汽车车身修复设备

(一) CO2气体保护焊的原理

依靠从喷嘴中送出的气流，在电弧周围造成局部的气体保护层，使电极端部、 熔滴和熔池与空气机械地隔离开来，从而保证了焊接过程的稳定性，并获得高质量的焊缝。

CO2气体保护焊的原理如图3－16所示。焊接时，CO2气体通过焊枪的喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围形成气体保护层，机械地将焊接电弧及熔池与空气隔离开来，从而避免了有害气体的侵入，保证焊接过程的稳定，以获得优质的焊缝。

图3－16 CO2气体保护焊的原理

焊接是对被焊接件进行整体或局部的加热，使焊接件焊接部位的金属材料熔化成原子结合并产生一定塑性变形，进而实现永久性链接的一种工艺方法。相比于其他连接方法，焊接方法操作简单、 省材、 快速、 密封性能好。

汽车车身多是由型钢或钢板等构成的，常用的焊接方法主要有手工电弧焊、 气焊、 点焊、 钎焊及气体保护焊等。

由于薄钢板、 高强度钢板、 超高强度钢板及铝合金板在现代汽车车身特别是轿车上的大量使用，在车身焊接中采用普通的手工电弧焊及气焊操作很容易产生各种各样的焊接缺陷，如焊穿、 过热、 裂纹及过大变形等。所以在车身实际焊接修复中，手工电弧焊和气焊焊接法的使用越来越少，本书只对常用的惰性气体保护焊、 点焊及其使用进行介绍。

CO2气体保护焊是用CO2作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧来熔化金属的气体保护焊，简称CO2焊。

CO2气体保护焊机是焊装车间较多的设备之一，相对于手工电弧焊来讲，它具有焊接稳定、无焊渣、自动送丝等优点，但也存在飞溅大等缺点。CO2气体保护焊机按结构来分主要包括焊接电源、 供气系统、 送丝机构、 焊炬及其他各种附件等，如图3－17所示。

图3－17 CO2气体保护焊机结构

(二) CO2气体保护焊机设备

1. 焊接电源

CO2气体保护焊机的电源部分主要是一台变压器，它具有将380V的高压电转变为36V安全电压的功能。另外，焊接过程对电源的稳定性有较高的要求，因此焊接电源具有较好的稳压作用。汽车车身修复中使用的焊接电源要比一般工业中的焊接电源好一些，能适应焊接薄金属板的要求，其输出电压及输出电流比较稳定，否则焊接质量不能保证。

2. 减压表

减压表能精准地显示出气瓶内气体的压力值，能对气体进行减压，能调节气体的流量，还能显示气体的流量。CO2减压表在减压阀的后面还有一个加热器，如图3－18所示。由于CO2在气瓶内是以液态形式存储的，经减压变为气态后会吸收大量的热，从而使管路温度迅速降低，甚至出现结冰现象，从而堵塞气路，影响焊接质量，所以用加热器对温度较低的CO2气体预热可以保证气路的畅通，进而确保焊接质量。使用中，减压表的指示值基本保持不变，而当CO2快用尽时，减压表的指示值会减小，表明需要充气。

加热器的功率为75~150W，额定电压有AC36V和AC220V两种。在某些CO2焊机上，其背面有36V输出插座，而有些焊机上没有。对于有36V输出插座的焊机，安装两种额定电压的加热器均可：对于没有36V输出插座的焊机，则只能安装220V的加热器 (将加热器插在外接电源上)。若将36V的加热器插在220V的电源上，很快会被烧毁：若将220V的加热器插在36V的插座上，则几乎起不到加热的作用。加热器损坏后，会导致减压阀处结冰，从而堵塞CO2气路。

3. 焊丝

因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为CO和O2，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有Si (硅)、 Mn (锰) 等脱氧元素的焊丝。常用焊丝直径为06~08mm。

CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种，如图3－19所示。目前，我国CO2焊用的主要焊丝品种是H08Mn2Si类型，牌号中带有A符号的为优质焊丝，其杂质S和P的含量限制得比较严格。

图3－18 CO2减压表

图3－19 CO2焊焊丝

4. 送丝机构

送丝机构用来在焊接过程中控制焊丝送进的速度，通过压紧手柄来加快送丝速度，反之变慢。根据送丝机构中的主动轮数量，送丝机构有单轮送丝机构和双轮送丝机构两种，相比较而言，双轮送丝机构的送丝较稳定。CO2焊送丝机构如图3－20所示。

