焊接工艺培训.doc

目 录

1． 前言
2． 第一章 焊接基本概念
第一节 焊接的概念
第二节 电阻焊的工艺参数
3． 第二章 轿车白车身焊接工艺
第一节 焊接前的准备
第二节 点焊工艺
第三节 凸焊工艺
第四节 CO2保护焊焊接工艺
第五节 螺柱焊工艺介绍
第六节 电极头修挫方法
第七节 自由舰使用胶种类
第八节 自由舰车型图胶操作
4． 第五章 白车身装接质量检验
第一节 自由舰车型点焊质量的检验
第二节 自由舰凸焊质量的检验

轿车焊接质量培训
前言
焊接作为轿车生产的四大关键工艺之一，其焊接水平直接关系着轿车产品的外在质量和使用性能，由于轿车独特的产品设计和白车身焊接的工艺特点，决定了轿车的车身焊接质量是一个受焊接设备、焊接材料、焊接工艺、焊接工艺参数、焊工水平、焊接质量检验水平等多种因素影响的变量。在焊接设备、焊接材料一定的情况下，焊接质量的好坏基本上都是由人的因素决定的。而焊接工属于特殊技艺工种，需接受良好的焊接技艺培训并得到焊接资格认可后才能上岗；焊接质检员必须熟悉焊接检验标准，才能准确判别各种焊接缺陷；焊接工艺人员只有在接受良好的焊接技术教育和培训后才能制定出合理的焊接工艺。根据公司的焊接特点，整理编写了《轿车焊接质量培训教程》，就大家共同关心的焊接技术和质量控制问题作一些交流和探讨，其宗旨是为了达到互相学习、共同提高的目的。其中不足之处，敬请指正。

第一章 焊接基本概述
第一节 焊接概念
（一）焊接的定义：焊接是在工件加热的状态下，加压或不加，用或不用填充剂，实现工件间原子结合的永久连接工艺。
1．焊接方法
（1）熔化焊接：被连接的构件表面局部加热熔化成液体，然后冷却结晶成一体的方法。如：电弧焊（手工焊条电弧焊、CO2气体保护焊、钨极氩弧焊、螺柱焊）、激光焊等等。
（2）压力焊接：利用摩擦、扩散和加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，除去氧化膜及其他污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现的连接统称为固相焊接。通常都必须加压，因此称之为压力焊接。如：电阻焊、摩擦焊。
（3）钎焊：利用某些熔点低于被连接构件熔点的熔化金属（钎料）作连接的媒介物在连接界面上的流散浸润作用，然后冷却结晶形成结合面的方法称为钎焊。如火焰钎焊。
方法：熔化焊，固态焊，钎焊
2．自由舰车型常用的焊接工艺方法：
（1）压力焊如：电阻焊
（2）熔化焊如：
CO2气体保护焊（CO2纯度≥99.5%）
熔化极气体保护焊 一般结构件的焊接
富氩混合气体保护焊（80%Ar+20%CO2）
气体保护焊 重要结构件的焊接(MAG焊)

非熔化极气体保护焊(TIG焊) 重要结构件的焊接及修补
3．电阻焊概念：
将被焊工件置于两电极之间加压，并在焊接处通以电流，利用电流流经工件接触面及其临近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之达到金属结合而形成牢固接头的工艺过程。
（1）电阻焊的特点
电流通过工件焊接处的电阻产生的热量对工件加热焊接整个过程在压力下完成
（2）电阻焊的分类

单面点焊
点焊
搭接 凸焊 双面点焊
电阻焊 缝焊 电阻对接
对接
闪光对接
（3）电阻焊焊接循环由四个基本阶段组成 预压阶段 焊接阶段 锻压（维持）阶段 休止阶段
（二）电阻焊设备
是指采用电阻加热的原理进行焊接操作的一种设备，它主要由以下部分组成：
（1）焊接回路：以阻焊变压器为中心，包括二次回路和工件。
（2）机械装置：由机架、夹持、加压及传动机构组成。
（3）气路系统：以气缸为中心，包括气体、控制等部分
（4）冷却系统：冷却二次回路和工件，保证焊机正常工作。
（5）控制部分：按要求接通电源，并能控制焊接循环的各段时间及调整焊接电流等。
常见的手工点焊焊钳有X型、C型及特制型等，X型、C型结构示意图如下：

