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1、铝合金汽车车身焊接 工艺及设备,2021年1月31日星期日,内容,汽车轻量化背景 汽车轻量化的趋势 铝及铝合金在车身上的应用 铝合金车身常用焊接技术 铝合金汽车车身电阻电焊 铝合金汽车车身电阻电焊工艺 铝合金汽车车身电阻电焊设备 结语,汽车轻量化背景,在世界能源危机不断加剧，可再生资源开发利用受限的情况下，作为人类社会进步的支柱产业世界汽车工业发展正面临着三大问题：节能、环保和安全，而汽车轻量化则是节油和降低排放的重要方法和途径。,研究表明，约75的油耗与整车的质量有关，降低汽车质量就可有效降低油耗及排放；汽车质量每减少1000kg，油耗可降低67。特别是近年来，在油价暴涨、供应紧张的形势下，
2、用户越来越关注汽车的油耗，高燃油经济性成为提升汽车竞争力的重要因素。 因此，汽车轻量化是各国汽车产业设计、生产的目的和目标。,汽车轻量化的趋势,汽车各个系统都具有轻量化的潜力,在整个车体中汽车车身是汽车重量最大的部件，约占汽车总重量的30。通过上图我们也不难发现，汽车车身最具轻量化的潜力，通过减轻车身重量来降低汽车自重具有重要的意义，也是近几年来国内外研究的一个热点。 所以汽车轻量化主要是汽车车身的轻量化，汽车车身轻量化则又是汽车材料的轻量化。,通过上图很明显可以看出，在汽车轻量化的进程中，中、高强钢，铝和铝合金以及镁和镁合金等轻质金属及合金逐步取代钢板，钢带在汽车上的应用，前者用量逐年增加，
3、而后者用量则逐年减少！使得汽车轻量化成效显著。 而在汽车车身轻量化上主要是铝、铝合金及中高强钢的应用。下面就来看看铝及铝合金在车身上的应用。,铝及铝合金在车身上的应用,ASF全铝合金车身,火车铝合金车身,铝比钢轻60。仅在汽车内外板上用铝台金来代替传统钢板就可使整车减重大约47。承受同样冲击，铝板比钢板多吸收冲击能50。 铝合金汽车也以其节能降耗，利于环保，铝合金零部件回收率高，安全舒适，工序减少，装配效率高，燃油效率高，相对载重能力大等优点而倍受青睐。,铝合金车身常用焊接技术,铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成 形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结 构产品中，
4、采用铝合金代替钢板材料焊接，结构重量可减 轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点：铝合金焊接接头软化严重，强 度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最大障碍；铝合金 表面易产生难熔的氧化膜（Al2O3其熔点为2060） ，这 就需要采用大功率密度的焊接工艺；铝合金焊接容易产 生气孔；铝合金焊接易产生热裂纹；线膨胀系数大， 易产生焊接变形；铝合金热导率大（约为钢的4倍），相 同焊接速度下，热输入要比焊接钢材大24倍。 因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、 焊接速度高的高效焊接方法。,汽车上的铝合金结构件都要求焊接，焊缝要有良好的机械性能。铝合金的焊接方法很多，须根据铝合金的牌号、焊件的
5、用途和工作环境、产品结构、生产条件以及焊接接头质量要求等因素加以选择。常用的焊接方法有：气焊、焊条电弧焊、脉冲氩弧焊、电渣焊、铆接、等离子弧焊和激光焊等。近年来，针对铝合金焊接的难点，一些新的焊接工艺得到发展，如搅拌摩擦焊、激光电弧复合焊、电子束焊等。,汽车制造业长期以来广泛应用电阻点焊工艺方法，在铝合金汽车制造业中，可采用经过长期考验的生产流水线进行全面改造。目前，有的汽车公司在制造过程中暂时采用了非电阻点焊的连接工艺方法，但仍在投入一定的人力、物力对铝合金电阻点焊技术进行研究，以寻求突破。 下面就对铝合金汽车车身电阻电焊做一介绍。,铝合金汽车车身电阻电焊,电阻点焊：是将焊件装配成搭接接头，