图3－20 CO2焊送丝机构

5. 搭铁线及电缆

车身构件的焊接部位要与搭铁接线连接，与电缆一起形成回路。

6. 焊炬

喷嘴和导电嘴是焊炬的主要易损件。

喷嘴一般为圆柱形，以使CO2气流从喷嘴中流出时形成具有一定挺度的层流，可以对焊接电弧区起到良好的保护作用。喷嘴应与导电部分绝缘以免打弧。在实际使用中，为减少飞溅黏附在喷嘴上，还在喷嘴表面涂以硅油 (焊膏)。

对于导电嘴，首先要求其材料导电性能好、 耐磨性能好、 熔点高，故一般采用纯铜。另外，对导电嘴的孔径和长度也有严格的要求。孔径 (D) 与焊丝直径 (d) 的关系式如下:d<2.0mm时，D＝d＋(0.1~0.3) mm：d＝2~3mm时，D＝d＋(0.4~0.6) mm。

7. 保护气

焊接采用的CO2常为装入钢瓶中的液态CO2。钢瓶中的液态和气态CO2约分别占钢瓶容积的80％和20％，气瓶压力表指示的压力值，是这部分气体的饱和压力。为减少CO2气体中的水分，可将气瓶倒置1~2h，然后拧开气阀2~3s将水放掉，每半小时放一次，放2~3次。此外，也可在焊接气路系统中串联一个干燥器或加热器。

(三) CO2气体保护焊操作

1. 安装焊接设备

1) 连接电缆

CO2气体保护焊电源连接方式如图3－21所示。

图3－21 CO2气体保护焊电源连接方式

(a) 直流反极性接法：(b) 直流正极性接法

反极性特点: 电弧稳定，焊接过程平稳，飞溅小。

正极性特点: 熔深较浅，余高较大，飞溅很大，成形不好，焊丝熔化速度快 (约为反极性的16倍)，只在堆焊时才采用。

CO2焊、MAG焊(活性气体保护电弧焊) 和脉冲MAG焊一般采用直流反极性接法。

2) 连接保护气

(1) 所连接的保护气体应根据焊件的类型来选择，具体如下:

①焊件为钢材时，选用CO2或CO2＋Ar混合气体为保护气体。

②焊件为铝材时，选用Ar或Ar＋N2混合气体为保护气体。

③焊件为不锈钢时，选用Ar，再适当加入4％~5％的O2形成混合气体保护。

(2) 将气瓶用链条紧固于基座上，从而使气体保护焊机与气瓶连接在一起，方便作业中的位置移动，并防止气瓶随意滚动而发生危险。

(3) 在气瓶的出口接头处将减压表装上，并将加热器通电。

保护气体特性参考如表3－1所示。

表3－1 保护气体特性参考

续表

3) 安装焊丝

车身修复中使用的焊丝直径一般为06~08mm，其中直径为06mm的焊丝使用较多。

焊丝安装一般应符合以下要求:

(1) 确保焊丝导向装置、 送丝管、 焊炬导电嘴以及送丝轮轴槽的尺寸与所选用焊丝的规格一致。

(2) 动手将焊丝向前送出，以确保焊丝能顺利通过送丝导管及焊炬导电嘴。

(3) 压紧操作手柄。

注意: 加在送丝轮上的压力要恰当，压力过大时，焊丝不但发生拉伸变形，而且将在送丝管内产生螺旋转动效应，致使送丝速度不稳定，影响焊接过程：压力过小时，焊丝则会在焊炬喷嘴处受到阻碍，致使不能正常送进，同样影响焊接过程。

2. 参数调节

1) 焊接电流

根据焊接条件 (板厚、 焊接位置、 焊接速度、 材质等参数) 选定相应的焊接电流，如表3－2所示。CO2焊机的焊接电流必须与焊接电压匹配，一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致，以保证电弧长度的稳定。焊接电流对焊缝的形状尺寸有较大的影响，对于一定的焊丝直径，所使用的焊接电流有一定的范围。当焊丝直径不变时，提高焊接电流，熔深相应增加，熔宽略有增加，焊丝的熔化速度也相应地提高，可以提高生产率，但不能任意使用大电流，因为电流过大可造成焊缝成形气孔和烧穿现象。反之，若焊接电流太小，则电弧不稳定，容易产生焊不透，焊缝成形差。

