汽车车身焊接技术任务9课件.ppt

1、汽车车身焊接技术任务9一、相关知识一、相关知识l铝合金用于汽车车身的原因l环保、节能、降低车重l质轻、耐磨、耐腐蚀、弹性好，刚度强度高、抗冲击能力好，成型性好、再生性高、节能降耗、安全舒适l不锈蚀，抗锈能力超强铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接1 概述2 铝的生产3 铝的性质及其用途4 铝材的标记方法5 铝合金的热处理强化6 影响铝合金性能的因素1 概 述 铝为地壳中最多的金属，占铝为地壳中最多的金属，占7.45%。1827年年用钾作用于用钾作用于AICI3，首次获得了纯铝。后来用钠作，首次获得了纯铝。后来用钠作用于复盐使铝析出而制铝。当时铝贵而稀有。电解用于复盐使铝析出而制铝。

2、当时铝贵而稀有。电解法炼铝发明以后，铝的产量大增。随着焊接技术的法炼铝发明以后，铝的产量大增。随着焊接技术的 进步，铝及铝合金遍布工业及人类生活的各个角落。进步，铝及铝合金遍布工业及人类生活的各个角落。2 铝 的 生 产 早期：早期：用钠作用于复盐制铝用钠作用于复盐制铝 Na+AICI3 NaCI AI 近期：近期：电解法熔融氧化铝制铝电解法熔融氧化铝制铝 AI2O3 2H2O AI析出析出/提炼提炼加冰晶石加冰晶石/电解电解电电 解解氧化铝氧化铝冰晶石冰晶石 熔液熔液纯纯 铝铝电流供给接点电流供给接点碳阳极碳阳极碳炉衬碳炉衬砖砖 墙墙母母 线线图图 电解铝示意图电解铝示意图3 铝的性质及其用

3、途 3.1 3.1 铝的性质铝的性质 （1）比重小：）比重小：2.7g/cm3；（2）熔点低：）熔点低：660；（3）电阻小：只有钢的）电阻小：只有钢的1/4；（4）导热系数大：是钢的）导热系数大：是钢的35倍：倍：（5）热膨胀系数大：是钢的）热膨胀系数大：是钢的2倍。倍。（6）活性强，在空气中容易形成）活性强，在空气中容易形成Al2O3氧化膜氧化膜 Al2O3氧化膜密度氧化膜密度3.95g/cm3，比铝大，比铝大 Al2O3氧化膜吸水性强氧化膜吸水性强固体金属的表面结构固体金属的表面结构 3.2 3.2 铝铝 的的 用用 途途 机车、汽车、储罐、建筑、兵器、机车、汽车、储罐、建筑、兵器、家电

4、、航空航天（一架飞机有家电、航空航天（一架飞机有50万颗铝万颗铝铆钉，铝占飞机重量的铆钉，铝占飞机重量的70%左右）。左右）。4 铝材的标记方法 4.1 4.1 德国标准规定的标记方法德国标准规定的标记方法 （1 1）纯铝：）纯铝：R R （2 2）合金：元素后面标注含量百分数）合金：元素后面标注含量百分数 （3 3）加工与供货形式标记：首位字母）加工与供货形式标记：首位字母 （4 4）材料状态标记：末位字母）材料状态标记：末位字母4.2 4.2 国际通用的标记方法国际通用的标记方法 1纯纯AI （L）2 AICu （LY）3 AIMn 4 AISi 5 AIMg （LF）6 AIMgSi （

5、LD）7 AIZnMg 8 上述之外者上述之外者 9 预备系列预备系列 5 5 铝合金的热处理强化铝合金的热处理强化 5.1 5.1 非热处理强化铝合金非热处理强化铝合金 3 AIMn 4 AISi 5 AIMg 5.2 5.2 热处理强化铝合金热处理强化铝合金 2 AICu （LY）6 AIMgSi （LD）7 AIZnMg （LC）6 6 影响铝合金性能的因素影响铝合金性能的因素（1 1）冷变形与晶粒大小影响其力学性能）冷变形与晶粒大小影响其力学性能 冷变形提高强度、降低塑性冷变形提高强度、降低塑性 平均晶粒直径大则屈服强度下降平均晶粒直径大则屈服强度下降（2）合金成分影响其力学性能）合金

6、成分影响其力学性能 Mn的影响的影响 Mg的影响的影响（3）时效的影响）时效的影响 总之：氧化膜、不熔合、夹杂、气总之：氧化膜、不熔合、夹杂、气孔、热裂纹、软化、变形孔、热裂纹、软化、变形 速率和吸氢量有明显差别。速率和吸氢量有明显差别。MIGMIG焊时，焊丝以焊时，焊丝以细小熔滴形式通过弧柱落入熔池，由于弧柱温细小熔滴形式通过弧柱落入熔池，由于弧柱温度高，熔滴比表面积大，熔滴金属易于吸收氢；度高，熔滴比表面积大，熔滴金属易于吸收氢；TIGTIG焊时，熔池金属表面与气体氢反应，因比焊时，熔池金属表面与气体氢反应，因比表面积小和熔池温度低于弧柱温度，吸收氢的表面积小和熔池温度低于弧柱温度，吸收氢