6、并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法，其主要用于薄板焊接。,汽车车身焊装, 包括车身底板、侧围、车架、车顶、车门及车身总成等部分的焊装。据统计, 每辆汽车车身上约有5000多个电阻点焊焊点。,铝合金汽车车身电阻电焊工艺,具有均匀高强度和良好外貌的焊缝，取决于工件之间均匀的表面电阻。多数应用中，在点焊或缝焊铝合金以前，焊接的表面准备是非常必要的，它一般是清除油类、污物或标记，并减少和改善铝表面氧化膜的一致性。表面准备大致可分为清洗和清除氧化膜两道工序。,1、焊前表面准备,铝合金的电阻点焊过程如图所示。在一个焊接接循环中，首先，将工件装配好并施加电极压力；然后，通以
7、电流，由于电流流经工件时产生电阻热，两工件间界面上的材料受热发生熔化形成熔核；一段时间后，撤去电流，熔核凝固形成焊点实现连接，电极压力需 继续保持一段时间以保证 焊接质量；最后，撤去电 极压力，焊接循环结束。 由于电极发热，铝合金电 阻点焊过程中，电极需冷却。,2、铝合金的电阻点焊过程,3、铝合金的电阻点焊焊接规范,通常，点焊铝合金时，可以选择大电流、短时间通电和施加高压的焊接规范，但为了进一步提高焊接质量，还可以采用附加调节波峰和波谷的电流波形。采用波峰电流的目的是尽量减小点焊接头强度的波动、防止飞溅和减少粘电极现象。波谷电流通常为衰减电流，硬铝系的可热处理强化合金采用这种缓冷的方法，是为了
8、防止焊核中经常产生的缩孔和裂纹。实际应用中，还经常采用比焊接压力大的预压力和顶锻压力的两级加压方法，以控制点焊接头强度的波动和防止焊核内部产生缺陷。,采用三相低频或三相整流式焊机焊接时的焊接规范，包括焊接电流及其通电时间、衰减电流及其通电时间、焊接压力、顶锻压力和延时加压时间等许多参数。,另一方面，对于点焊时的拉伸剪切载荷、焊核直径、压痕深度、内部缺陷、外部缺陷等有关电阻点焊接头质量的很多事项，在各种技术管理要求或标准中均作了规定。 焊接规范参数与各种焊接质量间的关系是极为复杂的，因而使焊接规范的选择有一定的难度。表1和表2是推荐的点焊焊接规范的标准，实际使用时还须通过实验来选择。,4、铝合金
9、的电阻点焊焊后检验,为了保证点焊的质量，要制定并遵守正确的焊接程序和焊接规范，在生产过程中，还要有常规的检查程序。 剥离试验：焊接参数要周期性地进行检查，用与工件相同材质和厚度的试样，像工件一样进行焊接来核实焊机的调整是否正确。 目视：通过目视来确定电极粘连、表面烧熔、裂纹、滑移和过大的压痕等缺陷，这是主要的检查方法。还可用塞尺来确定板材的分离情况。,破坏性试验：主要用于焊接现场准备和核实。通过放大小于 倍的宏观检查来确定焊点直径和焊透情况。 此外，射线可以检查内部缺陷，确定焊接熔核的形状和尺寸，也能确定焊接结构；抗拉、剪试验，可以用来确定焊接强度的定量数值；对于焊点横截面的检查，通过对点焊试
10、样进行抛光、腐蚀并在较高放大倍数下进行检查，以确定内部裂纹、气孔以及焊接组织。在一般情况下，以上方法主要用来确定建立焊接规范、设计点焊结构，而不是生产试验方法。,铝合金汽车车身电阻电焊设备,铝合金点焊时，应根据铝合金材料牌号及焊件厚度选用点焊机。实用的点焊机有单相交流式、电容器式、三相整流式和三相低频式等，除单相交流式焊机外，都是为了解决通过大电流时引起电源电压降低的问题而研究出来的。如国产专用的点焊机有DJ-300-1、DJ-600、DJ-1000型直流冲击波点焊机。 目前，汽车车身焊装线上的电阻点焊机主要有悬挂式点焊机、点焊机器人和多点焊机。,汽车轻量化对于节省能源、保护环境、提高安全都有着重要的现实意义，而铝合金材料的应用则是解决该问题的有效途径之一。 目前，我国在轻质材料，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料、陶瓷等汽车新材料方面的焊接技术与发达国家相比还有一定的差距。为了保证焊接质量，提高民族汽车工业的竞争力，研究铝合金等材料的电阻点焊性能已经成了非常迫切的任务。,结语,谢谢老师点评！,