注：X型焊钳主要用来焊接水平或基本处于水平位置的工件；
C型焊钳主要用来焊接垂直或近似垂直位置的工件；
而特制焊钳主要用来焊接有特殊位置或尺寸要求的工件。
（三）焊钳型号字母数字表示的意义
焊钳1FSX30-4515的表示意义是：
1FS表示焊钳生产厂家；X表示焊钳型号；30表示预定电极压力为300kg（或约3000N）；45表示焊钳的空间长度为450mm；15表示焊钳的空间高度为150mm。
（四）各焊接方法用英文字母表示方法
焊接工艺中，手动悬挂式点焊用 PSW 表示、凸焊用 PW 表示、CO2气保护用 OSW 表示、机器人点焊用 RSW 表示、自动焊机点焊 APSW 表示。
第二节 电阻焊工艺参数
按我国汽车车身厂目前的设备构成看，焊装设备90%以上由国外进口。国内的规模性生产的汽车车身厂中，白车身零部件点焊工位的焊装设备，包括点焊机器人工装、焊接电源等一般是由工厂设计部门设计（多数情况是借鉴），工厂设备部门国内外采购焊装设备；对中外合资的汽车公司来说，更是整条车身焊装线的全套引进。这样一来，汽车车身焊装线就不仅仅是焊装硬件设备的引进，还包括与之配套的焊装工艺的引进。为使焊装设备生产出高质量的白车身，用好设备并充分掌握工艺，特别是汽车车身钢板点焊工艺及工艺参数与白车身焊装质量间的关系，仍是焊接技术人员必修技能。
汽车车身用碳素钢板，一般属于可焊性良好的低碳钢板。只要给定的点焊焊接工艺参数保持稳定，工件的焊点可保持良好的外观质量（一般用电极压痕的深度和直径来定性表示），与内在焊接质量（一般用熔核直径、熔核相对于工件中心线的居中状况、金相组织、焊点接头的力学性能等来判定）。
（一） 点焊工艺的主要工艺参数有：焊接电流I（A）、焊接时间（C-Cycle）、电极压力F（N）、焊点直径（电极帽工作端面尺寸）、电极工作端面几何形状。以上点焊工艺参数，一般都反映在完成一个焊点的焊接所要求的点焊程序循环曲线中。其中焊接电流过小，焊接时间过小，将导致未焊透。电极压力过大、过小或有杂质油污或焊接面间隙大等，将引起飞溅严重，焊点强度也会降低。
（二） 低碳钢的焊接规范见下表

（二）工艺参数对焊点质量的影响
（增大）飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快等。
焊接电流
（减小）虚焊、弱焊等。
：过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快等。
焊接时间
：虚焊、弱焊等。
：工作时间延长。
预压时间
：飞溅、过烧、烧穿、损坏电极等。
：虚焊、弱焊等。
电极压力
：飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快等。
：虚焊、弱焊等。
电极直径
：飞溅、过烧、烧穿、电极消耗加快等。
（过多）：电极寿命降低。
修磨次数
（过少）：电极直径不合要求 易产生虚焊、弱焊。
第二章 轿车白车身焊接工艺
第一节 焊接前的准备
（一）焊接设备的检查；
（1）水的流量是否正常（目视焊机上的浮子是否上浮或水表的指针是否在旋转；浮子不上浮或指针不旋转表明水的流量不正常）；
（2）气压是否正常（气压是否在0.45-0.6MPa）；
（3）焊钳的上下电极有否错位;
（4）电极表面直径是否符合要求(自由舰车型5-7mm,电极直径随着板厚的增加而增加)；
（二）零件的检查；
（1）本工位零件是否齐正，技师状况怎样（零件有无变形或少序）；
（2）检查零件表面质量（油污、锈斑、有些外协厂家零件上商标纸没有撕下来）；
a.焊前工件的表面清理
当焊件表面有油污、水分、油漆、氧化膜及其它脏物时，使表面接触电阻急剧增大，且在很大范围内波动，直接影响到焊接质量的稳定。为保证接头质量稳定，点焊（也包括凸焊和缝焊）前必须对工件表面进行清理。清理方法分机械清理和化学清理两种，前者有喷砂、喷丸、刷光、抛光、磨光等，后者常用的是酸洗或其它化学药品。主要是将金属表面的锈皮、油污、氧化膜、脏物溶解和剥蚀掉。这两种清理方法一般是根据焊件材料、供应状态、结构形状与尺寸、生产规模、生产条件及对焊接质量要求等因素选定。
b.钢铁材料焊前的表面清理
低碳钢和低合金钢在大气中耐腐蚀能力弱，在运输、存放和加工过程中常用抗蚀油保护，若涂油表面未被脏物或其他不良导电材料所污染，在电极压力下，油膜很容易被挤开，不影响接头质量。对未经酸洗过的热轧钢板，焊前必须用喷砂、喷丸或用化学腐蚀的方法清除氧化皮。有镀层的钢板，除少数外，一般不用特殊清理就可以进行焊接。镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。
不锈钢、高温合金点焊时，需保持焊件表面高度清洁，若有油、尘土、油漆物存在，有增加硫脆化可能，需用抛光、喷丸或化学腐蚀方法清理。对重要焊件有时用电解抛光，但其工艺较复杂，生产率低。
c.非钢铁材料焊前的表面清理
对铝及其合金表面清理要求严格。铝对氧的化学亲和力极强，刚清理过的表面会很快又被氧化，形成氧化膜，故清理后须尽快焊接。
铝及其合金表面的氧化膜主要用化学法去除，通常先在碱溶液中去油和冲洗，然后将焊件放入正磷酸溶液中腐蚀。为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔隙，在腐蚀的同时进行钝化处理，最常用的钝化剂是重铬酸钾和重铬酸钠。钝化处理后，便不会造成新表面过分氧化。腐蚀后应进行冲洗，然后在硝酸溶液中进行亮化处理，接着再次进行冲洗。冲洗后在温度75℃的干燥室内干燥，或用热空气吹干。
这种清理方法，可以在焊前保持72h。为了确保焊接质量稳定，往往在焊前再用钢丝刷清理焊件搭接的内表面。铝合金也可用机械法清理，如用0—00号砂布或用电动或风动钢丝刷等，但防止损伤工件表面，所用钢丝直径不得超过0.2mm，长度不得短于40mm，刷子压紧工件的力不大于15—20N，而且清理后须不晚于2—3h内进行焊接。
镁合金一般用化学清理，经腐蚀后再在铬酐溶液中钝化。这样处理后可保护10昼夜。镁合金也可用钢丝刷清理。
铜合金可在销酸及盐酸中处理，然后进行中和。
经清理的工件，在存放、装配和焊接时，应避免机械损伤或再次被污染。
（三）工装的检查；
（1）检查工装的定位有无松动。
（2）夹紧装置是否可靠。
（3）工装的重要培位形状有否变形，尺寸有无改变。
（四）焊点强度的检查。
（1）选择工艺试板(工艺试板的板必须要与焊接零件的板厚一致) 。
（2）用选择好的工艺试板在相应的焊钳上点焊后检查焊接强度是否满足要求。各试板料厚按焊接件顺序依次叠放好后再进行试焊，再使用扭断法判断焊点强度（薄板）；如两层板或两层板以上焊接的各料厚均≤1.5mm，应使用撕开法，或判断焊核直径，如焊核直径符合要求（一般零件熔核直径在3~6mm之间都确定为合格），即试板合格。

