1、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 授内容目录内容目录 汽车焊接工艺概述汽车焊接工艺概述 弧焊结构及弧焊质量控制弧焊结构及弧焊质量控制 点焊结构及点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新工艺简介先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心 金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的同种或异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。法。焊接不仅可以连接各种钢材，而且还可以连接铝、镁、焊接不
2、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。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。焊接方法通常被划分为三大类：熔化焊、固相焊和钎焊。熔化焊熔化焊以焊接过程中是否熔化和结晶为分类准则；以焊接过程中是否熔化和结晶为分类准则；固相固相焊焊以是否固相结合、是否加压为分类准则；而以是否固相结合、是否加压为分类准则；而钎焊钎焊的分的分类则以钎料为划分的主要依据。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，焊接工艺随着现代工业生产的
3、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。接工艺和电弧控制技术。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心 节省金属材料。与铆接相比，可节省金属材料节省金属材料。与铆接相比，可节省金属材料15152020。减轻了金属结构的自重。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。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。方法制造形状复
4、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。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。热不均匀。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊条电弧焊焊条电弧焊 熔焊（熔化焊）是将待焊处的母材熔焊（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。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熔焊在多数情况下同时还要向焊接
5、部位加入熔化状态的填充金属，待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冷却凝固后，两部分被焊金属即结合成不可分离的整体。合成不可分离的整体。【焊条电弧焊】是用手工操纵焊条【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。热，熔化焊件与焊条而进行焊接的。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊接电弧焊接电弧 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧
6、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区产生的热量占电弧总热量的3636左右，温度大约在左右，温度大约在2400K 2400K 左右。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的能量占到电弧总热量的4343左右，温度大约在左右，温度大约在2600K 2600K 左右。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电弧总热量的
7、2121左右，但弧柱区中心温度最高，大约在左右，但弧柱区中心温度最高，大约在6000-8000K6000-8000K的范围内。的范围内。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊接电弧的极性及应用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，用直流弧焊电源焊接时，工件接正极，焊条接负极，称为焊条接负极，称为正接正接。适于焊接厚件；。适于焊接厚件；工件接负极，焊条接正极，称为工件接负极，焊条接正极，称为反接反接。反接适于焊接薄件。反接适于焊接薄件。用交流弧焊电源焊接时，因阳极与阴极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。不断交替变化，故不存在正、反接
