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第14章 模块一车身钣金基础(14)

2.破坏性检验(1)扭曲试验。取一块和需要焊接的金属板同样材料、同样厚度的试验工件,的位置进行焊接。然后,按图中箭头所指的方向施加扭转力,使焊点处分开。扭曲后在其中一片焊片上留下一个与焊点直径相同的孔,如果孔过小或根本就没有,说明焊点的焊接强度太低,需要重新调整焊接参数。

(2)撕裂试验。将焊接好的板件固定在钳工台上,用钢丝钳将其中一块板强行撕下,撕裂后在其中一个焊片上留有一个大于焊点直径的孔(图7—24)。如果留下的孔过小或根本没有孔,说明焊点的焊接太低,需要重新调整焊接参数。

破坏性试验只能在样板上进行,在车身上不能做,因此试验的结果只能作为调整焊接参数的参考依据。

3.非破坏性检验

在一次点焊完成后,可用錾子和锤子按下述方法检验焊接的质量。

(1)将凿子插入焊接的两层金属板之间并轻敲錾子的端部,直到在两层金属板之间形成2—3mm的间隙(当金属板的厚度大约为1mm时)。如果这时焊点部位仍保持正常没有分开,则说明所进行的焊接是成功的。这个间隙值由点焊的位置、凸缘的长度、金属板的厚度、焊接间距和其他因素决定,这里给出的只是参考值。

(2)如果两层金属板的厚度不同,操作时两层金属板之间的间隙限制在1.5—2mm范围内。如果进一步凿开金属板,将会变成破坏性试验。

(3)检验完毕后,一定要将金属板上的变形处修好。

1.自我评价

通过本学习任务的学习,你是否已经掌握:

电阻点焊的工作原理及特点?

电阻点焊的特点与应用范围?

电阻点焊工艺参数的选用?

电阻点焊的操作安全规程?

电阻点焊质量检查?

电阻点焊的常见质量问题及原因分析?

防止熔核偏移的措施?

在电阻点焊的施工过程中用到哪些设备及工具?你是否已经掌握了这些设备的正确操作技能?

实训过程完成情况。

工作着装是否规范?

能否积极主动参与工作现场的清洁和整理工作?

在完成本学习任务的过程中,你是否主动帮助过其他同学?并和其他同学探讨点焊的有关问题?具体问题是什么?结果是什么?通过本学习任务的学习,你认为哪些方面还有待进一步改善?

学习任务8钣金件的钎焊1.能够正确叙述钎焊工作原理与特点;2.掌握钎焊的工艺流程与操作规程;3.正确选用焊接工具、设备和材料要求;4.正确选择所需要的焊料与焊剂;5.正确独立完成焊接作业。

金属薄板的钎焊。

学习引导

相关知识—安全规程—熟悉设备—工件准备—工艺参数选择—试焊—焊接—查找缺陷—分析原因。

一、钎焊的原理

钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将母材(焊件)与钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材、填充接头间隙,并利用毛细作用与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。

要使熔化的钎料能很好地流人接头间隙,就必须具备润湿性和毛细管作用两个填隙的最基本条件。

润湿性是指钎焊时液态钎料对母材浸润和附着的能力,它反映了液态钎料是否能够和固态焊件金属表面很好接触的性质。当一滴液体在固体表面上呈球状,像水珠在荷叶上一样滚来滚去,说明它对固体表面润湿性差或不润湿。可从如下几个方面改善润湿性:选择能够相互熔融的母材和钎料、提高加热温度、清除钎料及母材表面金属氧化物、使用钎剂、增加母材表面粗糙度。

毛细管作用是指液体在非常细的管中能够自动流动的性能。钎料的润湿性越好,毛细作用越强;其次钎焊接头设计和装配必须保证有小的间隙,间隙愈小毛细作用就愈强。但间隙也不能过小,因为钎焊时温度升高,金属受热膨胀,间隙变得更小甚至消失,而间隙内的气体和钎剂难以排出,反而影响钎焊接头的强度。一般须根据钎料和母材特点确定一个最佳的间隙。