第二节 点焊工艺
（一）焊点的形成
点焊过程可分为彼此相联的四个阶段：预加压力、通电加热、煅压和休止。
（1）预加压力（预压）
预加电极压力是为了使焊件在焊接处紧密接触。若压力不足，则接触电阻过大，导致焊件烧穿或将电极工作面烧损。因此，通电前电极力应达到预定值，以保证电极与焊件、焊件与焊件之间的接触电阻保持稳定。
（2）通电加热（焊接）
通电加热是为了供焊件之间形成所需的熔化核心。在预加压力下通电，则在两电极接触面之间的金属圆柱体内有最大的电流密度,靠焊件之间的接触电阻和焊件自身的电阻产生相当大的热量,温度也很高.尤其是在焊件之间的接触面处,首先熔化,形成熔化核心.电极与焊件之间的接触电阻也产生热量,但大部分被水冷的铜合金电极带走，于是电极与焊件之间接触之间接触处的温度远比焊件之间接触处为低。正常情况下是达不到熔化温度。在圆柱体周围的金属因电流密度小，温度不高，其中靠近熔化核心的金属温度较高，达到塑性状态，在压力作用下发生焊接，形成一个塑性金属环，紧密地包围着熔化核心，不使熔化金属向外溢出。
在通电加热过程中有两种情况可能引起飞溅：一种是开始时电极预压力过小，熔化核心周围未形成塑性金属环而向外飞溅；另一种是加热结束时，因加热时间过长，熔化核心过大，在电极压力下，塑性金属环发生崩溃，熔化金属从焊件之间或焊件表面溢出。
（3）锻压（维持）
锻压是在切断焊接电流后，电极继续对焊点挤压的过程，对焊点起着压实作用。断电后，熔化核心是在封闭的金属“壳”内开始冷却结晶的，收缩不自由。如果此时没有压力作用，焊点易出现缩孔和裂纹，影响焊点强度。如果没有电极挤压，产生的挤压变形使熔核收缩自由并变得密实。因此，电极压力必须在断电后继续维持到熔核金属全部凝固之后才能解除。锻压持续时间视焊件厚度而定。对于厚度1—8mm的钢板一般为0.1—2.5S。
当焊件厚度较大，（铝合金为1.6—2mm，钢板为5—6mm）时，因熔核周围金属壳较厚，常需增加锻压力。加大压力的时间须控制好。过早，会把熔化金属挤出来变成飞溅，过晚，熔化金属已凝固而失去作用。一般断电后在0—0.2s内加大锻压力。
（4）休止
（二）点焊的接头
点焊接头必须采用搭接形式或折边式，由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。设计点焊接头时应考虑以下因素：
接头的可达性
是指焊点电极必须能方便地抵达构件的焊接部位。为此，须熟悉点焊设备的各种类型、注意市售电极和电极夹头的形状和尺寸，要使装到焊机上的电极都能达到每个待焊点。单个的焊点抗剪强度取决于熔核直径。但为保证接头强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也要符合要求。焊透率η=h/(δ-c)*100%,其中h为熔深，δ为工件厚度,c为压痕深度。η应为20%-80%之间.多个焊点形成的接头强度还取决于点距和焊点分布。点距过小导致分流。
（1）边距与搭接量
边距是指从熔核中心到板边的距离。该距离上的母材金属应能承受焊接循环中熔核内部产生的压力。若焊点太靠近板边，则边缘处母材过热并向上挤压，减弱对熔核的拘束，还可能导致飞溅。最小边距取决于补焊金属的种类、厚度、电极面形状和焊接条件。对于屈服点高白金属、薄件或用强条件焊时，可取较小值。搭接量是指接头重叠部分的尺寸。最小搭接量通常是最小边距的两倍，若搭接量太小，则边距必然不足，就会出现不良现象。