8、问题。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心埋弧自动焊埋弧自动焊 【埋弧焊】是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧【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。弧被焊剂覆盖，用机械装置自动控制送丝和电弧移动。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心埋弧焊的特点埋弧焊的特点 埋弧焊可以使用较大的电流，埋弧焊可以使用较大的电流，焊接速度可以很快，生产率焊接速度可以很快，生产率较高；较高；焊接时采用渣保护，没有飞焊接时采用渣保护，没有
9、飞溅，焊接质量好；劳动条件溅，焊接质量好；劳动条件好。好。埋弧焊在焊接过程中不易观埋弧焊在焊接过程中不易观察；适应性差，只能焊平焊察；适应性差，只能焊平焊位置，通常焊接直缝和环缝，位置，通常焊接直缝和环缝，不能焊空间位置焊缝和不规不能焊空间位置焊缝和不规则焊缝。则焊缝。设备结构较复杂，投资大，设备结构较复杂，投资大，装配要求高，调整等准备工装配要求高，调整等准备工作量较大。作量较大。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心氩气保护电弧焊氩气保护电弧焊 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
10、金属，是一种较理想的保护气体。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心氩气保护电弧焊氩气保护电弧焊按所用电极不同，氩弧焊分为熔化极按所用电极不同，氩弧焊分为熔化极 (焊丝焊丝)和不熔化极和不熔化极(钨极钨极)两种，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。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；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
11、弧稳定，飞溅少，表面无熔渣；明弧可见，便于操作；易于实焊接电弧稳定，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。高。氩弧焊常用于不锈钢、耐热钢和非铁金属的焊接。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心COCO气体保护焊气体保护焊 COCO气体保护焊是利用气体保护焊是利用 COCO作为保护气体的气体保护焊。它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用焊丝作电极，靠焊丝与焊件之间产生的
12、电弧热熔化焊件和焊丝，以自动或半自动方式进行焊接。焊丝，以自动或半自动方式进行焊接。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心COCO气体保护焊气体保护焊 COCO 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便宜，焊接成本仅是埋弧自动焊的40%40%左右，成本低；操作简便，适用左右，成本低；操作简便，适用范围广。范围广。COCO2 2 气体保护焊缺点是飞溅较大，烟雾较多，弧
13、光较强，很难用交流电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。源焊接，焊接设备比较复杂。COCO气体保护焊主要用于焊接低碳钢和强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。度等级不高的低合金结构钢。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心电阻焊方法电阻焊方法【压焊】是指在焊接过程中必须对工件施加压力（加【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，之间接触紧密，并在焊接部位产生一定的塑性变形，促使