表3－2 焊接电流、 电压调节参数

2) 电弧电压

焊接电压即电弧电压，提供焊接能量。

电弧电压是指导电嘴到工件之间的电压，也是重要的参数，它首先影响到焊接过程的稳定性。此外，对焊缝的成形、 飞溅的多少、 焊接缺陷的产生、 短路频率及焊缝的机械性能都有很大影响，要获得稳定的焊接过程和良好的焊缝成形，要求电弧电压和焊接电流有良好的配合，应该按照所采用的焊接电流来选择合适的电弧电压值。当电弧电压提高时，熔宽显著增加，但熔深和加强高有所减少，过高的电弧电压是产生气孔和飞溅的主要因素之一。要获得稳定的焊接过程及满意的焊接接头，可参考表3－2进行选择，但对于一定的电流值，最佳的电弧电压往往只有1~2V的偏差，所以当电流值选定后，电弧电压再加以准确和仔细调整。

一般情况下，电压偏高时，弧长变长，飞溅颗粒变大，易产生气孔，焊道变宽，熔深和余高变小，如图3－22 (a) 所示：电压偏低时，焊丝插向母材，飞溅增加，焊道变窄，熔深和余高变大，如图3－22 (b) 所示。

图3－22 电压对焊接质量的影响

(a) 电压过高：(b) 电压过低

钣金维修中使用的CO2气体保护焊的电弧电压有控制系统自动调节的作用。3) 焊炬喷嘴

首先，将导电嘴调整到距离喷嘴3mm左右的位置：其次，调整焊丝伸出长度。焊丝伸出长度是指焊丝从导电嘴出口到末端的那段距离。焊丝伸出长度增加，则使焊丝的电阻值增加，造成焊丝熔化速度加快，当焊丝伸出长度过长时，因焊丝过热而成段熔化，结果使焊接过程不稳定、 金属飞溅严重、 焊缝成形不良和气体对熔池的保护作用减弱；反之，当焊丝伸出长度太短时，则焊接电流增加，并缩短了喷嘴与焊件之间的距离，使喷嘴过热，造成金属飞溅物粘住或堵塞喷嘴，从而影响气流的流通。所以，恰当的长度为焊丝直径的10~20倍，即8~10mm。若焊丝伸出长度太长，可用钳子将其剪掉至合适范围：接着，清理喷嘴处的飞溅物。利用锉刀等工具彻底清理喷嘴处的飞溅物，并检查焊丝能否平稳送出。最后，检查导电嘴，若损坏应及时更换，保证焊接顺利进行。焊炬喷嘴调节如图3－23所示。

图3－23 焊炬喷嘴调节

4) 焊炬焊接角度

(1) 右向焊法，如图3－24 (a) 所示。

采用右向焊法时，熔池可见度及气体保护效果较好，但焊接时不便观察接缝的间隙，容易焊偏。其特点是余高大，焊缝宽，飞溅大，熔深大。熔池能得到良好的保护，且加热集中，热量可以充分利用，并由于电弧的吹力作用将熔池金属推向后方，可以得到外形比较饱满的焊缝。

图3－24 焊炬焊接角度

(a) 右向焊法：(b) 左向焊法

(2) 左向焊法，如图3－24 (b) 所示。

采用左向焊法时，电弧对焊件有预热作用，能得到较大的熔深，焊缝成形得到改善。虽然左向焊法观察熔池有些困难，但能清楚地看到待焊接头，易掌握焊接方向，不会焊偏。所以CO2气体保护焊一般采用左向焊法。其特点是焊缝余高小，宽度大，飞溅小，焊接过程稳定，气体保护效果好，焊缝成形比较平整美观。

5) 气体流量

CO2气体流量主要影响对熔池的保护效果。保护气体从喷嘴喷出时要有一定的挺度，才能避免空气对电弧区的影响。不同的接头形式、 焊接参数和作业条件，要求有相应的气体流量。当焊接电流越大、 焊接速度越快、 焊丝伸出长度越长时，气体流量应越大。一般情况下，细丝焊接时为6~15L/min，粗丝焊接时为20~30L/min。若气体流量太大，气体冲击熔池，同时冷却作用增加，并且使保护气流紊乱，产生气孔等缺陷：若气体流量太小，气体挺度不够，降低了气体对熔池的保护作用，也会产生气孔等缺陷。

