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焊接技术在承载式车身修复中的应用

2018-08-21 13:11:00
陆启蒙
原创
1749

汽车车身是驾驶员的工作场所,也是容纳乘客和货物的场所。随着新技术、新工艺、新材料的开发与研究,汽车车身正朝着更安全、节油、舒适、耐用的方向进一步发展,与之相适应,车身修理中的 焊接方法也发生了变化。

1车身的分类
按受力情况汽车车身可分为非承载式、承载式和半承载式三类。

1.1 非承载式车身传统的非承载式车身结构是把装饰性的钢质车身安装在结构钢制成的车架上,主要用于大载重量的货车、中大型客车以及对车架刚度要求很高的车辆,如越野车等。这种车身具有很强的承载能力和抗扭刚度,结构简单,开发容易,生产工艺的要求较低。但钢制大梁质量沉重,车架占去全车总重的相当部分;粗壮的大梁纵贯全车,影响整车的布局和空间利用率,大梁的厚度使安装在其上的坐厢和货厢的地台升高,使整车重心偏高等。非承载式车身的汽车采用的钢板材料主要是低碳钢,塑性好、便于加工,可焊性较好,焊接中加热再冷却,对强度的影响不大;为了达到设计的车身强度,车身板件一般较厚;通常是用氧-乙炔气体 焊枪切割或焊。

1.2 半承载式车身车身与车架采用焊接、铆接或者 螺柱焊机,载荷主要由车架承受,车身也承受一部分。这种车身的优点是可以减少非承载式车身相对于车架位移时发出的噪声而设计的,但是由于质量大现在很少采用。

1.3 承载式车身为适应汽车燃油经济性、环保性的需求,1940年前后出现了无梁结构汽车车身,也即承载式车身,发动机、悬架等直接安装在车身上,车身承受所有的载荷,充当车架。承载式车身由钢(较先进的是铝)经冲压、焊接而成。成型的车架是个带有坐舱、发动机舱和底板的骨架。这种车身是目前轿车的主流,在大中型客车上也得到了广泛应用。与传统的非承载式车身相比,这种车身的优点体现在以下几个方面:

①质量小。由于车身采用薄钢板冲压成型的构件组焊而成,因而质量小、刚性好、抗变扭能力强。

②生产性好。采用点焊和多工位自动焊接等先进的生产方式,使车身组焊后的整体变形小,生产效率高,质量保障性好。

③安全性好。重心低且能均匀承受载荷并加以扩散,对冲击能量的吸收性能好。

作为整个车体的承载结构,它对操纵性能、行驶性能与舒适性都有着决定性的影响,而且所用材料也有明显不同。在承载式车身构件中使用量超过70%的高强度钢(HSS)和超高强度钢(UHSS),大量的加热会导致其强度下降或者被破坏,故氧-乙炔焊和焊条 电弧焊禁止用于承载式车身的修复。

2承载式车身的焊接修复方法

气体保护焊主要有惰性气体保护焊、活性气体保护焊两类。对于车身高强度低碳薄钢板,目前熔化极惰性气体保护焊(MIG)是最好的一种焊接方法,但因其设备价格和使用成本太高,在一般修理厂中并不多用;而 钨极惰性气体保护焊(TIG)一般用于修理汽车发动机的燃烧室和活塞头,很少用于车身修理;由于活性气体保护焊(MAG)和熔化极惰性气体保护焊(MIG)焊接效果相近,且设备和使用成本相对较低,故实际应用非常广泛;而在车身制造中被大量应用的 电阻点焊,现在承载式车身修复中应用也十分普遍。

2.1 活性气体保护焊

①焊机的选用。应选用车身专用焊机,因为厚度1.0mm左右的承载式车身板件,焊接时要求电流小而平稳,否则容易焊穿。而非车身专用焊机,随着电网电压的变化,焊接时电流不稳定,对薄板的焊接不利。

②焊材的选用。应使用牌号为AWS-ER70S-6、直径0.6mm的车身焊接专用焊丝。因为焊接薄板时,为了保证焊缝成形和不熔穿,应降低焊接电流,为保证小电流的焊接过程稳定,则要采用细焊丝。而直径0.8mm的焊丝只适合焊接厚度为1.5~2.5mm的钢板,并不适合承载式车身厚度1.0mm左右的板件。