14、原子扩散而使二者焊接在一起。加热则进一步提促使原子扩散而使二者焊接在一起。加热则进一步提高原子扩散能力，也使连接处晶粒细化。最常用的是高原子扩散能力，也使连接处晶粒细化。最常用的是电阻焊。电阻焊。【电阻焊】是将被焊金属工件压紧于两个电极之间，【电阻焊】是将被焊金属工件压紧于两个电极之间，并通以电流，利用电流经过工件接触面及临近区域产并通以电流，利用电流经过工件接触面及临近区域产生的电阻热，将局部加热到熔化或塑性状态，使之形生的电阻热，将局部加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种连接方法。成金属结合的一种连接方法。【电阻焊】主要有点焊、缝焊、凸焊、对焊【电阻焊】主要有点焊、缝焊、凸焊、对焊
15、4 4种。种。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心电阻点焊工艺电阻点焊工艺 电阻点焊是将工件装配成电阻点焊是将工件装配成搭接接头，并压紧在两电搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电母材金属，形成焊点的电阻焊方法。阻焊方法。电阻点焊时两工件接触面电阻点焊时两工件接触面处电阻大，发出的热量使处电阻大，发出的热量使该处温度急速升高，将该该处温度急速升高，将该处金属熔化形成熔核。断处金属熔化形成熔核。断电后，继续保持或稍加大电后，继续保持或稍加大压力，使熔核在压力下凝压力，使熔核在压力下凝固，形成组织致密的焊点。固，形成组织致密的焊点。先进成
16、形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心电阻点焊的分流问题电阻点焊的分流问题 焊接第二个焊点时，部分电流焊接第二个焊点时，部分电流会流经已焊好的焊点，产生分会流经已焊好的焊点，产生分流现象。分流将使焊接处电流流现象。分流将使焊接处电流减小，以致加热不足，造成焊减小，以致加热不足，造成焊点强度显著下降，影响焊点质点强度显著下降，影响焊点质量。因此两焊点之间应有一定量。因此两焊点之间应有一定距离以减小分流。距离以减小分流。工件厚度越大，材料导电性能工件厚度越大，材料导电性能越好，工件表面存在氧化物或越好，工件表面存在氧化物或赃物时，都会使分流现象加重。赃物时，都会使分流现象加重。提高焊点质量可以通
17、过合理选提高焊点质量可以通过合理选取取焊接电流、通电时间、电极焊接电流、通电时间、电极压力和提高工件表面清理质量压力和提高工件表面清理质量等方法实现。等方法实现。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心电阻缝焊工艺电阻缝焊工艺 缝焊是将工件装配成搭接或对接缝焊是将工件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续或断滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。阻焊方法。缝焊时，相邻焊点互相部分重叠，缝焊时，相邻焊点互相部分重叠，密封性良好。但缝焊分流现象严密封性良好。但缝焊分流现象严重，焊
18、接相同厚度的工件，其焊重，焊接相同厚度的工件，其焊接电流为点焊的接电流为点焊的 1.51.52 2倍。一倍。一般只适合于焊接般只适合于焊接3mm3mm以下的薄板以下的薄板结构，如易拉罐、油箱、烟道焊结构，如易拉罐、油箱、烟道焊接等。接等。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心对接电阻焊对接电阻焊对接电阻焊按焊接过程不同分为电阻对焊和闪对接电阻焊按焊接过程不同分为电阻对焊和闪光对焊。光对焊。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心电阻对焊工艺电阻对焊工艺 工件装配成对接接头，使其端面紧密接触，通电后利用电阻工件装配成对接接头，使其端面紧密接触，通电后利用电阻热加热至塑性状态，然后断
19、电并迅速施加顶锻力完成焊接的热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法称为电阻对焊。方法称为电阻对焊。电阻对焊操作简单，接头比较光滑，但焊前对工件端面加工电阻对焊操作简单，接头比较光滑，但焊前对工件端面加工和清理有较高的要求，否则端面加热不均匀，容易产生氧化和清理有较高的要求，否则端面加热不均匀，容易产生氧化物夹杂，质量不易保证。因此，电阻对焊一般仅用于端面简物夹杂，质量不易保证。因此，电阻对焊一般仅用于端面简单、直径小于单、直径小于 20mm20mm和强度要求不高的工件。和强度要求不高的工件。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心闪光对焊工艺闪光对焊工艺工件装配成对接接
20、头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，工件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面金属熔化，直至端部利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法称为闪光对焊。方法称为闪光对焊。闪光对焊在焊接前对工件端面清理要求不严格，因为在焊接过程中，工闪光对焊在焊接前对工件端面清理要求不严格，因为在焊接过程中，工件端面的氧化物及杂质一部分随闪光火花带出，一部分在加压时随液体件端面的氧化物及杂质一