6) 焊接速度

在选择焊接速度时，不应追求过高的焊接速度，而应首先考虑到焊接质量，随着焊接速度的增大，熔宽降低，熔深和加强高也有一定的减少。当焊接速度过快时，气体保护作用受到破坏，同时焊缝的冷却速度加快，降低了焊缝的塑性，并使焊缝成形不好，易出现咬肉等缺陷。当焊接速度过慢时，熔宽过大，熔池变大，热量集中，容易出现烧穿或焊缝组织粗大等缺陷：焊接速度过快时，焊道变窄，熔深和余高变小。

半自动焊: 焊接速度为30~60cm/min。

自动焊: 焊接速度可高达250cm/min。

除以上一些主要参数外，焊丝伸出长度、 电源极性、 回路电感、 焊枪倾角、 焊缝坡口和焊接位置等对焊接过程都有影响。所以在应用中应根据具体情况来选择，焊接参数调节具体如表3－3所示。

表3－3 焊接参数调节

3. CO2气体保护焊操作要领

1) 引弧

采用短路法引弧，引弧时焊丝与焊件不要接触太紧，引弧前应调节好焊丝的伸出长度，使导电嘴端头与焊件保持8~10mm的距离。按动焊枪开关，随后自动送气、 送电、 送丝，直至焊丝与工作表面相碰短路，引燃电弧，此时焊枪有抬起趋势，需控制好焊枪，然后慢慢引下向待焊处，当焊缝金属熔合后，再以正常焊接速度施焊。

若焊丝的端部出现球状，则必须预先剪去，否则引弧困难，如图3－25所示。

图3－25 引弧前准备

由于弧焊电源的空载电压低，又是光焊丝，在引弧时，电弧稳定燃烧点不易建立，引弧变得比较困难，往往造成焊丝成段爆断。因此，引弧前要把焊丝伸出长度调好。选择好适当的引弧位置，起弧后要灵活掌握焊接速度，以免焊缝始段出现熔化不良和焊缝堆得过高的现象。引弧过程如图3－26所示。若操作不熟练，可双手持枪。

图3－26 引弧过程

焊接薄板或打底焊的焊接参数: 这组焊接参数的特点是焊接电流较小，电弧电压较低。在这种情况下，由于弧长小于熔滴自由成形时的熔滴直径，频繁地引起短路，熔滴为短路过渡，焊接过程中可观察到周期性的短路，电弧引燃后，在电弧热的作用下，熔池和焊丝都熔化，焊丝端头形成熔滴，并不断地长大，弧长变短，电弧电压降低，最后熔滴与熔池发生短路，电弧熄灭，电压急剧下降，短路电流逐渐增大，在电磁收缩力的作用下，短路熔滴形成缩颈并不断变细，当短路电流达到一定值后，细颈断开，电弧又重新引燃，如此不断重复。这就是短路过渡的全过程。

保证短路过渡的关键是电弧电压必须与焊接电流配合好，对于直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm的焊丝，短路过渡时的电弧电压在20V左右。采用多元控制系统的焊机进行焊接时，要特别注意电弧电压的配合。

采用一元化控制的焊机进行焊接时，如果选用小电流，控制系统会自动选择合适的低电压，只需根据焊缝成形稍加修正，就能保证短路过渡。

注意: 采用短路过渡方式进行焊接时，若焊接参数合适，主要是焊接电流与电弧电压配合好，则焊接过程中电弧稳定，可观察到周期性的短路，可听到均匀的、 周期性的 “啪啪”声，熔池平稳，飞溅较小，焊缝成形好。如果电弧电压太高，熔滴短路过渡频率降低，电弧功率增大，容易烧穿，甚至熄弧。如果电弧电压太低，可能在熔滴很小时就引起短路，焊丝未熔化部分插入熔池后产生固体短路，在短路电流作用下，这段焊丝突然爆断，使气体突然膨胀，从而冲击熔池，产生严重的飞溅，破坏焊接过程。