钎焊习惯上分为两类,即软钎焊和硬钎焊。钎料的熔点低于450°C的是软钎焊,如锡焊;钎料的熔点高于450C的是硬钎焊,如铜焊。

与熔化焊相比,钎焊具有车身修理厂的钎焊设备与氧乙炔焊设备相同。车身使用硬钎焊于密封处,使用软钎焊校正金属板表面(即填充金属板表面微小的不平)或修正焊接接头的表面(图8—4)。由于现在车身通常使用涂料来填充金属板表面微小的不平,所以下面的叙述主要针对硬钎焊。

二、钎焊材料

钎焊材料包括钎料和钎剂(焊剂)。

车身修理所用硬钎料是黄铜即铜锌合金,软钎料是锡。截止2002年,硬钎料中的铜基钎料型号和牌号的表示方法还没有统一的标准,GB/T6418—1993仍采用GB/T6208—1986《钎料牌号表示方法》来编制钎料牌号。原机械工业部《焊接材料产品样本》(1997)钎料牌号编制法,以字母“HL”或“料”表示钎料,在“HL”后接的第1位数字表示钎料化学组成类型。举例HL1XX,“HL”表示钎料,“1”表示铜锌合金,“XX”表示牌号。使用时根据现实的情况进行选择。

焊接过程中必须使用钎剂(焊剂),其作用是:清除钎料和母材表面的氧化物,保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免受氧化,改善液态钎料对焊件的润湿性。

如果熔化的钎料表面上有氧化层或粘有外来杂质,钎料就不能和母材充分粘接,而且表面张力将使钎料变成球状,不能粘附于母材上[图8—5(a)]。钎剂能很好地溶解或破坏钎料表面的氧化膜,钎剂及其清除氧化物后的生成物密度小,有利于浮在表面呈薄层覆盖住钎料和钎焊金属,有效地隔绝空气,同时也易于排除,不致在钎缝中成为夹渣。

三、钎焊设备

钎焊时使用氧乙炔火焰对母材和钎料加热。氧乙炔设备由气瓶(氧气瓶、乙炔瓶)、减压器、焊炬(枪)和橡皮管等组成。

1.氧气瓶

氧气瓶是贮存和运输气态氧的高压容器。工业用氧气瓶是用优质碳素钢或低合金钢冲压拔伸、收口而成的圆柱形无缝容器,头部装有瓶阀并配有瓶帽,瓶体上须装2道橡胶防振圈。

氧气钢瓶外表应涂成天蓝色,并用黑漆标以“氧气”字样。目前我国生产的氧气钢瓶最常用的容积为40L,瓶体长1400mm,外径219mm,总重约70kg,在15MPa压力下,可贮存6m3的氧气。

2.减压器

减压器又称为压力调节器(图8—7),它是将高压气体降为低压气体的调节装置。例如,模块一车身钣金基础139把氧气瓶内的15MPa高压气体减压至0.1—0.3MPa的工作压力,供焊接或切割时使用减压器同时还有稳压作用,使气体的工作压力不随气瓶内的压力减小而降低。

减压器的工作原理,从氧气瓶出来的高压氧气进人高压室后,由高压表指示压力。不工作,应当放松调压弹簧,使活门被活门弹簧压下,关闭通道,高压气体就不能进人低压室。

减压器工作时[图8—8(b)],应按顺时针方向将调压手柄旋人,使调压弹簧受压,活门被顶开,高压气体经通道进人低压室。随低压室内气体压力的增加,压迫薄膜及调压弹簧,使活门的开启量逐渐减小。

当低压室内气体压力达到一定数值时,会将活门关闭,低压表指出减压后的气体压力。控制调压螺杆的旋人程度,可改变低压室的压力,获得所需的工作压力。

气割时随着气体的输出,低压室内的气体压力降低,薄膜上凸使活门重新开启,流人低压室的高压气体流量增多,可补充输出的气体。

3.乙炔瓶

乙炔瓶是一种贮存和运输乙炔用的容器,外形与氧气瓶相似但构造比氧气瓶复杂。它由瓶体、瓶颈、瓶阀、瓶帽、瓶座以及充满瓶体内的多孔物质(填料)和溶剂(丙酮)、易熔安全塞(瓶体温度上升到一定程度时熔解,防止爆炸)等组成(图8—9)。多孔物质和溶剂用来吸收和溶解乙炔气体,当气瓶内的压力超过规定值时安全塞用来放气以保证气瓶的安全。