21、部分随闪光火花带出，一部分在加压时随液体金属挤出，使得接头中夹渣很少，质量较高。但金属损耗较多，工件需金属挤出，使得接头中夹渣很少，质量较高。但金属损耗较多，工件需留出较大余量，焊后要清理毛刺。可以焊接相同的金属材料，也可以焊留出较大余量，焊后要清理毛刺。可以焊接相同的金属材料，也可以焊接异种金属材料。接异种金属材料。广泛用于刀具、管子、自行车圈，钢轨等的焊接。广泛用于刀具、管子、自行车圈，钢轨等的焊接。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心钎焊钎焊【钎焊】是指采用比母材熔点低的金属材【钎焊】是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料料作钎料，将工件和钎料加热到高
22、于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接工件的方法。散实现连接工件的方法。与熔焊相比钎焊焊接变形小，焊件尺寸精与熔焊相比钎焊焊接变形小，焊件尺寸精确，可以连接异种材料。生产率高，易于确，可以连接异种材料。生产率高，易于实现自动化。钎焊根据钎料熔点的不同可实现自动化。钎焊根据钎料熔点的不同可分为分为硬钎焊和软钎焊硬钎焊和软钎焊两种。两种。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心硬钎焊和软钎焊硬钎焊和软钎焊【硬钎焊】【硬钎焊】使用硬钎料进行的钎焊称硬钎焊，使用硬钎料进行的钎
23、焊称硬钎焊，熔点高于熔点高于 450 450 的钎料称为硬钎料。有铜基、铝基、银基、镍基钎的钎料称为硬钎料。有铜基、铝基、银基、镍基钎料等，常用的为铜基。料等，常用的为铜基。焊接时需要加钎剂，铜基钎料常用焊接时需要加钎剂，铜基钎料常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。硬钎焊的加热方式有硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。硬钎焊的加热方式有氧氧乙炔火焰加热、电阻加热、感应加热、炉内加热等。乙炔火焰加热、电阻加热、感应加热、炉内加热等。适合于工作温度较高，受力较大的工件。如刀具的焊接。适合于工作温度较高，受力较大的工件。如刀具的焊接。【软钎焊】【软钎焊】使用软钎料进行的钎焊称软钎焊，使用软钎料进行的钎焊称软
24、钎焊，熔点低于熔点低于 450 450 的钎料称为软钎料。有锡铅钎料、锡银钎料、铅基的钎料称为软钎料。有锡铅钎料、锡银钎料、铅基钎料、镉基钎料等，常用的是锡铅钎料（又称焊锡）。软钎料、镉基钎料等，常用的是锡铅钎料（又称焊锡）。软钎焊常用的钎剂为松香、氯化锌溶液。钎焊时可用烙铁、钎焊常用的钎剂为松香、氯化锌溶液。钎焊时可用烙铁、炉子加热焊件。软钎料强度低，工作温度低，主要用于工炉子加热焊件。软钎料强度低，工作温度低，主要用于工作温度较低，受力较小的工件。如电子元件的焊接。作温度较低，受力较小的工件。如电子元件的焊接。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心气气 焊焊【气焊】是利用气体火焰作
25、热源的焊接法，常用的是氧乙炔焊。乙炔与氧【气焊】是利用气体火焰作热源的焊接法，常用的是氧乙炔焊。乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰为氧乙炔焰。按氧和乙炔混合混合燃烧所形成的火焰为氧乙炔焰。按氧和乙炔混合 (容积容积 )比例不同比例不同火焰分三种。火焰分三种。中性焰是氧气与乙炔混合比为中性焰是氧气与乙炔混合比为 1.11.2 1.11.2 时燃烧所形成的火焰。最高温时燃烧所形成的火焰。最高温度可达度可达3 150 3 150，适合于焊接低中碳钢、低合金钢、紫铜、铝及其合金等。，适合于焊接低中碳钢、低合金钢、紫铜、铝及其合金等。氧化焰是氧气与乙炔混合比大于氧化焰是氧气与乙炔混合比大于 1.2 1.2 时
26、燃烧所形成的火焰。最高温度时燃烧所形成的火焰。最高温度可达可达 3300 3300，适合于焊接黄铜、镀锌铁皮等。，适合于焊接黄铜、镀锌铁皮等。碳化焰是氧气与乙炔混合比小于碳化焰是氧气与乙炔混合比小于 1.1 1.1 时燃烧所形成的火焰，适合于焊时燃烧所形成的火焰，适合于焊接高碳钢、高速钢、铸铁及硬质合金等。接高碳钢、高速钢、铸铁及硬质合金等。气焊的特点是所使用的设备简单、搬运方便、通用性强；火焰温度低，加气焊的特点是所使用的设备简单、搬运方便、通用性强；火焰温度低，加热缓慢，加热面积大，焊件变形大；接头晶粒较粗，焊缝易产生气孔、夹热缓慢，加热面积大，焊件变形大；接头晶粒较粗，焊缝易产生气孔、夹