7、的条件不如条件不如MIGMIG焊时容易。同时，焊时容易。同时，MIGMIG焊的熔深一焊的熔深一般大于般大于TIGTIG焊的熔深，也不利于气泡的浮出。焊的熔深，也不利于气泡的浮出。所以，所以，在同样的气氛条件下，在同样的气氛条件下，MIGMIG焊时焊缝气焊时焊缝气孔倾向比孔倾向比TIGTIG焊时大。焊时大。(2)(2)控制焊接工艺控制焊接工艺 焊接参数的影响可归结为对熔池在高焊接参数的影响可归结为对熔池在高温存在时间的影响，也就是对氢溶入时间温存在时间的影响，也就是对氢溶入时间和氢析出时间的影响。熔池高温存在时间和氢析出时间的影响。熔池高温存在时间增长，有利于氢的逸出，但也有利于氢的增长，有利于

8、氢的逸出，但也有利于氢的溶入；反之，熔池高温存在时间减少，可溶入；反之，熔池高温存在时间减少，可减少氢的溶入，但也不利于氢的逸出。焊减少氢的溶入，但也不利于氢的逸出。焊接参数不当时，如造成氢的溶入量多而又接参数不当时，如造成氢的溶入量多而又不利于逸出时，气孔倾向势必增大。不利于逸出时，气孔倾向势必增大。对于对于TIGTIG焊参数的选择，一方面采用小热输入以焊参数的选择，一方面采用小热输入以减少熔池存在时间，从而减少气氛中氢的溶入，因而减少熔池存在时间，从而减少气氛中氢的溶入，因而须适当提高焊接速度；同时又要保证根部熔合，以利须适当提高焊接速度；同时又要保证根部熔合，以利根部氧化膜中的气泡浮出，

9、又须适当增大焊接电流。根部氧化膜中的气泡浮出，又须适当增大焊接电流。图图 5-4 5-4 焊接工艺参数对气孔倾向的影响（焊接工艺参数对气孔倾向的影响（5A065A06，TIGTIG）裂纹倾向最大时的合金组元裂纹倾向最大时的合金组元x xm m均小于它在合均小于它在合金中的极限溶解度，例如金中的极限溶解度，例如Al-MgAl-Mg合金的合金的x xm m约为约为2%Mg2%Mg；这是由于焊接加热和冷却过程都很快，使合金来这是由于焊接加热和冷却过程都很快，使合金来不及建立平衡状态，在不平衡的凝固条件下固相不及建立平衡状态，在不平衡的凝固条件下固相线一般要向左下方移动的结果。也就是说，固相线一般要向

10、左下方移动的结果。也就是说，固相与液相之间的扩散来不及进行，先凝固的固相中与液相之间的扩散来不及进行，先凝固的固相中合金元素含量少，而液相中却含较多合金元素，合金元素含量少，而液相中却含较多合金元素，以致可在较少的平均浓度下就出现共晶。例如在以致可在较少的平均浓度下就出现共晶。例如在80100/s80100/s冷却浓度下就出现共晶。例如冷却浓度下就出现共晶。例如 在在80100/s80100/s冷却速度下，冷却速度下，Al-CuAl-Cu合金的实际固合金的实际固相线向左下方移动，使极限溶解度的成分为相线向左下方移动，使极限溶解度的成分为0.2%Cu0.2%Cu（而不是原来的（而不是原来的5.6

11、5%Cu5.65%Cu），共晶温度降），共晶温度降低到低到525525（原来是（原来是548548）。若合金中存在其）。若合金中存在其他元素或杂质时，还可能形成三元共晶，其熔他元素或杂质时，还可能形成三元共晶，其熔点要比二元共晶更低一些，凝固温度区间也更点要比二元共晶更低一些，凝固温度区间也更大一些。易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生大一些。易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生凝固裂纹的重要原因之一。凝固裂纹的重要原因之一。0 1 2 3 4 5 6 7 8 000020242219(a)Al-Cu焊丝焊丝40434343(b)Al-Si545450525083焊丝焊丝5356、5183(c)Al-

12、Mg60636061(d)Al-Mg2Si焊缝合金元素焊缝合金元素 /%裂裂纹纹敏敏感感性性 /%图图5-8 5-8 铝合金的裂纹敏感性铝合金的裂纹敏感性图图5-9 5-9 焊丝成分对不同母材焊缝热裂倾向的影响焊丝成分对不同母材焊缝热裂倾向的影响13A21 2Al-2.5%Mg 3Al-3.5%Mg 4Al-5.2%Mg13A21 2Al-2.5%Mg 3Al-3.5%Mg 4Al-5.2%Mg的应力，增的应力，增大热裂的倾向。因此，增大焊接速度和焊接电流大热裂的倾向。因此，增大焊接速度和焊接电流 都促使增大裂纹倾向。大部分铝合金的裂纹倾都促使增大裂纹倾向。大部分铝合金的裂纹倾向都比较大，所以