③保护气体的选用。保护气体应选用氩气(75%)和二氧化碳(25%)的混合气,电弧燃烧稳定,飞溅小,又具有氧化性,克服了氩气焊接时表面张力大,液体金属粘稠,斑点易飘移等问题,同时对焊缝蘑菇形熔深有所改善,车身板件焊接时实用效果较好。而100%的二氧化碳作为保护气体,焊接时会产生较大的熔深,容易导致薄板件焊穿。

④焊接方法。车身焊接时每个板件所要求的焊接方法各有不同,常用的有对接焊、搭接焊和塞焊,应按照 汽车制造厂维修手册作业;采用分段焊接,使每条焊缝都充分冷却,从而防止板件变形。

2.2 电阻点焊电阻点焊是通过低压电流流过夹紧在一起的两块金属产生电阻热,局部熔化并施加压力使之焊接在一起的焊接方法。点焊非常适合薄钢板的搭接焊,它是承载式车身制造中最常见的一种焊接方法。对于超高强度钢,由于气体保护焊的焊接热量会破坏超高强度钢的内部结构,使其强度降低,所以只能采用电阻点焊来修理。

2.2.1 电阻点焊的优点

①焊接成本低,不需要焊丝、焊条、保护气,无焊接金属需要打磨。

②清洁,不产生烟雾。

③焊接部位灵活,且适合镀锌板的焊接。

④焊接质量高、速度快,在一秒内便可焊接高强度钢、高强度低合金钢或低碳钢工件,焊接热量仅为气体保护焊的一半,受热范围小,工件不易变形。
2.2.2 电阻点焊的操作要点

①焊件的表面处理。由于焊件上的灰尘、油漆、油污及锈迹等会减小焊接电流,影响焊接强度,所以焊接前必须将这些杂物从焊件表面清除干净。

②调整电极臂。电极臂的长度应尽量调的短一点,以使焊接压力最大,应将电极臂和电极头固定好,以免焊接过程中松动。电极头与板件表面应保持垂直,否则焊接电流减弱,焊接强度不够。

③焊接。按焊接规范选定有关参数和电极,确定焊件的相互位置并用大力钳等专用工具夹紧后,即可按计划分布的焊点施焊,焊点要比制造厂的焊点数多30%,且不能在原焊点上进行焊接。对于手提式 点焊机,在连续焊接5~6个焊点后应停止一下,以冷却焊机。正常使用过程中,电极会发生烧灼和积垢使电阻增大,通过焊件的电流就会减少,焊点的熔深变浅,导致焊点强度不够。当焊接过程中发现电极头发红或飞溅增多,应及时用专用电极修整器或电极修磨器将电极端头修磨好。一般的电阻点焊机的焊接电流能够达到6000A左右,对于车身上一般的板件都能焊接。但是焊镀锌钢板时的焊接电流比无镀锌层低碳钢板增大约50%,镀层越厚,越不均匀,所需电流越大,对于一些超高强度钢,焊接电流可能要达到9000A以上,否则焊点不能保证足够的强度。

④焊点的检验。凭外观检查来判断其焊接质量,如图1所示。图1a:检查压痕深度不得大于板厚的1/2,当两板件厚度不一致时,以薄板尺寸为准;图1b:焊件表面不得有较为明显的针孔;图1c:焊件表面不用有明显的焊接飞溅物,如属于车身蒙皮、外板等覆盖件,戴手套抹拭不得挂丝。破坏性试验对焊件焊接质量进行检查,可参照图2所示的方法拆解。根据断口的清晰与否,直观地判断点焊质量的好坏。也可用图3所示的扁口錾,沿焊件接缝楔入板间离焊点7~10mm处,打进深度以观察到熔核形状时为止(不得超过30mm),确认焊点无脱开后抽出扁口錾并将检验处修平。

3结束语

焊接技术在车身修复中起着举足轻重的作用,活性气体保护焊(25%CO2+75%Ar)和电阻焊联合应用,能够相互弥补不足,提高焊接质量和速度,具有很大的使用价值。

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