一、汽车工业所用的焊接方法及零部件的应用情况
汽车制造业是焊接应用面最广的行业之一,所用的焊接方法也种类繁多,其应用情况如下:
1.电阻焊
(1)点焊 主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。
(2)多点焊 用于车身底板、载货车车厢、车门、发动机盖和行李箱盖等。
(3)凸焊及滚凸焊 用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等。
(4)缝焊 用于车身顶盖雨檐、减震器封头、油箱、消声器和机油盘等。
(5)对焊 用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。
2.电弧焊
(1)CO2保护焊 用于车箱、后桥、车架、减震器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸和千斤顶等的焊接。
(2)氩弧焊 用于机油盘、铝合金零部件的焊接和补焊。
(3)焊条电弧焊 用于厚板零部件如支架、备胎架、车架等。
(4)埋弧焊 用于半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等。
3.特种焊
(1)摩擦焊 用于汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆和随车工具等。
(2)电子束焊 用于齿轮、后桥等。
(3)激光焊割 用于车身底板、齿轮、零件下料及修边等。
4.氧乙炔焊
用于车身总成的补焊。
5.钎焊
用于散热器、铜和钢件、硬质合金的焊接。
二、汽车工业中焊接新技术的应用
现今,汽车工业中的先进焊接技术很多,这里只列举出与车身焊接相关的焊接新技术。
1.电阻焊的节能及控制技术
(1)联体悬挂式点焊机 汽车工业中应用最多的是悬挂式点焊机,一个车间往往是几十或上百台,其容量大多在100kVA以上,在汽车薄板的焊接中得到了广泛的应用。
(2)电阻焊机 目前电阻焊机大量使用交流50Hz的单相交流电源,容量大、功率因数低 。发展三相低频电阻焊机、三相次级整流接触焊机(已在普通型点焊机、缝焊机、凸焊机中应用)和IGBT逆变电阻焊机,可以解决电网不平衡和提高功率因数(可达09以上)的问题。 同时还可进一步节约电能,利于实现参数的微机控制,可更好地适用于焊接铝合金、不锈钢及其他难焊金属的焊接。另外还可进一步减轻设备重量。
(3)电阻焊的控制 西南交通大学针对一工厂铝合金车圈对焊研制成车圈焊接PLC(可编程控制器)智能控制器,对原机进行了改造,解决了铝合金车圈的焊接质量问题,提高了焊接生产率。后又同一工厂研制了PLC缝焊控制器,解决了对一般清理要求制件的缝焊问题。通过这两项控制器的研制,证明了PLC比单片微机控制器抗干扰能力强,可靠性高;比工控机控制器体积小、成本低,使用通用的单相工频交流电阻焊机完成了高难度的对焊及缝焊工作。
2.气体保护焊接技术
(1)表面张力过渡的波形控制法 方法的关键是用2个电流脉冲完成1个熔滴过渡,第1个电流脉冲形成熔滴并使之长大,直至熔滴与工件短路;第2个电流脉冲是1个短时窄脉冲并不断检测其di/dt,同时控制电流脉冲值,以产生适当的电磁收缩力,使熔滴颈部收缩变细,最后靠熔池表面张力拉断,完成1个熔滴过渡而不产生飞溅。
(2)逆变电源波形控制 利用逆变电源良好的动特性和灵活的可控性,采用波形控制,在短路阶段初期抑制电流上升,以减少电磁力在刚形成小桥时熔滴过渡的阻碍和爆断,减少大颗粒飞溅,并利于熔滴在熔池摊开;当熔滴在熔池摊开后,使电流迅速上升,以加速形成缩颈,以后再慢速上升到一较低峰值,使小桥爆断时飞溅减少。
(3)氩弧焊新技术 氩弧焊有非熔化极(TIG)和熔化极(MIG)两种,均用于汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为了改善CO2气体保护焊的成形和减少飞溅,采用加入80%或20%Ar的混合气体保护焊。
3.高能束热源焊接及加工技术
高能束热源是指能量密度已大于5×108W/m2的热源(电子束、离子束和激光),在汽车工业中均有应用,目前国外发展的新技术有:
(1)激光和电弧复合加热焊接 激光焊接可焊出窄而深的焊缝,电弧焊接可焊出宽而浅的焊缝;前者投资大,后者成本低,两者特性组合,会大大提高焊接效率。激光和电弧复合加热焊接的焊炬设计特别重要,两热源的夹角要尽可能小,焊炬也设计成激光+双电弧电源。
该方法已在4~8mm厚的钢结构中使用,正拟用于更薄的汽车部件生产和铝合金焊接中。激光除了在焊接及精密切割中应用外,还在摩擦面形成储油细花纹或重熔复合层,以提高耐磨性方面应用。
(2)等离子体的应用 氩气保护的等离子焊接切割早已在各行业应用,主要用于合金钢和有色金属加工。目前空气等离子切割已普遍应用于一般钢铁和有色金属的切割,国内铁路客车厂引进了水下等离子切割,以减少变形和提高精度。发动机气阀体早已采用填充圈等离子焊接。近十几年来粉末等离子堆焊有很大发展,可进行小熔合比的薄层料精细堆焊,能堆焊各种特种合金表面。
三、汽车工业中焊接新材料的发展趋势
随着轿车发展的日趋紧凑小型化、轻量化、新材料的应用使轿车材料构成发生了明显改变,未来轿车车身材料仍以钢板为主,为使钢板厚度减薄,将广泛采用高强度钢板。同时为了提高车身的防腐蚀性能,世界上不少汽车厂家在轿车生产中大量应用了镀锌钢板。另外,还使用铝合金、塑料及陶瓷等材料。据有关专家预测,到本世纪末并不会在大批量轿车生产中出现全铝车身或全塑车身。
1.镀锌钢板
在美国焊接学会分会的会议上讨论汽车工业中应用的金属板焊接问题时,有关专家指出,焊接镀锌钢板最有前途的方法是激光焊接。但是由于该过程现在自动化程度还不够,必须完善汽车工业中广泛应用的接触点焊方法。这种方法的主要缺点是在焊件与电极接触中锌的大量过渡而使电极烧损较快。故建议使用Al2O3弥散微粒强化的Cu-Zn和Cu-Cr合金制造的电极,可在最小电抗下焊接,以保证获得最小的焊接接头尺寸。
2.高强度钢板
为了实现汽车的轻量化,提高汽车安全性能,高强度钢板在汽车中的应用正在逐年增加,现今出现了新一代的高强度钢板材料——超细晶粒钢。该钢种主要指在经济指标进一步提高的基础上,钢铁材料的强度、韧性比现有的钢材提高一倍。新一代超细晶粒钢在组织结构上具有超细晶粒、高洁净度、高均匀度的特性。
当前用于研究的新一代超细晶粒钢主要有400MPa级和800MPa级两种。
在对新一代钢铁的研究上,我国与国际水平并没有什么差距,几乎是同时起步,同日、韩两国共处世界的领先地位。但是由于出现的时间较短,所以参与研究的单位也并不很多,主要是以钢铁研究总院和清华大学机械系为主。在对超细晶粒钢的焊接技术进行一定的研究后,取得了一些先进成果。
3.铝合金
铝合金具有重量轻、强度高及抗腐蚀等优点,是优良的建筑材料,汽车工业中也逐渐在使用铝合金材料的零部件。铝合金焊接有五个主要的特点:
(1)铝合金表面有一层致密的氧化薄膜(熔点约2050℃),焊接时如未能将其清除,将会影响基本金属的熔化质量,形成夹杂等质量问题。
(2)热导率大(约为钢的4倍),导电性好,焊接时若要达到与钢相同的焊速,则焊接热输入要比焊钢时大2~4倍。
(3)线膨胀系数大,焊件有产生较大的热应力、变形及裂纹的倾向。
(4)易出现气孔。
(5)铝合金焊接接头的强度降低。
铝合金焊接的这些特点,正是我们在研制焊接设备和焊接工艺时应认真对待的问题,只有这样才能开发出适合铝合金焊接的设备、材料和焊接工艺。
四、汽车工业焊接的总体发展趋势
1发展自动化柔性生产系统
纵观整个汽车工业的焊接现状,不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为:发展自动化柔性生产系统。而工业机器人,因集自动化生产和灵活性生产特点于一身,故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面,主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。
焊接生产线要高度自动化,广泛采用6自由度的机器人,且机器人具有焊钳储存库,可根据焊装部位的不同要求或焊装产品的变更,自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。
2发展轻便组合式智能自动焊机