27、渣的缺陷，综合力学性能较差渣的缺陷，综合力学性能较差 ；难于实现机械化，生产率低；难于实现机械化，生产率低 。气焊通常。气焊通常只适用于焊接厚度小于只适用于焊接厚度小于 5mm 5mm 的薄板件、非铁金属及其合金和铸铁件的补的薄板件、非铁金属及其合金和铸铁件的补焊，还可作为钎焊及钢件表面淬火的热源。焊，还可作为钎焊及钢件表面淬火的热源。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊接方法的选择焊接方法的选择 先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心汽车焊接工艺汽车焊接工艺 焊接作为一种应用广泛的永久性连接方法，可用于制造焊接作为一种应用广泛的永久性连接方法，可用于制造金属结构、连接机械
28、零件等，在机械、造船、化工、汽金属结构、连接机械零件等，在机械、造船、化工、汽车、国防等行业起着极为重要的作用。车、国防等行业起着极为重要的作用。汽车的发动机、变速器、车桥、车架、车身、车厢六大汽车的发动机、变速器、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。总成都离不开焊接技术的应用。在汽车及零部件的制造中，所应用的焊接方法包括电阻在汽车及零部件的制造中，所应用的焊接方法包括电阻焊（点焊和多点焊、凸焊和滚凸焊、缝焊、对焊）、电焊（点焊和多点焊、凸焊和滚凸焊、缝焊、对焊）、电弧焊（焊条电弧焊、弧焊（焊条电弧焊、COCO2 2气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊、气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊、氩气
29、或混合气体保护焊）、钎焊、氧乙炔气焊和摩擦焊、氩气或混合气体保护焊）、钎焊、氧乙炔气焊和摩擦焊、电子束焊、激光焊和超声波焊等。电子束焊、激光焊和超声波焊等。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心电阻焊在汽车焊接结构中的电阻焊在汽车焊接结构中的应用应用 点焊点焊主要用于车身总成、底板、车门、侧围、主要用于车身总成、底板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。后围、前桥和小零部件等。多点焊多点焊多用于车身底板、载货车车厢、车门、多用于车身底板、载货车车厢、车门、发动机盖和行李箱盖等。发动机盖和行李箱盖等。凸焊及滚凸焊凸焊及滚凸焊用于车身零部件、减振器阀杆、用于车身零部件、减振器阀杆、螺钉、螺
30、母和小支架等。螺钉、螺母和小支架等。缝焊缝焊用于车身顶盖雨檐、减振器封头、油箱、用于车身顶盖雨檐、减振器封头、油箱、消声器和油底壳等。消声器和油底壳等。对焊对焊用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心电弧焊在汽车焊接结构中的应用 COCO2 2气体保护电弧焊气体保护电弧焊可用于车厢、后桥、车架、减振可用于车厢、后桥、车架、减振器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸等的焊器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸等的焊接。接。氩弧焊氩弧焊用于油底壳、铝合金零部件的焊接和补焊。用于油底壳、铝合金零部件的焊接和补焊。焊条电弧焊焊条电弧焊用
31、于厚板零部件，如支架、备胎架、车用于厚板零部件，如支架、备胎架、车架等的焊接。架等的焊接。埋弧焊埋弧焊用于半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容用于半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等的焊接。器等的焊接。氩气或混合气体（氩气氩气或混合气体（氩气+氧气或氧气或COCO2 2）保护焊）保护焊用于车用于车身镀锌钢板的焊接。身镀锌钢板的焊接。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心其他焊接方法在汽车焊接结构中的应用 钎焊钎焊用于散热器、铜和钢件、硬质合金的焊接。用于散热器、铜和钢件、硬质合金的焊接。摩擦焊摩擦焊用于汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆和随车工具用于汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆和随车工具等的