乙炔瓶工作压力为1.5MPa,外表涂成白色并刷以红色‘乙炔”或“火不可近”字样。乙炔瓶只能直立不能横躺卧放,否则溶剂会从瓶口流出来。

瓶内气体严禁全部用完,根据气温必须保持一定的剩余压力:

4.焊炬

焊炬是气焊时用于控制气体混合比、流量和火焰并进行焊接和切割的工具,有焊炬和割炬两种。

焊接用焊炬通常按可燃气体与氧气在焊炬中的混合方式分为射吸式和等压式两种,以射吸式的焊炬应用最广。图8—11为射吸式焊炬结构原理图。打开氧气阀后,具有一定压力的氧气经导管进人喷嘴,并以高速喷人射吸管,使喷嘴周围空间形成真空;打开乙炔阀,便将乙炔从导管吸人射吸管,经混合管充分混合后,由焊嘴喷出,点燃即成为焊接火焰。

射吸式焊炬的优点是乙炔的流动主要靠氧气的射吸作用,因此不论使用低压乙炔或中压乙炔,均能保证焊炬正常工作。缺点是焊接过程中焊炬温度升高,混合管内的气体温度和压力也升高,引起喷嘴周围真空度降低,使乙炔流人量减少,造成氧一乙炔混合比增加,火焰变成氧化焰。为此,常需重新调节火焰或把焊嘴和混合管浸人水中冷却。

等压式焊炬(图8—12)是由压力相近的氧气和乙炔同时进人混合室,自然混合后从焊嘴(1)使用前应检查各气阀和连接处有无漏气。方法是:关紧各气阀把焊炬插人水中,然后分别通人氧气和乙炔,水中不出现气泡就证明气密性良好。

(2)氧气软管必须与焊炬接牢,而乙炔软管则不要接得过紧,以不漏气并容易插上和拔下为准。

(3)点火时,先开氧气阀,再开乙炔阀;点火后应立即调整到所需的火焰。停止使用时,应先关乙炔阀,再关氧气阀,以防止火焰倒流和产生烟灰。当发生回火时,应迅速关闭氧气阀,然后再关乙炔阀。

(4)焊炬管路必须通畅,严禁在氧气阀和乙炔阀都已开启时用手或其他物体堵住焊嘴,以防止氧气倒流人。

割炬又称割枪或割把,其功能是向割嘴稳定地供送预热用气体和切割氧,并能控制这些气体的压力和流量、调节预热火焰的能率和特性等。由于现代轿车车身使用的高强度钢受热会降低强度,所以不宜使用氧乙炔火焰进行切割,在此不细述其用法。

5.氧乙炔焊辅助工具

必须保护焊工眼睛不受火焰亮光刺激,以便能观察焊接熔池。又可防止飞溅金属微粒溅人眼内。一般用3号到7号的黄绿色镜片。

用手枪式点火枪最安全。严禁采用普通(吸烟用)打火机点火,也不应使用火柴点火。必须采用火柴点火时,应把划着了的火柴从焊嘴后面送到焊嘴上,以免手被烧伤。

即软胶管。现行规定氧气管为红色,乙炔管为黑色,氧气管内径为8mm,乙炔管内径为10mm。两种软管强度不同,氧气管允许工作压力为1.5MPa,试验压力为3MPa,乙炔管为0.5MPa或1MPa。两种软管不能混用。禁止有油污和漏气,并防止烫坏和焊伤,已老化的不能使用必须更新。管长不能小于5m,太长又会增加气流阻力,一般以10—15m为宜。

四、钎焊接头设计

由于钎焊的焊接强度低于熔化焊,所以接头的形状和间隙很重要。

钎焊接头的基本形式与熔焊的大致相似,有对接、搭接、T形接、角接和卷边接等,但在局部构造上与熔焊接头有区别。设计钎焊的对接、T形接和角接接头时,尽可能使局部结构“搭接化”目的就是为了提高其焊接强度。图8—13是对车身薄板件对接接头和角喷出,点燃即成火焰。由于氧和乙炔压力相等或相近,故混合均匀,火焰稳定,不受焊炬温度影响,而且由于乙炔压力较高,回火可能性比射吸式焊炬小,但它必须使用中压或高压乙炔。