（三） 点焊的注意事顶
（1）检查水、电、气是否正常，气压是否在0.45~0.6Mpa之间;
（2）检查电极有无磨损、是否符合工艺要求；
（3）检查夹具定位有无松动，夹紧要可靠；
（4）做工艺试板，检查焊点强度，可用扭断法、撕开法及半破坏等试验方法；
（5）装夹零件要到位，夹紧要可靠；
（6）按工艺规定的点位、点数进行焊接，
不可错焊、漏焊；
（7）如发现原材料不合格或本工位生产的零件有不合格件应立即隔离、汇报
（8）点焊时，必须保证电极与工件之间垂直，只有保证垂直的情况下，焊出来的焊点既有强度又美观；
（9）点距
是指相邻两焊点的中心距离。设计时规定点距最小值主要是考虑分流的影响。该最小值与被焊金属的厚度、导电率、表面清洁度以及熔核直径有关。一般焊点的点距为50±5mm,重要焊点的点距为30±5mm.
（10）对于有两把焊钳的焊机，当操作其中的一把焊钳时，应确认另一把焊钳没有碰到工件 以免发生分流而损坏工件；
（11）装配间隙
必须使互相配合的焊件装在一起，沿接头方向上没有间隙或只有极小的间隙，因为靠压力消除间隙将耗去一部分电极力，使焊接的压力降低。若装配不均匀，则造成焊接压力的波动，从而引起各焊点强度不一致。过大的间隙会引起飞溅。许用间隙取决于焊件刚性和厚度，刚性与厚度越大，许用间隙越小，通常取0.1—2mm。
（12）厚度比
点焊两个或更多个不同厚度的同种金属时，有一个能有效焊接的最大厚度比，它是根据外侧工件的厚度决定的。
当点焊两种厚度的碳钢时，最大厚度比为4：1；点焊三种厚度的接头时，外侧两板厚度比不得大于2.5：1。如果厚度比大于此数，则须从工艺方面采取措施（如改变电极形状或成分等）来保证外侧焊件的焊透率。通常薄板的焊透率不能小于10%，厚件的焊透率应达到20%—30%。点焊三层板件时，推荐的最小点距比点焊两块较厚外侧板的点距大30%。
（四）点焊时电流的分流
焊接时不通过焊接区而流经焊件其它部分的电流为分流。同一焊件上已焊的焊点对正在焊的焊点就能构成分流；焊接区外焊件间的接触点也能引起分流。比如，在组焊的过程中，焊钳的电极臂碰到夹具，就形成了点焊分流。
（五）分流对焊点质量的影响：
（1）分流使焊接区的有效电流减小，析热不足而使熔核尺寸减少，导致焊点强度下降；
（2）分流电流在电极—焊件接触面一侧集中过密，因局部过热造成飞溅、烧伤焊件或电极、熔核偏斜等；由于形成分流的偶然因素很多，使得焊接电流不稳定，从而焊接质量也不稳定。
（3）影响分流的因素很多，零件材料、结构、点距、表面状态和装配质量等都能影响分流的大小。实质上分流的大小是取决于焊接区总电阻与分路阻抗之比，分路阻抗越小，则分流就越大。
（六）减小分流的常用措施：
（1）选择合适的点距
为了减小分流，通常按焊件材料的电阻率和厚度规定点距的最小值。材料的电阻率越小，板厚越大，焊件层数越多，则分流越大，所允许的最小点距也应增大。
（2）表面上存在氧化膜、油垢等脏物时，焊接区总电阻增大，使分流增大。清除零件表面的脏物，再进行焊接。
（3）提高装配质量
待焊处装配间隙大，其电阴增加，使分流增大。因此，结构刚性较大或多层板进行组装时，应提高装配质量，尽量减小装配间隙。
（4）适当增大焊接电流，以补偿分流的影响
由于结构设计需要或其它原因，分流不可避免时。为了保证熔核具有足够尺寸，应加大焊接电流。以补偿分流的损失。例如，焊接不锈钢与高温合金连续点焊时，采用比正常点焊的焊接电流高40%—60%。
（5）其它特殊措施
分流对单面双点焊影响较大。对于厚度相等的焊件，因分路阻搞小于焊接区的总电阻，故分流大于焊接区通过的电流。为了减小分流，通常在焊件下面衬以导电金属板，使Iw=I1+I2≥I1；对于厚度不同或材料不同的焊件，应尽量将两电极放在分路电阻较大的一侧，即放在较薄板件或导电性差的材料的一侧。
（七）点焊接头焊接缺陷产生的原因及改进措施
点焊焊接质量包括表面质量和内在质量。表面质量指的是外观质量；内在质量主要针对焊点的强度而言。
名称
质量问题
产生的可能原因
改进措施

