计专业名称车辆工程**年**月**日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***-1-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、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-2-Abstract：Weldingisakindofnecessarymodernmachinerymanufacturingtechnologymethod,widelyusedinautomobilemanufacturing.Automobileengine,gearbox,axle,body,frame,carsixtotalchengduwithouttheapplicationofweldingtechnology.Inautopartsmanufacturing,spotwelding,projectionwelding,seamwelding,rollpoints(convex)welding,weldingrodarcwelding,CO2gasshieldedarcwelding,argonarcwelding,frictionwelding,brazing,welding,electronbeamweldingandlaserweldingandotherweldingmethods,duetospotwelding,gasshieldedwelding,brazing,withlargeproductioncapacity,highdegreeofautomation,highspeed,lowconsumption,thecharacteristicsoftheweldingdeformationissmall,easytooperate,sheetforautomobilebodycoveringpartsisespeciallysuitableforso,asaresult,mostusedinautoproduction.Spotweldingininvestmentcostaccountsforabout75%andaccountsforonly15%ofotherweldingmethods.Keywords:Welding,automation,electricresistanceweldingI目录1引言…………………………………………………………………………………12焊接的基础知识……………………………………………………………………12.1焊接的基本原理及分类………………………………………………………12.2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汽车工业中常用的焊接技术应用…………………………………………………43.1电阻焊…………………………………………………………………………43.1.1电阻焊及其特点…………………………………………………………43.1.2点焊……………………………………………………………………53.1.3缝焊……………………………………………………………………63.1.4凸焊……………………………………………………………………73.2CO2气体保护焊………………………………………………………………83.3特种焊…………………………………………………………………………93.3.1摩擦焊…………………………………………………………………93.3.2激光焊接………………………………………………………………93.4塑料焊接技术…………………………………………………………………104其它焊接技术的应用………………………………………………………………114.1中频焊接技术………………………………………………………………114.2伺服技术………………………………………………………………………124.3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…………………………………………135.1电阻焊的节能及控制技术……………………………………………………135.2气体保护焊接技术……………………………………………………………145.3高能束热源焊接及加工技术…………………………………………………146焊接的劳动卫生与防护……………………………………………………………156.1焊接安全生产的重要性………………………………………………………156.2预防触电………………………………………………………………………156.3预防火灾和爆炸………………………………………………………………16II6.4焊接过程中的有害因素…………………………………………………………176.5焊接劳动保护……………………………………………………………………18结论……………………………………………………………………………………19致谢……………………………………………………………………………………20参考文献………………………………………………………………………………20-1-1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、-2-压力焊和钎焊三大类。基本焊接方法的分类如下：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，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结合的方法。焊接时被焊金属处于固体状态，工件只适当图2.1基本焊接方法分类-3-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。2．2焊接的发展概况及应用2．2．1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。2．2．2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5000~12000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20~30万个。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：-4-3汽车工业中常用的焊接技术的应用3．1电阻焊技术3．1．1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。表2.1常用焊接方法的应用-5-(3)在焊接处不需加任何填充材料，也不需任何保护剂。3．1．2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