1、 电弧焊基础大作业非熔化极气体保护焊姓名： 刘家彩 班级： 成型 101 成绩： 非熔化极气体保护焊在汽车行业中的应用一、汽车行业使用的材料现状、用途和典型产品汽车行业的材料，通常按照材料的成分，将汽车材料分为金属材料和非金属材料两大类。随着汽车技术的发展，未来汽车材料除金属材料、非金属材料外，复合材料和纳米材料也将获得广泛应用。新型结构材料1 高强度钢板从前的高强度钢板，拉延强度虽高于低碳钢板，但延伸率只有后者的 50，故只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达 420N/mm2，是普通低碳钢板的 23 倍，深拉
2、延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。2 铝合金铝合金已成为仅次于钢材的汽车用金属材料，能够为汽车提供各种铝合金铸件、冲压结构件和拉制的铝型材。铝合金主要用于制造发动机缸体、活塞、进气支管、气缸盖、变速器壳体、矫车的骨架、车身、座椅支架、车轮等部件。 3.镁合金和钛合金镁的密度为 1.8g/cm3，仅为钢材密度的 35，铝材密度的 66。此外它的比强度、比刚度高，阻尼性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在汽车工业中得到了广泛的应用。铸造镁合金的车门由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、内板组成。随着压铸技术的进步，已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件，如前
3、、后挡板、仪表盘、方向盘等。4.泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特点是密度小，仅为 0.40.7gcm3，弹性好，当受力压缩变形后，可凭自身的弹性恢复原料形状。泡沫合金板种类繁多，除了泡沫铝合金板外，还有泡沫锌合金、泡沫锡合金、泡沫钢等，可根据不同的需要进行选择。由于泡沫合金板的特殊性能，特别是出众的低密度、良好的隔热吸振性能，深受汽车制造商的青睐。目前，用泡沫铝合金5.蜂窝夹芯复合板蜂窝夹芯复合板是两层薄面板中间夹一层厚而极轻的蜂窝组成。根据夹芯材料的不同，可分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等；面板可以采用玻璃钢、塑料、铝板和钢板等材料。由于蜂窝夹芯复合板具有轻质、
4、比强度和比刚度高、抗振、隔热、隔音和阻燃等特点，故在汽车车身上获得较多应用，如车身外板、车门、车架、保险杠、座椅框架等。英国发明了一种以聚丙烯作芯，钢板为面板的薄夹层板用以替代钢制车身外板，使零件质量减轻了 50%60%，且易于冲压成型。制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。6.工程塑料与通用塑料相比，工程塑料具有优良的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等特点，且比要取代的金属材料轻、成型时能耗少。工程塑料用于汽车可实现轻量化和节能，且可回收和循环利用。目前六大类的塑料：PP、PUR 、PVC、ABS、PA和 PE 在汽车上得到广泛的应用，通常用于制造车身覆盖件、车门门褴、车
5、身内外装饰件和水箱面罩、保险杠和车轮护罩等。 7.高强度纤维复合材料复合材料是一种多相材料，是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成。目前玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已经获得成功的应用。玻璃纤维增强树脂复合材料耐腐蚀、绝缘性好，特别是有良好的可塑性，对模具要求较低，对制造车身大型覆盖件的模具加工工艺较简易，生产周期短，成本较低。在矫车和客车上，采用玻璃纤维增强树脂复合材料制造的矫车车身覆盖件、客车前后围覆盖件和货车驾驶室等零部件。8.陶瓷材料由于陶瓷本身具有的特殊力学性能以及对热、电、光等的物理性能，陶瓷材料特别是特种陶瓷在汽车上的应用日益受到人们的重视。我
6、国已成功研制钛酸铝陶瓷-铝合金复合排气管、氮化硅陶瓷柴油机涡轮增压转子和球轴承等汽车部件。二、采用非熔化极气体保护焊焊接典型结构产品的现状2.1 铝合金缸体、缸盖、变速箱壳体在生产实践中，铝合金部件 TIG 焊一般都采用交流电源。用纯氩气或富氩 （10%或更多）的氩氦混合气体作保护气体时，使用交流电源，表面氧化物可由电弧的作用将其去除。但是使用含氦量为 90%或更高的氩氦混合气体时，电弧对氧化物的去除作用减少，这主要是因为氦气比氩气轻得多的缘故。为此采用纯氦气和富氦的氩氦混合气体保护时，很少使用交流焊接，而一般采用直流正接电源 3。铝及铝合金焊前清理氧化膜要求非常严格，通常分为化学清理和机械清
7、理。化学清理用于焊丝和形状复杂或小的工件，而机械清理常用在工件尺寸较大、多层焊时。PAW 焊焊接铝合金时，采用直流反或交流以钨极作为电极，铝及铝合金交流等离子弧焊接多采用矩形交流焊接电源，用氩气作为等离子气和保护气体，对于纯铝和防锈铝，采用等离子弧焊接，其焊接性良好。硬铝的弧焊接性尚可。2.2 A-TIG 焊焊接不锈钢保险杠、后挡板、发动机支架在焊接不锈钢部件时，经常采 A-TIG 焊接。A2TIG 焊接是在 TIG 焊接中采用活化剂来增加焊缝熔深的一种新型高效的焊接方法。与 TIG 焊相比 A2TIG 焊接具有焊接效率高、 焊缝质量良好、 操作方便、 成本低廉等显著优点。A2TIG 焊接前需