熔核尺
寸缺陷

未熔透或熔核尺寸小
电流小，通电时间短，电极压力过大
调整规范
电极接触面积过大
修整电极
表面清理不良
清理表面

焊透率过大
电流过大，通电时间过长，电极压力不足等。
调整规范
电极冷却条件差
加强冷却，使用导热好的电极材料。

外部
缺陷

外部
缺陷

焊点压痕过深及表面过热
电极接触面积过小
修整电极
电流过大，通电时间过长，电极压力不足
调整规范
电极冷却条件差
加强冷却

表面局部烧穿、溢出、表面飞溅
电极修整得太尖锐
修整电极
电极或焊件表面有异物
清理表面
电极压力不足或电极与焊件虚接触
提高电极压力，调整行程

焊点表面径向裂纹
电极压力不足，锻压压力不足或加得不及时
调整规范
电极冷却作用差
加强冷却
焊点表面环形裂纹
焊接时间过长
调整规范
焊点表面粘损
电极材料选择不当
调换合适电极材料
电极端面倾斜
修整电极

焊点表面发黑，包覆层破坏
电极、焊件表面清理不良
清理表面
电流过大，焊接时间过长，电极压力不足
调整规范

接头边缘压溃或开裂
边距过小
改进接头设计
大量飞溅
调整规范
电极未对中
调整电极同轴度
焊点脱开
焊件刚性大而又装配不良
调整板件间隙，注意装配：调整规范

内部
缺陷

裂纹、缩松、缩孔

焊接时间过长，电极压力不足，锻压力加得不及时
调整规范
熔核及近缝区淬硬
选用合适的焊接规范
大量飞溅
清理表面，增大电极压力

核心偏移
热场分布对贴合面不对称
调整热平衡（不等电极端面、不同电极材料、改为凸焊等）

结合线伸入
表面氧化膜清除不净
高熔点氧化膜应严格清除并防止焊前的再氧化

板缝间有金属溢出
电流过大，电极压力不足
调整规范
板间有异物或贴合不紧密
清理表面、提高压力或用调幅电流波形
边距过小
改进接头设计
脆性接头
熔核及近缝区淬硬
采用合适的焊接循环
熔核成分宏观偏析
焊接时间短
调整规范
环形层状花纹
焊接时间过长
调整规范
气孔
表面有异物（镀层、锈等）
清理表面
（八）焊钳的常见故障
（1）焊接生产中，焊钳常见的故障有漏水、漏气或气缸漏气、短路、上下电极错位等形式；
（2）焊钳发烫
原因：焊钳绝缘破坏；冷却效果差，可能由于水流量较小；每台变压器配带多把焊钳形成多个冷却水路分支，循环过慢；冷却水水中的杂质将冷却水路堵塞，造成冷却不充分等。
排除故障方法：检查绝缘，如有破坏的进行更换；必须保证水流量和水质达到技术要求；冷却水路不能过长；当出现冷却水出口流量较小时，可采用压缩空气将电缆线及焊钳冷却水路中的杂质吹出。
第三节 凸焊工艺

（一）概述
凸焊是在一焊件的接合面上预先加工出一个或多个凸起点,使其与另一焊件表面相接触、加压，并通电加热，凸起点压溃后，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。它可以代替点焊将小零件互相焊接或将小零件焊接到大件上。
（二）凸焊点的形成过程
凸焊是在点焊的基础上发展起来的，凸焊点的形成机理与点焊基本相似，是点焊的一种变型。图2.1-1表示了一个凸焊点的形成过程。图中a是带凸点工件与不带凸点工件相接触，图中b是电流开始流过凸点从而将其加热至焊接温度。图中c是
电极力将已加热的凸点迅速压溃，然后发生融合形成核
心。完成后的焊点如图中d。从这里看出，凸点的存在
提高的结合面的压强和电流密度，有利于结合面氧化
膜破裂与热量集中，使熔核迅速形成。