32、焊接。等的焊接。激光焊接激光焊接用于不同厚度板材连接、车身焊接等。用于不同厚度板材连接、车身焊接等。激光切割激光切割用于车身底板、齿轮、零件下料和修边等。用于车身底板、齿轮、零件下料和修边等。电子束焊电子束焊用于齿轮、后桥等的焊接用于齿轮、后桥等的焊接 超声波焊超声波焊用于塑料件焊接。用于塑料件焊接。氧乙炔焊氧乙炔焊用于车身总成的补焊。用于车身总成的补焊。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心轿车焊接结构轿车焊接结构 轿车以承载人为目的，所以要求具有高的安全轿车以承载人为目的，所以要求具有高的安全性和乘坐舒适性。性和乘坐舒适性。轿车上常用的焊接结构包括：点焊结构、弧焊轿车上常用的焊接结
33、构包括：点焊结构、弧焊结构、凸焊结构、螺栓焊结构、激光焊结构等。结构、凸焊结构、螺栓焊结构、激光焊结构等。现代轿车上应用最多的焊接工艺就是点焊，一现代轿车上应用最多的焊接工艺就是点焊，一部轿车上大约有部轿车上大约有3000-6000个焊点。个焊点。一般来说，增加点焊数量、减少弧焊长度是提一般来说，增加点焊数量、减少弧焊长度是提高车身制造质量的基本方法之一。高车身制造质量的基本方法之一。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心载货汽车焊接载货汽车焊接 载货汽车以承载和运输物品为目的，所以载货汽车以承载和运输物品为目的，所以要求汽车有高的承载性能和安全性。要求汽车有高的承载性能和安全性。载货
34、汽车上常用的焊接结构包括：点焊结载货汽车上常用的焊接结构包括：点焊结构、弧焊结构、凸焊结构和螺栓焊结构等。构、弧焊结构、凸焊结构和螺栓焊结构等。与轿车不同，载货汽车上使用最多的是弧与轿车不同，载货汽车上使用最多的是弧焊结构。焊结构。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心内容目录 焊接工艺概述焊接工艺概述 弧焊结构及弧焊质量控制弧焊结构及弧焊质量控制 点焊结构及点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新工艺简介先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心弧焊结构弧焊结构 为了提高轿车车身的制造精为了提高轿车车身的制造精度，现代轿车尽量减少弧焊度，现代轿车尽量减少弧焊焊缝数
35、量，但在某些点焊焊焊缝数量，但在某些点焊焊钳难以达到的部位、要求强钳难以达到的部位、要求强度高的部位（如前保险杠支度高的部位（如前保险杠支架）、以及要求密封的部位架）、以及要求密封的部位等仍然采用弧焊。等仍然采用弧焊。轿车上的弧焊接头一般有对轿车上的弧焊接头一般有对焊、搭接焊、塞焊和开槽焊焊、搭接焊、塞焊和开槽焊等。等。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心点焊焊钳难以达到的部位采用弧焊点焊焊钳难以达到的部位采用弧焊焊接性概念焊接性概念【焊接性】是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计【焊接性】是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定工作要求的能力。包括两方面要求的构
36、件，并满足预定工作要求的能力。包括两方面内容：一是工艺焊接性，即在一定的焊接工艺条件下，内容：一是工艺焊接性，即在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质，无缺陷的焊接接头的能力；二是使用焊能否获得优质，无缺陷的焊接接头的能力；二是使用焊接性，即焊接接头或整体结构满足技术要求所规定的各接性，即焊接接头或整体结构满足技术要求所规定的各种使用性能的程度。包括力学性能及耐热、耐蚀等特殊种使用性能的程度。包括力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。性能。金属焊接性与金属本身的材质和焊接工艺条件有关。例金属焊接性与金属本身的材质和焊接工艺条件有关。例如铝在气焊和焊条电弧焊条件下，难以获得优质焊接接如铝在气焊和焊条电弧
37、焊条件下，难以获得优质焊接接头，用氩弧焊却能达到较高的技术要求。因此，又可以头，用氩弧焊却能达到较高的技术要求。因此，又可以说铝的焊接性能良好。说铝的焊接性能良好。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心钢焊接性的评定钢焊接性的评定【碳当量】【碳当量】钢的焊接性很大一部分取决于碳的含量。把钢中合金元素钢的焊接性很大一部分取决于碳的含量。把钢中合金元素 (包括碳包括碳 )的含量按其作用换算成碳的相当含量称碳当量，碳当量常的含量按其作用换算成碳的相当含量称碳当量，碳当量常用来评定碳钢和低合金结构钢的焊接性。国际焊接学会推荐的碳当量计用来评定碳钢和低合金结构钢的焊接性。国际焊接学会推荐的碳当量