8、在待焊区域涂敷专用的活化剂 ,不开坡口 ,进行直边对接 ,焊接时不加焊丝。对于中厚板(310mm)如果满足装配精度要求时 ,可实现单面焊双面成形。2.3 镁合金底盘零件镁及其合金在没有隔绝氧的条件下焊接时易燃烧, 熔焊时需要用惰性气体或焊剂保护, 但目前还没有有效的镁合金焊剂, 而且焊剂也不能保护热影响区, 目前镁合金的钨极氩弧焊成为镁合金焊接最常用的方法 4。三、采用非熔化极气体保护焊在焊接产品时可能出现的问题及解决办法；3.1 铝合金部件的 TIG焊1 气孔产生原因：氩气纯度低、含水分或漏气等；焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净或清理后在污染；焊接电流和焊素过大；保护气流控制不当，电弧不稳定
9、或电弧电压过大；钨极伸出过长等。防止措施：确保氩气的纯度达到要求，并选择合适的气体流量；焊前认真清理焊丝和焊件，清理后及时焊接；调整好钨极伸出长度；正确选择合理的工艺参数。2 裂纹产生原因：焊丝合金成分选择不当；焊缝中 Si、Mn 等元素含量偏高，会引发热影响区液化裂纹；焊接结构设计不合理，受热过于集中或温度过高，造成接头应力过大；高温停留时间长，组织过热；弧坑没填满，出现弧坑列文等。防止措施：正确选择成分与母材匹配的焊丝；正确设计焊接结构，合理布置焊缝，使焊缝尽量避开应力集中处，并选择合适的焊接顺序，减少焊接电流或适当增加焊接速度。3 未焊透产生原因：焊接速度过快，弧长过大，焊件间隙、坡口角
10、度、焊接电流均过小，钝边过大：工件坡口边缘的毛刺、底边的污垢焊前没有除净；焊炬与焊丝的倾角不正确。防止措施：正确选择间隙、钝边、坡口角度和焊接工艺参数；加强氧化膜、熔剂、熔渣和油污的清理；提高工艺水平。焊缝夹钨产生原因：接触引弧所致；钨极末端形状与焊接电流选择不合理，焊接过程中尖端脱落；焊丝触及到热钨尖端；错用氧化性气体等。防止措施：采用高频高压脉冲引弧；根据电流波形选用合理的钨极尖端形状；减小焊接电流，增加钨极直径，缩短钨极伸出长度；更换惰性气体；提高操作技能，避免焊丝与钨极接触。咬边产生原因：焊接电流太大，电弧电压太高，焊炬摆幅不均匀，填丝太少，焊接速度过快。防止措施：减小焊接电流和焊接电
11、压，保持焊炬摆幅均匀，适当增加送丝速度。3.2 不锈钢部件进行奥氏体不锈钢的焊接时,由于热导率低，线膨胀系数大，容易造成焊缝过热和较大的焊接变形，尤其在中厚板的多层多道焊的情况下通常因对焊缝的反复加热而出现焊缝晶间腐蚀 5。而采用 A-TIG 焊，由于其电弧能量集中，可以对中厚板进行小线能焊接，从而缩短焊缝高温停留时间，减少对焊缝的热输入量。可以解决奥氏体不锈钢焊接中存在的焊缝容易过热以及焊接变形较大的问题，同时还可以提高焊缝的耐腐蚀性能，充分发挥奥氏体不锈钢的耐蚀特性。由于 A-TIG 焊接技术在焊接时不开坡口，不填加焊丝，要实现单面焊双面成形，对焊接装配精度要求很高，这就对工件加工状态、精
12、度以及焊接工装提出了很高的要求。为了使 A-TIG 焊接技术能在科研生产中发挥更大的作用，还需要在今后的工作中对现有的配套加工工艺进行改进，逐步完善该技术应用中的各种条件，以期该技术早日在实际生产中得以成熟的应用。3.3镁合金部件镁合金焊完后往往存在一定缺陷，常见的缺陷有气孔、夹杂和裂纹。一个大的工件由于一、两点个别缺陷焊补不好而报废，造成不必要的损失，所以焊补是镁合金焊接中一项很重要的工作 6。四、非熔化极气体保护焊在汽车行业应用前景展望中国目前的制造业针对厚 38mm 材料的焊接，仍处于一个发展不平衡状态， 75%的企业设备及工艺技术落后，仍采用传统的焊条电弧焊或手工 TIG 焊工艺，该工
13、艺存在工作效率低、质量不稳定、制造成本高、焊后打磨及变形大等缺点，因而无法参与国际竞争。而或相当少的一部分企业采用了自动焊工艺，如自动 TIG、MIG、等离子弧焊接工艺，极大地提升了焊接质量。特别是在国内不锈钢焊管行业，自 20 世纪 80 年代就开始使用等离子弧焊接工艺，针对厚 38mm 不锈钢可以不开坡口，一次焊透，少了多道工序，节约了制造成本。因而在国内相关行业加大推广新型高效的等离子弧焊工艺及设备，具有重要的实用价值。汽车技术向着节能、安全、环保的方向发展，凡是对汽车的动力性、经济性、可靠性、耐久性、操纵稳定性、安全性、低排放等方面有利的焊接技术都将有广泛的应用空间。手工 TIG 焊的
14、使用将会越来越少，而自动化 TIG 焊和 PAW 焊将会得到大幅推广。参考文献1 冯美斌. 轻量化: 汽车材料技术发展主导方向. 中国冶金报,2004,12(04):第 007 版.2 张继魁，王保忠，董伦. 从 2004 汽车材料年会看汽车材料的发展 . 重型汽车,2004,6:22-23.3 殷春喜，黄军庆，熊震东，贾翠催. 铝及铝合金 TIG 焊接特性. 热加工工艺，2011,129-130.4 Kazuhiro N.Weldability of magnesium alloy J.Joumal of Light Metal Welding & Construction, 2001(12): 26- 35.5 张其枢. 不锈钢焊接M .机械工业出版社 ,2000 ,3.6 李日娟，郝宁宁. 镁合金 TIG 焊工艺.电焊机.2007.2:73.