图2.1-1 凸焊点的形成过程
（三）凸焊的优点
（1）在焊机的一个焊接循环内可同时焊接多个焊点，一次能焊多少焊点，取决于焊机对每个凸点能施加均匀电极力和焊接电流大小。
（2）由于焊接电流集中在凸点上，并且不存在通过相邻焊点的分流问题，所以可以采用较小的搭接量和较小的点距。
（3）凸焊点的位置比点焊焊点的位置更加精确，而且由于凸点大小均匀，所以凸焊的焊点质量更稳定，因而，凸焊焊点的尺寸可比点焊焊点小。
（4）由于可以将凸点设置于一个零件上，所以可以最大限度地减轻另一个零件外露表面的压痕。
（5）凸焊采用的平面大电极，其受热和磨损程度比点焊电极小得多，延长了使用寿命因而节省了修整和拆换电极的时间，并降低了电极保养费用。
（6）由于能用较小的凸点同时焊接多点，故可获得变形小的焊接构件。
（7）凸焊可以有效地克服熔核偏移，因而可以焊接厚度比较大（达6：1）的零件。
（四）凸焊的缺点
（1）有时为了预制一个或多个凸点而需要额外工序；
（2）在用同一个电极同时焊数个点时，工件的对准和凸点的尺寸（尤其是高度）必须保持高精度公差，以保证均匀的电极力和焊接电流，才能使各焊点质量均匀一致。
（3）同时焊接多个焊点，需使用高极压力、高机械精度的大功率焊机，其加压机构应有较高的随动性。
（五）凸焊的注意事项
（1）在凸焊螺母时，若下电极定位、绝缘套销磨损严重应及时更换电极；
（2）对不同规格的凸焊螺母应选择相适应的电极，不得混用；
（3）焊接时保证工件放置平稳，与定位销配合良好；
（4）在生产中应注意防止电极侧面或焊钳与工件接触，以免产生分流，降低点焊质量。

第四节 CO2保护焊焊接工艺
（一）概述
利用二氧化碳（CO2）作保护气体的熔化极气体保护电弧焊为CO2气体保护焊，简称CO2 焊。是目前焊接黑色金属材料重要熔焊方法之一，在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊。
（二）CO2气体保护焊焊接工艺参数
CO2气体保护焊主要焊接工艺参数：电源极性、焊丝直径、焊接电流、电弧电压、气体流量、焊接速度、焊丝干伸长度、焊接回路电感等。
（1）电源极性：CO2气体保护焊一般采用直流反接法（DCRP）：焊件接负极，焊丝接正极。
（2）焊丝直径：焊丝直径有Φ0.8、Φ0.9、Φ1.0、Φ1.2、Φ1.4 、Φ1.6等等，公司常用的焊丝主要是Φ0.8、Φ1.0、Φ1.2的镀铜实芯焊丝。
（3）电弧电压：CO2气体保护焊中，选择电弧电压最为重要。在一定的焊丝直径及焊接电流（送丝速度）下，电弧电压过低，电弧引燃困难，焊接过程不稳定；电弧电压过高，则由短路过渡转变成大颗粒的长弧过渡焊接过程也不稳定，只有电弧电压与焊接电流匹配得较合适时，才能获得稳定的焊接过程，并且飞溅小，焊缝成型好。自由舰车型电压为18～25V。
（4）焊接电流：在焊接电流小于250A时为短路过渡，电弧电压按U=（0.04I+16）±2取；在焊接电流大于250A时为颗粒过渡，电弧电压按U=（0.04I+20）±2取。焊接电流与焊接电压匹配的经验公式：
当I=100A时，U=19V。I每增加20A，U增加1V。如I=200A，U=19+（200-100）*1/20=24（V）
自由舰车型的焊接电流为100～150A。
（5）气体流量：应根据焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径等来选择，细丝小规范短路过渡焊接时，气流量通常为（5～15）L/min.中等规范时大约为20L/min.自由舰车型的气体流量为（13～18）L/min。
（6）焊接速度：焊接速度增大，焊缝宽度降低，焊缝余高及熔深也有一定减少。焊接速度过快，会引起咬边；焊接速度过慢，易产生烧穿和焊缝组织粗大等缺陷。
（7）焊丝干伸长度：是指焊丝从导电嘴端部到工件的长度。焊丝干伸长度太长，气体保护效果差，中间焊丝被加热变红，挺度下降，焊丝爆断以致飞溅增大；焊丝干伸长度太短，熔池不易观察，焊接飞溅易堵住喷嘴，导致气体不流畅，而且焊丝易回烧，烧坏导电嘴。焊丝干伸长度一般按焊丝直径的10～15（K值）倍取，即L=（10～15）Φ。细焊丝（如ф0.8）选的K值偏大些，反之，则选的K值偏小些。但一般不宜超过15mm(Φ≤1.2mm的情况下)。
（8）二次回路电感：焊接直径较小时要求焊接回路电感较小，而焊接直径较大时要求焊接回路电感较大。
（三）常见CO2焊接操作方法

