焊接技術在承載式車身修復中的應用
- 2018-08-21 13:11:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng)
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汽車車身是駕駛員的工作場所,也是容納乘客和貨物的場所。隨著新技術、新工藝、新材料的開發(fā)與研究,汽車車身正朝著更安全、節(jié)油、舒適、耐用的方向進一步發(fā)展,與之相適應,車身修理中的焊接方法也發(fā)生了變化。
1車身的分類
按受力情況汽車車身可分為非承載式、承載式和半承載式三類。
1.1 非承載式車身傳統(tǒng)的非承載式車身結(jié)構是把裝飾性的鋼質(zhì)車身安裝在結(jié)構鋼制成的車架上,主要用于大載重量的貨車、中大型客車以及對車架剛度要求很高的車輛,如越野車等。這種車身具有很強的承載能力和抗扭剛度,結(jié)構簡單,開發(fā)容易,生產(chǎn)工藝的要求較低。但鋼制大梁質(zhì)量沉重,車架占去全車總重的相當部分;粗壯的大梁縱貫全車,影響整車的布局和空間利用率,大梁的厚度使安裝在其上的坐廂和貨廂的地臺升高,使整車重心偏高等。非承載式車身的汽車采用的鋼板材料主要是低碳鋼,塑性好、便于加工,可焊性較好,焊接中加熱再冷卻,對強度的影響不大;為了達到設計的車身強度,車身板件一般較厚;通常是用氧-乙炔氣體焊槍切割或焊。
1.2 半承載式車身車身與車架采用焊接、鉚接或者螺柱焊機,載荷主要由車架承受,車身也承受一部分。這種車身的優(yōu)點是可以減少非承載式車身相對于車架位移時發(fā)出的噪聲而設計的,但是由于質(zhì)量大現(xiàn)在很少采用。
1.3 承載式車身為適應汽車燃油經(jīng)濟性、環(huán)保性的需求,1940年前后出現(xiàn)了無梁結(jié)構汽車車身,也即承載式車身,發(fā)動機、懸架等直接安裝在車身上,車身承受所有的載荷,充當車架。承載式車身由鋼(較先進的是鋁)經(jīng)沖壓、焊接而成。成型的車架是個帶有坐艙、發(fā)動機艙和底板的骨架。這種車身是目前轎車的主流,在大中型客車上也得到了廣泛應用。與傳統(tǒng)的非承載式車身相比,這種車身的優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面:
①質(zhì)量小。由于車身采用薄鋼板沖壓成型的構件組焊而成,因而質(zhì)量小、剛性好、抗變扭能力強。
②生產(chǎn)性好。采用點焊和多工位自動焊接等先進的生產(chǎn)方式,使車身組焊后的整體變形小,生產(chǎn)效率高,質(zhì)量保障性好。
③安全性好。重心低且能均勻承受載荷并加以擴散,對沖擊能量的吸收性能好。
作為整個車體的承載結(jié)構,它對操縱性能、行駛性能與舒適性都有著決定性的影響,而且所用材料也有明顯不同。在承載式車身構件中使用量超過70%的高強度鋼(HSS)和超高強度鋼(UHSS),大量的加熱會導致其強度下降或者被破壞,故氧-乙炔焊和焊條電弧焊禁止用于承載式車身的修復。
2承載式車身的焊接修復方法
氣體保護焊主要有惰性氣體保護焊、活性氣體保護焊兩類。對于車身高強度低碳薄鋼板,目前熔化極惰性氣體保護焊(MIG)是最好的一種焊接方法,但因其設備價格和使用成本太高,在一般修理廠中并不多用;而鎢極惰性氣體保護焊(TIG)一般用于修理汽車發(fā)動機的燃燒室和活塞頭,很少用于車身修理;由于活性氣體保護焊(MAG)和熔化極惰性氣體保護焊(MIG)焊接效果相近,且設備和使用成本相對較低,故實際應用非常廣泛;而在車身制造中被大量應用的電阻點焊,現(xiàn)在承載式車身修復中應用也十分普遍。
2.1 活性氣體保護焊
①焊機的選用。應選用車身專用焊機,因為厚度1.0mm左右的承載式車身板件,焊接時要求電流小而平穩(wěn),否則容易焊穿。而非車身專用焊機,隨著電網(wǎng)電壓的變化,焊接時電流不穩(wěn)定,對薄板的焊接不利。