国内汽车焊接水平与国外相比差距很大。近年来,国内的汽车制造厂都非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上。各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制,自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人61台进行,机器人驱动由微机控制,数字和文字显示,磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹,具有很高的焊接自动化水平,既改善了工作条件,提高了产品质量和生产率,又降低材料消耗。
类似的高水平的生产线,在上海、武汉等地都有合资及引进,包括了德国、美国、法国和日本的先进汽车制造技术。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要,我们必须坚持技术创新,大力加速发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备,发展应用机器人技术,发展轻便灵巧的智能设备,建立高效经济的焊接自动化系统,必须用计算机及信息技术改造传统产业,提高档次。
相信,在不久的将来,通过我们的共同努力,国内汽车行业的焊接技术会逐步缩短与国外先进焊装技术水平的差距----
[转载]表面处理钢板的现状与未来 (钢铁专家 董志洪)
钢铁材料有很多优点,在国民经济各部门中广泛应用,至今仍没有其他材料可以完全替代钢材,其仍然是21世纪的主要结构用材。
但是,钢铁材料也存在一个最大缺点——极易腐蚀.每年,世界金属因腐蚀要造成的损失大约占钢产量的5%~10%。
为减少因腐蚀造成的钢材损失,近百年来,世界科学家进行了大量的研究和实验,找到了不少减缓钢材腐蚀的办法。通过对各种方法的技术经济对比后,发现采用钢材表面进行防腐处理是防止钢材腐蚀最有效最经济的办法。这一方法几十年来获得广泛应用。发展最快的钢材表面处理技术主要有:热镀锌、电镀锌、镀锡、镀铝、镀铅、镀铬、镀铜、彩涂、渗碳、渗氮、渗铌等技术。随着家电、汽车、建筑、造船等行业的发展,对钢材的表面处理技术要求越来越高,不仅要求钢材具有良好的防腐性能,而且要求钢材具有良好的加工成型性能和装饰性能。在社会商品需求向高级和多样化发展的今天,表面处理钢板的花色品种在不断发展。据统计,在发达国家中,表面处理钢板的产量占薄板的产量从过去的20%上升到32%左右,近年来还有增加的趋势。表面处理钢板技术和产量的大国是日本和美国。
一、表面处理钢板的种类
表面处理钢板根据工艺可以分成九类:
1.镀锌板
镀锌板又可分成:热镀锌板、电镀锌板——耐指纹板和高耐腐蚀板、合金化热镀锌板、合金化电镀锌板。2.镀铝板 3.热镀铅锡合金板 4.镀锡板 5.镀铬板 6.镀铜板 7.涂层板——彩色涂层板及可焊涂层钢板 8.渗铌钢板 9.渗钛钢板
二、各种表面处理钢板的特点和使用范围
1.热镀锌钢板
根据镀层表面情况,热镀锌板分为规则锌花与小锌花或无锌花两种。热镀锌钢板的耐腐蚀性与锌层厚度成正比。根据用户需要,锌层可以是单面或双面,锌层厚度在60—370g/m2或更厚,最厚的锌镀层可达900g/m2。镀锌钢板厚度通常在0.23~6毫米。热镀锌钢板具有很好的耐腐蚀性能,广泛应用在家电面板、汽车的内外板和建筑装修等各行业。
2.热镀锌铁钢板(GALVANNEALED)
其锌铁镀层厚度在30~60g/m2,钢板厚度在0.35~6毫米。这种钢板的特点是涂色耐腐蚀性、焊接性好,适合用于涂色用途。常用于家电外板、音响外壳、建筑的门窗和汽车的内外板等。
3.镀锌铝合金板(SUPERZINC)
其锌铝镀层厚度在45~150g/m2,钢板厚度在0.25—2.3毫米。其特点是耐腐蚀性比普通热镀锌板要好1—4倍。主要用在建筑上,制作屋顶门窗等。
4.特殊镀锌铝合金板(SPECIAL MOTORCAR)
其镀层一面是镀锌,另一面是镀锌铝,镀层厚度分别为60—150及30g/m2,钢板厚度为0.6~1.4毫米,主要用于制造汽车的内外板。
5.镀铝钢板(ALSHEET)
其镀层为硅铝合金,厚度为20~75g/m2,钢板厚度是 0.3~2.5毫米。其特点是耐热性、耐腐蚀性好,主要用于制作微波炉、加热器的门板和汽车尾气的散热器等。
6.镀铅锡钢板
其镀层为铅锡合金,厚度38~75g/m2,钢板厚度0.4—2.0毫米。主要用于制作音响设备和汽车的油箱。
7.电镀锌钢板