（四）左、右焊法焊接特点

左焊法
右焊法
熔深浅
熔深较深
焊宽较宽
焊宽较窄
余高较低
余高较高
焊道匀称
较难得到匀称的焊道
飞溅较大
飞溅较小
易见焊接线
焊接线不易观察到
电弧对焊道有预热作用
电弧对焊道基本没有预热作用
适宜于薄板焊接或
中厚板打底及盖面焊接
适宜于中厚板除打底
及盖面外的多层多道焊接

（五）常见CO2气体保护焊焊接接头型式

对接接头焊缝示意图

角接接头示意图
（六）CO2保护焊工艺特点
（1）CO2电弧的穿透力强，厚板焊接时可增加坡口的钝边，和减小坡口；焊接电流密度大（通常为100—300A/m㎡），故焊丝熔化率高；焊后一般不须清查，所以C02焊的生产率比焊条电弧焊高约1—3倍。
（2）纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡，实际上常用短路过渡和滴状过渡，加入混合汽体后才有可能获得射流过渡。
（3）采用短路过渡技术可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。因为电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且CO2气流对焊件起到一定冷却作用，故可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形。
（4）抗锈能力强，焊缝含氢量低，焊接低合金高强度钢时冷裂纹的倾向小。
（5）CO2气体价格便宜，焊前对焊件清理可从简，其焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊
的40%—50%。
（6）焊接过程中金属飞溅较多，特别是当焊接工艺参数匹配不当时，更为严重。
（7）电弧气氛有很强的氧化性，不能焊接易氧化的金属材料。抗风能力较弱、室外作业需有防风措施。
（8）焊接弧光较强，特别是大电流焊接时，要注意对操作人员防弧光辐射保护。
（七）CO2保护焊冶金特点
CO2焊接过程在冶金方面主要表现在CO2是一种氧化性气体，在高温时进行分解，具有强烈的氧化作用，把合金元素氧化烧损或造成气孔和飞溅。
（1）气孔问题
在熔池金属内部存在有溶解不了的或过饱和的气体，当这些气体来不及从熔池中逸出时，便随熔池的结晶凝固，而留在焊缝内形成气孔。
CO2焊时气流对焊缝有冷却作用，又无熔渣覆盖，故熔池冷却快。此外，所用的电流密度大，焊缝窄而深，气体逸出路程长，于是增加了产生气孔的可能性。
可能产生的气孔主要有三种：二氧化碳气孔、氢气孔和氮气孔。
产生CO2气孔的原因主要是焊丝中脱氧元素不足，使熔池中熔入较多的FeO，它和C发生强烈的碳还原反应，便产生CO2气体。因此，只要焊丝中有足够脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中C的含量，就能有效地防止CO2气孔。
产生N2气孔的原因主要是CO2保护不良或CO2纯度不高。只要加强CO2的保护和控制CO2的纯度，即可防止。造成保护效果不好的原因一般是过小的气体流量，喷嘴被堵塞、喷嘴距工件过大，电弧电压过高（即电弧过长），电弧不稳或作业区有风等。
产生H2气孔是由于在高温时熔入了大量H2，结晶过程中不能充分排出，而留在焊缝金属中。电弧区的H2主要来自焊丝、工件表面的油污和铁锈以及CO2气体中所含的水分，前者防止和消除，帮后者往往是引起H2气孔的主要原因，因此对CO2气体进行提纯与干燥是必要的，但因CO2会化合，故出现H2气孔的可能性相对较小，这就是被认为CO2焊是低氢焊接的方法。
（2）飞溅问题
金属飞溅是CO2焊接的主要问题，特别粗丝大电流焊接飞溅更为严重，有时飞溅损失达焊丝熔化的30%—40%。飞溅增加了焊丝及电能消耗，降低焊接生产率和增加焊接成本。飞溅金属粘以导电嘴和喷嘴内壁上，会造成送丝和送气不畅而影响电弧稳定和降低保护作用，恶化焊缝成形。粘到焊件表面上又增加焊后清理工序。
（八）引起金属飞溅的原因很多，大致有下列几个方面：
（1）由冶金反应引起。焊接过程中溶滴和熔池中的碳被氧化生成CO2气体，随着温度升高，CO2气体膨胀引起爆破，产生细颗粒飞溅。
（2）作用在焊丝末端电极斑点上的压力过大。当用直流正接长弧焊时，焊丝为阴极，受到电极斑点压力较大，焊丝末端易成粗大熔滴和被顶偏而产生非轴向过渡，从而出现大颗粒飞溅。
（3）由于熔滴过渡不正常而引起。在短路过渡时由于焊接电源的动特性选择与调节不当而引起金属飞溅。减小短路电流上升速度或减少短路峰值电流都可以减少飞溅。一般是在焊接回路内串入较大的不饱和直流电感即可减少飞溅。
（4）由于焊接工艺参数选择不当而引起。主要是因为电弧电压升高，电弧变长，易引起焊丝末端熔滴长大，产生无规则的晃动，而出现飞溅。
（九）减少飞溅的措施有：
（1）选用合适的焊丝材料或保护气体。例如选用含碳量低的焊丝，减少焊接过程中产生CO2气体；选用药芯焊丝，药芯中加入脱氧剂、稳弧剂及造渣剂等，造成气—渣联合保护；长弧焊时，加入Ar的混合气体保护，使过渡熔滴变细，甚至得到射流过渡，改善过渡特性。
（2）在短路过渡焊接时，合理选择焊接电源特性，并匹配合适的可调电感，以便当采用不同直径的焊丝时，能调得合适用短路电流增长速度。
（3）采用直流反接进行焊接。
（4）当采用不同熔滴过渡形式焊接时，要合理选择工艺参数，以获得最小的飞溅。
（十）正确使用CO2气体:
焊接用的 CO2气体纯度应为99.5%以上，氧的含量少于0.1%，水的含量少于0.1%；
CO2气体在瓶内为液体，每瓶可装入26公升左右，瓶内压力约为5~7MPa。由于液态CO2的沸点为-79℃，因此必须加热到常温下气化后方可供焊接使用。同时瓶内的气体压力是随外界的温度变化而变化的，所以使用时应注意以下事项:
（1）CO2气体的压力随外界的温度升高而增加，所以气瓶不能放在太阳下爆晒；
（2）气瓶不能放置于火炉等热源附近；
（3）当瓶内气体低于0.098MPa时不得继续使用，要重新充气；
（4）当CO2气体纯度偏低时，必须经过纯化处理，方法如下；
（5）排出水分: 将气瓶倒立静置1~2小时，然后打开阀门放出水分；
（6）排出空气:在使用前将气瓶阀门打开，放出空气约2~3分钟。