13、，即使是采用合理的焊丝，向都比较大，所以，即使是采用合理的焊丝，在熔合比大时，裂纹倾向也必然增大。因此，在熔合比大时，裂纹倾向也必然增大。因此，增大焊接电流是不利的，而且应避免断续焊接。增大焊接电流是不利的，而且应避免断续焊接。(3)(3)特殊措施特殊措施 磁控电弧振荡磁控电弧振荡 振荡改变柱状晶方向，使裂纹振荡改变柱状晶方向，使裂纹扩展通道变得弯曲，增加裂纹扩展阻力。细化扩展通道变得弯曲，增加裂纹扩展阻力。细化晶粒，降低热裂倾向。消除偏析。晶粒，降低热裂倾向。消除偏析。电磁搅拌电磁搅拌 细化晶粒，降低热裂倾向，消除偏析细化晶粒，降低热裂倾向，消除偏析图图5-12 Al-Cu-Mg（2A12）

14、合金焊接）合金焊接热影响区的硬度变化（手工热影响区的硬度变化（手工TIG）图图5-13 Al-4.5Zn-1.2Mg合金焊接热影响区的硬度变化合金焊接热影响区的硬度变化（焊前自然时效，（焊前自然时效，MIG）Tm峰值温度峰值温度 1、2、3、4表示不同的焊后自然表示不同的焊后自然时效时间时效时间 13h 24d 330d 490dAl合金焊接方法 TIG焊（薄板）MIG焊（中厚板）焊接方法与设备焊接方法与设备 钨极惰性气体保护钨极惰性气体保护焊焊n定义：使用钨极或者活化钨极作为电极的非熔化极惰性气体保护焊方法（TIG/GTAW）。第二节 TIG焊电流种类及极性第三节 TIG焊设备主要由：焊接电

15、源、控制系统、引弧装置、焊枪、主要由：焊接电源、控制系统、引弧装置、焊枪、供气系统以及供水系统等组成。交流供气系统以及供水系统等组成。交流TIG方法时还方法时还需要具备稳弧装置。需要具备稳弧装置。作用：夹持电极、传导电流、输送保护气体作用：夹持电极、传导电流、输送保护气体 焊枪的要求良好的导电气体良好的流态良好的冷却结构简单、重量轻、易维修第四节 TIG焊工艺I、VvLv距离选择原则：不短接条件下，越短越好。不 填 丝：1-3mm;填丝：3-6mm短弧焊左焊法不超过4mm二、任务实施（二、任务实施（MIG）二、任务实施（二、任务实施（MIG）l焊前准备l安全防护工作服、防护手套、面罩（护目镜）

16、通风措施二、任务实施（二、任务实施（MIG）l焊前准备l施工设备及工具铝对划痕敏感，不能使用钢焊接用的硬质工具设备：电源、控制系统、送丝系统、焊枪、行走系统（自动焊）、供气系统、水冷系统（水冷枪、风冷枪）-基本与CO2焊设备一致二、任务实施（二、任务实施（MIG）l焊前准备l施工设备及工具保护气 Ar He Ar+He气体流量：短路12-15L/min 喷射15-20焊缝形状：碗状、钟状、指状焊丝：等成分匹配（一般）若异种铝焊接：选与抗拉强度高一侧母材相近的焊丝二、任务实施（二、任务实施（MIG）l焊前准备l施工设备及工具焊丝直径：1mm板用0.6-0.8mm焊丝l清理铝合金表面的氧化膜和油污

17、二、任务实施（二、任务实施（MIG）二、任务实施（二、任务实施（MIG）二、任务实施（二、任务实施（MIG）l焊前准备l安装、固定焊丝盘：二、任务实施（二、任务实施（MIG）l焊前准备l安装焊枪导电嘴和喷嘴二、任务实施（二、任务实施（MIG）lMIG焊施工l焊机设置：短路过渡、亚射流过渡用于薄板焊接，调整焊接电压以及电流二、任务实施（二、任务实施（MIG）lMIG焊施工l试焊二、任务实施（二、任务实施（MIG）lMIG焊施工l观察熔深和焊缝成形二、任务实施（二、任务实施（MIG）lMIG焊施工l定位焊二、任务实施（二、任务实施（MIG）lMIG焊施工l焊枪位置：尽量垂直与母材二、任务实施（二、任务实施（MIG）lMIG焊施工l引弧：接触式引弧l焊接稳定移动焊枪、防止焊枪晃动断续焊、刚性固定、反变形法等方法防止烧穿、下塌等缺陷二、任务实施（二、任务实施（MIG）lMIG焊施工l收弧l研磨焊缝l焊接质量检查外观检验（VT）超声波探伤（UT）二、任务实施（二、任务实施（MIG）l外观检查：ACTHANK YOU!