接接头进行“搭接化”处理的方法,左侧为普通熔焊焊接接头,右侧为钎焊接头。为了保证钎焊接头的强度,实际生产中搭接长度常取母材厚度的2—3倍,薄壁件可取4—5倍。

钎焊是靠毛细作用使液态钎料填满间隙的,因此必须正确选择接头的间隙。间隙的大小很大程度上影响钎缝的致密性和接头强度。间隙太小,妨碍钎料流人,造成钎缝内夹渣或未焊透;间隙过大,破坏钎缝的毛细作用,钎料不能填满间隙。表8—1列出常用金属的搭接接头的间隙范围。

五、钎焊工艺参数

使用氧乙炔进行焊接时的工艺参数有火焰类型、焊嘴的大小、钎料、焊剂、焊嘴倾角和焊丝(钎料)倾角等。

1.火焰类型

氧化焰混合气中氧气含量大于乙炔完全燃烧所需的比例量,火焰内有过剩的氧气,外观与中性焰相似,但乙块焰心较短,颜色稍紫。这种火焰对炽热的金属有氧化作用,会降低焊缝质量,大多用来切割金属金属板件切割。

2.焊炬和焊嘴的大小

焊炬和焊嘴的大小决定了火焰的能率(单位时间内火焰提供的热量),因此应根据板件的厚度选择相应的焊炬和焊嘴。给出了射吸式焊炬和焊嘴型号及参数。

二、操作步骤

1.安全措施

按规范穿好工作服,戴好工作帽、手套和护目镜,在实习指导人员的辅导下进行操作。

检查氧、乙炔胶管是否有裂纹、老化等现象,应及时更换氧、乙炔胶管。

检查减压器有无损坏、漏气或其他问题,应立即报修。

检查回火防止器是否处于正常工作状态。

不要用邻近焊枪的火焰点燃自己的焊枪。

不要用拿着焊枪或焊条的手移动铁板或移动眼镜。

不要让氧气或乙炔气的橡皮管碰到焊接火焰或炙热的钢板。

不要让油脂与焊枪口、氧气瓶及其减压阀等接触,以免发生燃烧。

不要踏着地上的橡皮管,不要使管子过度弯曲。

乙炔管和氧气管要整齐,使用后要盘好挂起,防止扎坏,压坏。

点火时先开氧气,然后开少量乙炔,熄灭时先关乙炔气,再关氧气。

发生回火时,一般应首先关闭乙炔,然后再关闭氧气。

实习结束时(下班)必须关紧有关阀门并放松调压阀,确认场地安全无火种后整理场地,保持整洁。

2.选择焊炬

若选用等压式焊炬,使用1mm口径的喷嘴。

3.清洁母材表面

过多的污染物不能仅仅依靠焊剂来去除,因此焊接之前用钢丝刷或打磨机对表面进行机械清洁,清除母材表面的氧化物、油漆或灰尘,然后有机溶剂(如汽油、三氯乙烯、四氯化碳)去除油污。

4.装配零件

将去除了污染物的零件装配并固定好,注意装配间隙符合要求,有必要的话再次使用溶剂进行清洁。

5.施加焊剂

焊剂多数为软膏式液体,便于均匀地涂覆在焊件的待焊两表面上,若使用带焊剂的钎焊条(图8—14),则不需要此项操作。

6.加热母材

先开氧气阀,再开乙炔阀;使用点火枪点火,调节焊炬气体的火焰至稍微碳化焰,将母材的接合处均勾地加热(图8—15)到能够接受钎焊材料的温度,注意不要熔化母材。

7.对母材进行钎焊

钎焊温度通常比黄铜高30—60°C。当母材达到此温度时,将钎料熔化到母材上(图8—1),并让其自然流动。当钎料流人母材的所有缝隙时,停止对母材接合处的加热。

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