第五节 螺柱焊接工艺介绍

（一）定义：将金属螺柱或其他类似的紧固件焊于工件上的方法统称螺柱焊。
（二）分类：工业上应用广泛的有电弧螺柱焊和电容放电螺柱焊，本公司应用的是电容放电螺柱焊。
（三）电弧螺柱焊：属于电弧焊，焊接时，首先在螺柱与工件间引燃电弧，使螺柱端面与相应的工件表面加热到熔化状态，达到适宜温度时，将螺柱挤压到熔池中去，使两者熔合形成焊缝。
（四）电弧螺柱焊焊接过程：
（1）预压阶段：施加预压力使焊枪内弹簧压缩，螺柱端面紧贴工件表面。
（2）引弧阶段：螺柱提升，引燃电弧，清洁焊接区镀层及油污。
（3）熔化焊接阶段：在引弧阶段末期，通以更强的焊接电流，熔化螺柱端头和焊接区。
（4）螺柱下沉阶段：在焊接电弧按预定时间熄灭之前，电磁线圈去磁，弹簧推动螺柱端头栽入熔合区。
（5）冷却阶段：熔池冷却，焊接完成。
（五）螺柱焊设备：主机、螺柱分配器、焊枪、各种缆线、螺柱输送软管
主机：电弧螺柱焊要求使用直流电源，以便得到稳定的电弧，焊接黑色金属时采用直流正接。电源要求：高空载电压（70～100）V；陡降外特性；；输出电流能迅速达到设定值；能在短时间内输出大电流。
（六）焊接工艺参数：包括机械参数和焊接参数，机械参数指的是螺柱型式、螺柱吹送、装载时间； 焊接参数包括引弧电流、引弧时间、焊接电流、焊接时间、电弧电压。
（七）螺柱焊枪：其功能主要是夹紧螺柱、输电并直接施焊。
手工螺柱焊枪焊前需作如下调整：
（1）检查焊枪的各个连接接头是否完好；
（2）调整螺柱的提升高度；
（3）调整焊枪的垂直度；
（4）调整螺柱下沉时间；
总之，输入足够的焊接能量是保证获得优质螺柱焊接头的基本要求，输入焊接区域的总能量与焊接电流、焊接时间和电弧电压有关，焊接电弧电压取决 于电弧长度或螺柱提升高度，一旦调整好，电弧电压就基本不变，一般根据所焊螺柱的端面尺寸来选择焊接电流和焊接时间，焊接电流和焊接时间组合有一定的灵活性，但对于每种尺寸的螺柱，获得合格焊接接头的电流、时间范围是一定的。

（八）螺柱焊焊接工艺参数（TUCKER公司推荐）
类 别
参 数
ф5数型螺柱
M6公制螺柱
SWB10T型螺柱
SWB303接地螺柱
裸板
镀层板
裸板
镀层板
裸板
镀层板
裸板
镀层板
装载时间tc(ms)
100
100
100
100
400∽500
400∽500
100
100
吹气时间ts(ms)
900
900
900
900
400∽500
400∽500
1000
1000
引弧电流IA(A)
30
30
30
30
30
30
30
30
引弧时间tp(ms)
40
60
40
60
40
60
40
60
焊接电流Is(A)
500±50
500±50
600±50
600±50
300±