②焊材的選用。應使用牌號為AWS-ER70S-6、直徑0.6mm的車身焊接專用焊絲。因為焊接薄板時,為了保證焊縫成形和不熔穿,應降低焊接電流,為保證小電流的焊接過程穩(wěn)定,則要采用細焊絲。而直徑0.8mm的焊絲只適合焊接厚度為1.5~2.5mm的鋼板,并不適合承載式車身厚度1.0mm左右的板件。
③保護氣體的選用。保護氣體應選用氬氣(75%)和二氧化碳(25%)的混合氣,電弧燃燒穩(wěn)定,飛濺小,又具有氧化性,克服了氬氣焊接時表面張力大,液體金屬粘稠,斑點易飄移等問題,同時對焊縫蘑菇形熔深有所改善,車身板件焊接時實用效果較好。而100%的二氧化碳作為保護氣體,焊接時會產(chǎn)生較大的熔深,容易導致薄板件焊穿。
④焊接方法。車身焊接時每個板件所要求的焊接方法各有不同,常用的有對接焊、搭接焊和塞焊,應按照汽車制造廠維修手冊作業(yè);采用分段焊接,使每條焊縫都充分冷卻,從而防止板件變形。
2.2 電阻點焊電阻點焊是通過低壓電流流過夾緊在一起的兩塊金屬產(chǎn)生電阻熱,局部熔化并施加壓力使之焊接在一起的焊接方法。點焊非常適合薄鋼板的搭接焊,它是承載式車身制造中最常見的一種焊接方法。對于超高強度鋼,由于氣體保護焊的焊接熱量會破壞超高強度鋼的內(nèi)部結(jié)構,使其強度降低,所以只能采用電阻點焊來修理。
2.2.1 電阻點焊的優(yōu)點
①焊接成本低,不需要焊絲、焊條、保護氣,無焊接金屬需要打磨。
②清潔,不產(chǎn)生煙霧。
③焊接部位靈活,且適合鍍鋅板的焊接。
④焊接質(zhì)量高、速度快,在一秒內(nèi)便可焊接高強度鋼、高強度低合金鋼或低碳鋼工件,焊接熱量僅為氣體保護焊的一半,受熱范圍小,工件不易變形。
2.2.2 電阻點焊的操作要點
①焊件的表面處理。由于焊件上的灰塵、油漆、油污及銹跡等會減小焊接電流,影響焊接強度,所以焊接前必須將這些雜物從焊件表面清除干凈。
②調(diào)整電極臂。電極臂的長度應盡量調(diào)的短一點,以使焊接壓力最大,應將電極臂和電極頭固定好,以免焊接過程中松動。電極頭與板件表面應保持垂直,否則焊接電流減弱,焊接強度不夠。
③焊接。按焊接規(guī)范選定有關參數(shù)和電極,確定焊件的相互位置并用大力鉗等專用工具夾緊后,即可按計劃分布的焊點施焊,焊點要比制造廠的焊點數(shù)多30%,且不能在原焊點上進行焊接。對于手提式點焊機,在連續(xù)焊接5~6個焊點后應停止一下,以冷卻焊機。正常使用過程中,電極會發(fā)生燒灼和積垢使電阻增大,通過焊件的電流就會減少,焊點的熔深變淺,導致焊點強度不夠。當焊接過程中發(fā)現(xiàn)電極頭發(fā)紅或飛濺增多,應及時用專用電極修整器或電極修磨器將電極端頭修磨好。一般的電阻點焊機的焊接電流能夠達到6000A左右,對于車身上一般的板件都能焊接。但是焊鍍鋅鋼板時的焊接電流比無鍍鋅層低碳鋼板增大約50%,鍍層越厚,越不均勻,所需電流越大,對于一些超高強度鋼,焊接電流可能要達到9000A以上,否則焊點不能保證足夠的強度。
④焊點的檢驗。憑外觀檢查來判斷其焊接質(zhì)量,如圖1所示。圖1a:檢查壓痕深度不得大于板厚的1/2,當兩板件厚度不一致時,以薄板尺寸為準;圖1b:焊件表面不得有較為明顯的針孔;圖1c:焊件表面不用有明顯的焊接飛濺物,如屬于車身蒙皮、外板等覆蓋件,戴手套抹拭不得掛絲。破壞性試驗對焊件焊接質(zhì)量進行檢查,可參照圖2所示的方法拆解。根據(jù)斷口的清晰與否,直觀地判斷點焊質(zhì)量的好壞。也可用圖3所示的扁口鏨,沿焊件接縫楔入板間離焊點7~10mm處,打進深度以觀察到熔核形狀時為止(不得超過30mm),確認焊點無脫開后抽出扁口鏨并將檢驗處修平。
3結(jié)束語
焊接技術在車身修復中起著舉足輕重的作用,活性氣體保護焊(25%CO2+75%Ar)和電阻焊聯(lián)合應用,能夠相互彌補不足,提高焊接質(zhì)量和速度,具有很大的使用價值。
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