2) 收弧

焊接结束前必须收弧，若收弧不当容易产生弧坑，并出现弧坑裂纹 (火口裂纹)、 气孔等缺陷。操作时可以采取以下措施:

(1) 气体保护焊机有弧坑控制电路，则焊枪在收弧处停止前进，同时接通此电路，焊接电流与电弧电压自动变小，待熔池填满时断电。

(2) 若所用焊机没有弧坑控制电路，在收弧处焊枪停止或因焊接电流小没有使之前进，并在熔池未凝固时，反复断弧、 引弧几次，直到弧坑填满为止。操作时动作要快，若熔池已凝固才引弧，则可能产生未熔合及气孔等缺陷。

不论采用哪种方法收弧，操作时都需特别注意，收弧时焊枪除停止前进外，还不能抬高喷嘴，即使弧坑已填满，电弧已熄灭，也要让焊枪在弧坑处停留几秒后才能移开，因为灭弧后，控制线路仍保证延迟送气一段时间，以保证熔池凝固时能得到可靠的保护：若收弧时抬高焊枪，则容易因保护不良引起缺陷。

3) 接头

CO2气体保护焊不可避免地要有接头，为保证接头质量，建议按下列步骤操作:

在斜面顶部引弧，引燃电弧后，将电弧移至斜面底部，转一圈返回引弧处后再继续向左焊接，如图3－27所示。

图3－27 接弧操作

注意: 这个操作很重要。引燃电弧后向斜面底部移动时，要注意观察熔孔，若未形成熔孔，则接头处背面焊不透：若熔孔太小，则接头处背面产生缩颈：若熔孔太大，则背面焊缝太宽或焊漏。

焊接操作如图3－28所示。

图3－28 焊接操作示意图

4) 焊接位置

CO2气体保护焊焊接位置有平焊、横焊、立焊和仰焊四种，如图3－29所示。

(1) 平焊: 一般采用左向焊法，焊枪做直线移动。

(2) 立焊: 立焊有两种方式，即向上立焊和向下立焊。钣金维修中常采用向下立焊。

(3) 横焊: 焊枪一般采用直线移动送丝方式，可做小幅度的前后往复摆动。

(4) 仰焊:焊接时，CO2气体流量略大，采用小幅度的往复摆动。

图3－29 不同种焊接位置

(a) 平焊：(b) 横焊：(c) 立焊：(d) 仰焊

5) 焊接形式

不同的焊接形式如图3－30所示。

图3－30 焊接形式

(a) 连续焊：(b) 塞焊：(c) 连续点焊：(d) 点焊：(e) 搭接点焊：(f) 定位焊

(1) 连续焊:指焊枪连续、稳定地沿焊缝移动而形成连续焊缝的焊接形式，如图3－30 (a)所示。通常焊炬应稳定、 缓慢地沿着焊接方向向前运动，最终形成连续焊缝。焊接中应保持焊炬稳定进给，不能晃动，这样就能获得宽度及高度都较均匀的焊缝，而且上面带有许多细密且均匀的焊接波纹，也称之为鱼鳞纹。

在正向焊接中，在焊炬匀速、 连续向前移动的同时，应经常对焊缝进行观察。如果发现焊接不能正常进行，就有可能是焊丝过长。因为焊丝过长，焊缝的焊接熔深会变浅。

为了使焊缝的熔深恰当，提高焊接质量，应将焊炬向焊接板靠近。

(2) 塞焊: 两块金属板叠在一起，在其中一块板上有通孔，将电弧穿过此孔并被熔化金属所填满而形成焊点，称为塞焊，如图3－30 (b) 所示。

在施焊之前，需要在上层板件上加工出合适数量及方位的圆孔，称为塞焊孔，如图3－31所示。通常，在1mm厚的板件上钻直径为5mm的塞焊孔。

注意: 当焊接不同厚度的板件时，需将较薄的板件放置于厚板的上部，并在其上钻塞焊孔。

图3－31 塞焊孔

(a) 钻塞焊孔：(b) 填充塞焊孔

当对多层 (多于两层) 金属板件进行塞焊时，需要对最底层板件以外的每一层板件都钻塞焊孔，并且在每一层板件上钻出的塞焊孔直径应小于其上一层板件上对应塞焊孔的直径，即最上层板件的塞焊孔直径最大，下面板件的孔径依次逐渐减小，但要求板件之间不能存在明显缝隙，以便保证板件可靠地夹紧在一起。