其锌镀层厚度10—50g/m2,镀层可分为单面和双面。钢板厚度0.4~4.5毫米。其特点是加工性能好,广泛应用在家电和汽车领域。
8.磷酸盐处理电镀锌板
这种板是普通电镀锌板经磷酸盐处理后,具有良好油漆性良好。其镀层厚度为3—50g/m2,钢板厚度0.4~4.5毫米。主要制作家电的外板和建筑门窗等。
9.电镀锌镍合金钢板
这种钢板分为单面和双面镀两种。镀层为锌镍合金,厚度10—30g/m2,钢板厚度0.4—2.3毫米。其特点是耐腐蚀性好。主要用于家电和汽车制造。
10.电镀锌铁合金钢板
其镀层为锌铁合金,厚度3.5—20g/m2,钢板厚度0. 4~2.3毫米。其特点是油漆性好。主要用于制作汽车外板。
11.耐指纹钢板(UF)
耐指纹钢板是以电镀锌钢板或电镀锌镍合金钢板为基板,经过路酸盐处理后,是其具有耐指纹分泌汗液的腐蚀能力。主要用于制作计算机外壳等。
12.涂色镀锌钢板(ZINCROMETAL)
其涂层为单层。涂料为路酸盐和锌粉,涂层厚度为350g/m2+15μ,钢板厚度0.55—1.6毫米。其特点是加工性和耐腐蚀性好,用于制作汽车内外板。
13.涂色镀锌镍合金钢板(WELCOTE-N)
其是以镀锌镍合金钢板为基板,再涂上一层特殊涂料,其涂层厚度为10μ+15g/m2,钢板厚度0.5—1.6毫米。其具有良好的耐可塑性、焊接性,用于汽车内外板。
14.彩涂钢板
其是以镀锌板为基板,在其表面涂上彩色涂料或粘上彩色薄膜制成。一般分为彩色镀锌钢板、图案涂层钢板、隔热镀锌钢板等。彩色钢板所用涂料有如下数种:乙烯基—醇酸、有机溶胶、硅烷聚脂、PVF、PVC等。其涂层厚度为20~90g/m2,涂层可为单层和双层。钢板厚度0.25—1.6毫米。彩涂板广泛用于家电、建筑、家具和汽车的装饰。
15.隔热彩涂镀锌钢板
采用粘合剂或热融法往镀锌板、彩涂板上粘以泡沫聚胺脂层或聚乙稀层,使钢板具有隔热性。这种钢板具有隔热性、吸音性和防结露性,是居室内装修的理想材料。
16.镀铜钢板
17.渗铌(钛)钢板
三、表面涂层钢板的基板
表面涂层钢板的质量好坏,除与工艺设备有关外,很重要的是所选择合适的基板质量。
热镀锌钢板的基板:根据所要生产的热镀锌钢板的品种涂镀层结构的不同,可采用不同基板。一般质量要求高的均采用冷轧原板为基板,根据不同用处,分别选择深冲用、结构用或一般用的冷轧原板。所选冷轧原板的厚度深冲用在0.4~2.3毫米、强度在270N/mm2以上;结构用厚度在0.25~3.2毫米、强度在340—570N/mm2。对用普通用处的热镀锌板基板可采用热轧原板,其厚度在1.6~6毫米,强度在340—490N/mm2。
电镀锌钢板所用基板,根据用处可以使用冷轧板为基板,也可用热轧板为基板.冷轧基板主要有:一般加工用高强度钢板、低屈服比高强度钢板、深冲加工用高强度钢板、烧烤硬化型深冲加工钢板等。热轧原板有汽车用薄板、加工用薄板、汽车用易加工薄板和高强度钢板。
作为耐指纹钢板的基板,通常选择一般电镀锌钢板或采用电镀锌镍钢板为基板。经特殊铬酸盐处理或耐蚀铬酸盐处理后,在钢板表面形成一层特别耐腐蚀的含有CR+6的皮膜,保护锌层不被腐蚀。
正确运用轮胎首先要认识轮胎,认识轮胎首先要懂得看轮胎上的标示。例如广州雅阁2.3i的轮胎标示是195/65R15(91V),它表示胎面宽度195毫米,高宽比65,R15指子午线轮胎、轮胎内径15英寸,载重指标91表示最大承载量615公斤,速度代号V,表示安全速度是240公里。有些轮胎还标示M+S,表示泥地、雪地适用,TUBELESS表示无内胎,TreadWear表示胎面磨损指数等。对于轿车轮胎来讲,重要的参数之一是高宽比,也就是扁平率,它是根据公式(H/W)×100%而得出,式中H指轮胎横截面高度,W指轮胎两侧的最大宽度。公式数值越小表示轮胎横截面越扁平(参阅《技术漫谈》-〉底盘-〉轮胎-〉「现代轿车的轮胎」一文)。有些车主为了使车有较好的行驶稳定性,喜欢改用低高宽比的轮胎,对于不同高宽比的轮胎互换,最好以同一外径为基础,若轮胎内径和轮圈直径不变,高宽比低者胎面会显得更宽些,接触面也会更大,令汽车行驶及转向更为平稳。如果轮胎内径不一样,必须要与轮圈一起更换,则涉及范围较大,例如轮鼓的接座相配问题、悬挂几何参数、转弯半径等都可能有关联,必须要慎重,最好与车厂服务点联系选择。
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