38、计算公式为：算公式为：在计算碳当量时，各元素的质量分数都取成分范围的上限。经验证明，在计算碳当量时，各元素的质量分数都取成分范围的上限。经验证明，碳当量越高，裂纹倾向就越大，焊接性越差。当碳当量越高，裂纹倾向就越大，焊接性越差。当 0.4 0.6 0.6 时，钢材焊接时冷裂倾向时，钢材焊接时冷裂倾向严重，焊接性差，焊接时需要较高的预热温度和严格的工艺措施。严重，焊接性差，焊接时需要较高的预热温度和严格的工艺措施。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心常用金属材料的焊接 低碳钢的焊接：低碳钢的焊接：低碳钢的碳当量小，塑性好，一般没有低碳钢的碳当量小，塑性好，一般没有淬硬与冷裂倾向，焊接性
39、优良。淬硬与冷裂倾向，焊接性优良。中、高碳钢的焊接：中、高碳钢的焊接：中碳钢的含碳量较高，当中碳钢的含碳量较高，当 0.4 0.4 时，焊接接头易产生淬硬组织和冷裂纹倾向，焊缝金属时，焊接接头易产生淬硬组织和冷裂纹倾向，焊缝金属热裂倾向较大。高碳钢焊接性更差。一般不作为焊接结热裂倾向较大。高碳钢焊接性更差。一般不作为焊接结构用材料，只限于修补工作。构用材料，只限于修补工作。低合金高强度结构钢的焊接：低合金高强度结构钢的焊接：低合金高强度结构钢由于低合金高强度结构钢由于化学成分不同，焊接性也不同。当化学成分不同，焊接性也不同。当 0.4 0.4 0.4 时，焊接性较差，采用焊条电弧焊或埋弧自动焊
40、时，焊接性较差，采用焊条电弧焊或埋弧自动焊进行焊接。进行焊接。奥氏体不锈钢的焊接：奥氏体不锈钢的焊接：在所用的不锈钢材料中，奥氏体在所用的不锈钢材料中，奥氏体不锈钢应用最广。奥氏体不锈钢焊接性良好，适用于焊不锈钢应用最广。奥氏体不锈钢焊接性良好，适用于焊条电弧焊、氩弧焊和埋弧自动焊。条电弧焊、氩弧焊和埋弧自动焊。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 铸铁的焊补：铸铁的焊补：铸铁焊接性差，容易出现白口组铸铁焊接性差，容易出现白口组织、裂纹、气孔等焊接缺陷。焊接只用来修补织、裂纹、气孔等焊接缺陷。焊接只用来修补铸铁件缺陷和修理局部损坏的零件。补焊铸铁铸
41、铁件缺陷和修理局部损坏的零件。补焊铸铁的常用方法是气焊和焊条电弧焊。的常用方法是气焊和焊条电弧焊。铝及其合金的焊接性：铝及其合金的焊接性：铝及铝合金的焊接较为铝及铝合金的焊接较为困难，焊接铝及铝合金，目前以氩弧焊较为理困难，焊接铝及铝合金，目前以氩弧焊较为理想。想。铜及其合金的焊接性：铜及其合金的焊接性：铜及铜合金焊接性能较铜及铜合金焊接性能较差，目前，采用氩弧焊是焊接铜及铜合金最为差，目前，采用氩弧焊是焊接铜及铜合金最为理想的方法，也可采用气焊和焊条电弧焊等。理想的方法，也可采用气焊和焊条电弧焊等。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心弧焊接头形式弧焊接头形式 常用接头形式有对接、搭
42、接、角接和形等，如图所示。常用接头形式有对接、搭接、角接和形等，如图所示。对接接头的应力集中相对较小，能承受较大载荷，焊接结对接接头的应力集中相对较小，能承受较大载荷，焊接结构中常用；搭接接头应力分布不均，承载能力低，适用于构中常用；搭接接头应力分布不均，承载能力低，适用于被焊结构狭小处及密封的焊接结构；角接接头承载能力不被焊结构狭小处及密封的焊接结构；角接接头承载能力不高，一般用在不重要的结构件中；形接头整个接头承受高，一般用在不重要的结构件中；形接头整个接头承受载荷，承载能力强，生产中应用也很普遍。载荷，承载能力强，生产中应用也很普遍。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊接坡口
43、焊接坡口根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽，称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的沟槽，称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。常见对接接头的坡口形式有的焊缝。常见对接接头的坡口形式有 I I 形坡口、形坡口、V V 形坡口、形坡口、X X 形坡形坡口、口、U U 形坡口等四种。形坡口等四种。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊接坡口焊接坡口 焊条电弧焊板厚在焊条电弧焊板厚在 6 6 毫米以下对接时，一般可不开坡口毫米以下对接时，一般可不开坡口直接焊成。直
44、接焊成。板厚较大时，接头处根据工件厚度应开各种坡口。在板厚板厚较大时，接头处根据工件厚度应开各种坡口。在板厚相等的情况下，相等的情况下，V V形坡口形状简单，加工方便；形坡口形状简单，加工方便；X X形坡口比形坡口比V V形坡口需要的填充金属少，生产率高，并且焊形坡口需要的填充金属少，生产率高，并且焊后角变形小，但是后角变形小，但是X X形坡口需要双面焊。形坡口需要双面焊。U U形坡口根部较宽，容易焊透，也比形坡口根部较宽，容易焊透，也比V V形坡口焊条消耗量少，形坡口焊条消耗量少，省工时，焊接变形也较小。但是省工时，焊接变形也较小。但是U U形坡口形状复杂，加工形坡口形状复杂，加工较困难，一