在焊接过程中，焊炬与被焊接件表面之间应保持一定的角度，并将焊丝放进塞焊孔内。接着，短暂地按下焊接开关，在焊炬与板件之间发出电弧，然后迅速松开触发器，如此反复几次，直至熔融的金属液塞满一孔，随着凝固的完成，板件便焊接在一起了。

在焊接中，务必使焊接效应进入底层板件 (即焊透)，焊接熔深恰当与否可通过底层板件下表面半球形隆起的有无来判断，当有半球形隆起时，表明焊接熔深恰当 (焊透)，如图3－32所示：否则，说明焊接熔深不足，需加大焊接电流等。

图3－32 塞焊

(a) 塞焊正面：(b) 塞焊背面

对板件进行多点塞焊时，焊过的焊点需自然冷却后才能对相邻点进行焊接。任意一孔的塞焊应一次连续完成，中间不要间断，尽量避免二次焊接。当出现间断时，会在冷却凝固材料的表面上形成一层氧化物薄膜，并伴随气泡。对于这种情况，为保证能继续施焊，应使用钢丝刷将氧化物薄膜清除掉，然后再焊。

(3) 点焊: 点焊法是送丝定时脉冲被触发时，将电弧引入被焊的两块金属板，使其局部熔化的焊接形式，如图3－30 (d) 所示。

(4) 定位焊: 实际上是临时点焊，是用于保持两焊件相对位置固定不变的一种替代措施，如图3－30 (f) 所示。

用定位焊将不同厚度的金属板件焊接在一起时，应在较重的板件上焊接较轻的板件。在调整点焊参数时，应该借助金属样品进行。在焊接开关接通后，电弧会在被焊接的两块金属板件间形成，接着两层板件熔化并融合，最终焊接在一起。

在每一次定位焊完成后，均需松开焊接开关，在下一次定位焊时，重新开启。

定位焊质量检验: 将焊接在一起的样品试着拉开，若焊接接头很容易被拉开，则表明焊接质量不够，应提高焊接温度或延长焊接时间。

一般定位焊的位置如图3－33所示。

图3－33 定位焊示意图

6) CO2气体保护焊技术在车身中的应用

焊接车身结构件如图3－34所示。

图3－34 焊接车身结构件

步骤1: 用工具撬动底板，使接缝对平齐，如图3－34 (a) 所示。

步骤2: 用夹子夹持工件，并在关键点上进行点焊定位，如图3－34 (b) 所示。

步骤3: 用工具调整对缝高度差，并施点焊定位，如图3－34 (c) 所示。

步骤4: 准备就绪，进行对接焊，如图3－34 (d) 所示。

注意: 不要从一个点到另一个点连续进行焊接，应间歇地进行焊接。

7) CO2气体保护焊操作注意事项

(1) 正式焊接之前，应先在相同性质的钢板上进行试焊。

(2) 焊接过程中严禁切换焊接电流调整旋钮。

(3) 对缝焊接前，一定要预留好焊接缝隙。

(4) 焊接前一定要用大力钳夹紧待焊工件。

(5) 焊接时，要在喷嘴内壁涂抹少许防堵剂 (焊膏)。

(6) 焊接过程中，要时刻做到 “听声音” “感力度” “看飞溅”，即要听焊接声音是否柔和连续，感受焊丝是否有少许向上顶枪的力量，看飞溅是否严重。

(7) 焊接过程中，若发现焊疤颜色发黄 (似烟熏效果)、 表面粗糙 (似豆腐渣)、 针孔增多等现象，则说明CO2保护气体很少，或已经没有保护气体，这时应检查压力表示值，若显示正常，则应检查喷嘴是否堵塞。

(8) 操作时一定要做好安全防护。

4. 焊接缺陷分析

焊接缺陷分析如表3－4所示。

表3－4 焊接缺陷分析

续表

小结:CO2气体保护焊施工流程如图3－35所示。

图3－35 CO2气体保护焊施工流程

(四) 电阻点焊

1. 焊接原理

将准备连接的工件置于两电极之间加压，并对焊接处通以较大电流，利用工件电阻产生的热量加热并形成局部熔化 (或达塑性状态)，断电后在压力继续作用下，形成牢固接头。

2. 电阻点焊的三个要素

(1) 压力。电极压力太大会引起焊点过小、 焊点熔池过深而产生变形，不能达到焊接质量，降低焊接部位的机械强度：压力过小则会使焊合部出现裂纹和气孔，不能达到焊接强度。

(2) 电流。两钢板加压后，电流流过焊接电机再流入母材金属，在金属接合处，温度迅速上升。

(3) 加压时间。加压时间是一个非常重要的因素，实际的加压时间可少于使用说明书上的规定值。轿车车身因为铁皮较薄，焊接时间不宜过长，通常不超过05s。

压力、 电流和加压时间这三个参数必须都恰当才能获得稳定、 满意的焊接质量。

3. 电阻点焊机的基本构成

电阻点焊机的主要功能部件包括变压器、 冷却系统、 焊机控制器、 带有可以互换的电极臂和电极头的焊枪、 控制面板，如图3－36所示。

1) 变压器

变压器可将220V或380V的电源电压 (初级电压) 转变成只有2V或5V的次级电压，避免高电压电流焊接时可能造成的人身电击伤害。小型点焊机的变压器一般连接在焊炬上，常用点焊机的变压器一般安装在主机上，通过电缆与焊炬连接。

图3－36 电阻点焊机

2) 冷却系统

大功率的电阻点焊机都配有冷却系统，以保证变压器及焊枪不会过热。冷却系统一般由水箱、 水泵、 冷却风扇、 散热器和冷却液指示器等组成，如图3－37所示。

3) 焊机控制器

焊机控制器可调节变压器输出焊接电流的强弱和电压的高低，并可以调节出精确的焊接电流通过的时间，在焊接时间内，焊接电流被接通并通过被焊接的金属板，然后电流被切断。焊机控制器能够进行全范围的焊接电流调整，焊接时所需电流的大小应由需要焊接的金属板的厚度和电极臂的长度来决定。当使用较短的电极臂时，应减小焊接电流：当使用加长的电极臂时，必须增大焊接电流。

4) 焊枪

焊枪通过电极臂向被焊金属施加挤压力，并流入焊接电流，将电极压紧部位熔化。焊枪的主要部件包括加力机构和电极，如图3－38所示。

图3－37 电阻点焊机冷却系统

图3－38 电阻点焊机焊枪

5) 控制面板

正面控制面板上可进行焊接电流的调节、 焊接时间的调节、 焊接功能的选择等操作，其背面也有操作开关及调整旋钮，一般进行工作气压的调整，如图3－39所示。

4. 电阻电焊机操作

点焊操作常用设备为挤压式电阻点焊机。其可实行双面碰焊和单面点焊，可焊接普通钢、高强度钢、极高强度钢，可连续点焊，最大电流达1200A，点焊厚度为 (3＋15) mm，对焊厚度为 (35＋35) mm。在焊接之前，应把焊件表面整平，焊件与焊件表面之间留有间隙，将导致电流导通不良。尽管不消除这种间隙也能进行焊接，但是焊接面积变小，造成焊接强度不足，如图3－40所示。可用夹钳将焊件牢牢地夹紧，以消除这种间隙。

图3－39 电阻点焊机控制面板

图3－40 板件焊接表面间隙调整

焊件表面如果有漆膜、 锈迹、 灰尘或其他污物，也会降低焊件质量，故应把它们清除干净，以使电流畅通。必要时，应在焊件表面涂上导电性好的透焊防蚀涂料，重要的是在焊件端面也要均匀地涂抹一层防蚀涂料。

1) 点焊的操作方法

一般采用前倾焊法。对于不能采用前倾焊法的部位，可以采用惰性气体保护焊进行塞焊。焊接时应使电极头与焊件表面保持垂直，否则电流会减弱，导致焊接强度不够。对于三层或更多层重叠的点焊，应点焊两次。

2) 焊点的数量

由于汽车修理厂所用的点焊机的功率一般比汽车制造厂的小，因此修理厂用的焊点数量应当比原有焊点多30％左右。

3) 焊点位置的确定

各个焊缝的强度由焊点间距和边缘距离 (焊点到板外缘的距离) 决定。焊点间距减小，焊件连接强度将增加，但焊点间距小到一定程度后如果再减小，焊件的连接强度也不会再增大，因为电流会流向以前的焊点。随着焊点数量的增加，电流分流也会增多，而这种分流电流又会使焊点的温度升高，从而影响焊件间的连接强度。