45、般只在重要的厚板结构中采用。较困难，一般只在重要的厚板结构中采用。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心不同厚度钢板对接允许厚不同厚度钢板对接允许厚度差度差焊接接头处钢板厚度最好相等，这样焊接时受热均匀，容易保证焊接质量。焊接接头处钢板厚度最好相等，这样焊接时受热均匀，容易保证焊接质量。不同厚度金属对焊时，如果两板厚度差不超过下表规定，则接头的基本形式不同厚度金属对焊时，如果两板厚度差不超过下表规定，则接头的基本形式和尺寸应按厚板选取，如厚度超过表中规定值，则应在较厚的板上加工出单和尺寸应按厚板选取，如厚度超过表中规定值，则应在较厚的板上加工出单面或双面削薄。面或双面削薄。先进成形制造
46、教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊缝的空间位置焊缝的空间位置 焊接时，按焊缝在空间位置的不同可分为平焊、立焊、横焊焊接时，按焊缝在空间位置的不同可分为平焊、立焊、横焊和仰焊。平焊操作方便，劳动条件好，生产效率高，焊缝质和仰焊。平焊操作方便，劳动条件好，生产效率高，焊缝质量易于保证。因此，一般应尽可能将工件放在平焊位置进行量易于保证。因此，一般应尽可能将工件放在平焊位置进行施焊。立焊时熔滴易向下流淌，成形较困难，不易操作。横施焊。立焊时熔滴易向下流淌，成形较困难，不易操作。横焊时熔滴易偏向焊缝的下边，产生熔化不良，焊瘤，未焊透焊时熔滴易偏向焊缝的下边，产生熔化不良，焊瘤，未焊透等缺陷。仰焊时熔
47、滴最易下滴，焊缝成形困难，操作更难。等缺陷。仰焊时熔滴最易下滴，焊缝成形困难，操作更难。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心焊接接头工作应力分布焊接接头工作应力分布 应力集中系数应力集中系数 对接接头的工作应力分布对接接头的工作应力分布 丁字（十字）接头的工作应丁字（十字）接头的工作应力分布力分布 搭接接头的工作应力分布搭接接头的工作应力分布 正面角焊缝的工作应力分布正面角焊缝的工作应力分布 侧面角焊缝的工作应力分布侧面角焊缝的工作应力分布 联合角焊缝的工作应力分布联合角焊缝的工作应力分布先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心应力集中系数 焊接接头的最大应力与平均应力之比，用
48、应力集中系数焊接接头的最大应力与平均应力之比，用应力集中系数表示：表示：焊接接头中产生应力集中的原因：焊接接头中产生应力集中的原因：焊缝中的工艺缺陷，如气孔、夹渣、裂纹和未焊透等，其中裂纹和焊缝中的工艺缺陷，如气孔、夹渣、裂纹和未焊透等，其中裂纹和未焊透引起的应力集中严重。未焊透引起的应力集中严重。不合理的焊缝外形。不合理的焊缝外形。设计不合理的焊接接头，如断面的突变、加盖板的对接接头等，会设计不合理的焊接接头，如断面的突变、加盖板的对接接头等，会造成严重的应力集中。造成严重的应力集中。焊缝布置不合理。焊缝布置不合理。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心maxTmK对接接头工作应力分
49、布（1）对接接头常用于板材加工和零部对接接头常用于板材加工和零部件加工。件加工。通常焊缝略高于母材板面（加强通常焊缝略高于母材板面（加强高或余高），或进行变板厚板材高或余高），或进行变板厚板材加工。加工。由于加强高等造成了构件表面不由于加强高等造成了构件表面不光滑，在焊缝与母材的过渡处将光滑，在焊缝与母材的过渡处将引起应力集中。引起应力集中。KT的大小，与加强高和焊缝向母的大小，与加强高和焊缝向母材的过渡有关，加强高越大，过材的过渡有关，加强高越大，过渡半径越小，则应力集中系数渡半径越小，则应力集中系数KT 增加。增加。先进成形制造教育部重点实验室,焊接技术研究中心t1t2l对接接头工作应力分
50、布（2）由加强高带来的应力集中对动载结由加强高带来的应力集中对动载结构的疲劳强度是不利的，因此要求构的疲劳强度是不利的，因此要求越小越好。越小越好。对重要的动载构件，有时采用削平对重要的动载构件，有时采用削平加强高或增大圆弧的措施来降低应加强高或增大圆弧的措施来降低应力集中，以提高接头的疲劳强度。力集中，以提高接头的疲劳强度。对接接头外形的变化与其他接头相对接接头外形的变化与其他接头相比是不大的，因此它的应力集中较比是不大的，因此它的应力集中较小，而且易于降低和消除。小，而且易于降低和消除。总之，对接接头是最好的接头形式，总之，对接接头是最好的接头形式，不但静载可靠，而且疲劳强度也高。不但静载