焊点间距的大小应控制在不致形成支路电流的范围内，一般可参照表3－5中给出的数值确定。

表3－5 焊点距离选择

4) 点焊的顺序

如图3－41所示，不要只在一个方向上连续点焊，这种方法的焊接强度较低，所以电阻电焊需要跳焊。如果电极头过热变色，应停下来冷却。注意: 不要在转角部位进行点焊，否则会因应力集中而产生裂缝。

图3－41 点焊的顺序

5. 点焊技术在车身中的应用

前车身悬架支撑构件是以点焊方法连接的，图3－42所示为制造厂家指定给修理厂进行零件替换作业时的焊接位置。

图3－42 悬架支撑构件的点焊焊接

步骤1: 用风动锯切割掉原焊点。

步骤2: 用钻削或磨削的方法将焊点清除并使焊件剥离，借助撬板等工具将残留部分从车身上拆下。

步骤3: 整理车身上的接口部分。用气动砂轮机磨掉原来的焊痕，并用钣金锤和辅具将端口变形校正，位置有误差时，也应予以校正。

步骤4: 将焊接面两边的油漆除净并在焊接面上涂敷防锈剂。

步骤5: 将新板件在指定位置压实，用测量设备进行检测，保证位置的准确性，保证两片嵌板或凸缘之间的结合面紧密。

步骤6: 以厚度较薄的嵌板作为决定电流大小的主要因素。

步骤7: 调整电极夹臂接触压力。

步骤8: 调整焊接电流大小。

步骤9: 选择点焊顺序，开始焊接。

说明: 连续焊应以12~20mm的小段交错进行。

6. 焊接质量检验

电阻点焊的焊接质量可以通过焊点的形状、 颜色来反映，如图3－43所示。

图3－43 双面焊点

观察焊点中间与电极头端部接触部分的颜色，以此来判断焊接电流是否合适。如果焊点中间与电极头端部接触部分的颜色没有发生改变，即与点焊之前颜色一致，则说明焊接电流正常：如果焊点与电极头接触部分的颜色呈蓝色，则说明焊接电流过大。

实际焊接过程中，在正常将第一个焊点焊完后，应将焊第二个焊点的电流调大一些，以此类推，以使各个焊点的焊接强度一致。

破坏性检验 (利用试件)，如图3－44所示。

图3－44 焊接部位破坏性检验

①采用与工件相同材料和厚度的试件，并将其焊接在一起。

②沿箭头方向施加力，以断开点焊处，检查断裂件的状态。

如果板件上出现通孔，则该焊接应被判为合格。

焊接部位无损检验，如图3－45所示。

①焊接后，按图3－45所示，将检验楔子插入固体小块 (焊接部位) 的旁边。

②如果固体小块的直径大于3mm，则焊接应被判定为合格。

③检验完成后，应修复因检验楔子引起的变形。

图3－45 焊接部位无损检验

小结: 电阻点焊施工流程如图3－46所示。

图3－46 电阻点焊施工流程

(五) 汽车车身修复设备

现代车身的结构日趋复杂，许多车身板由于受到焊接在一起的内部板件和车窗等结构的限制而难以触及它们的内部，或是因为损伤比较轻微且只局限于金属外板，内板没有损坏，如果拆卸内板或拆卸相关构件，采用敲平法修复，对于车身维修来讲工作量无形之中加大很多，生产效率大大降低。车身维修中有一种方法专门用于这种情况，即将凹陷的金属用拉拔的方法拉高，同时利用钣金锤对高点进行敲击。

1. 整形机概述

1) 工作原理

整形机的电源为380V/50Hz，通过内部变压器转换成5~8V的低电压高电流的直流电。主机上有两条输出电缆，一条连接焊枪，为焊枪电缆：另一条连接搭铁夹，为搭铁电缆。在工作时，两条电缆形成一个回路。把搭铁夹连接到车身板件上，焊枪通过圆介子片把电流导通到板件凹陷处，由于电源电流经变压器后，电流值达到1000~2300A，这时圆介子片与车身板件接触部位会产生强大的电阻热，这一热量足以迫使该点板材及圆介子片熔化，使其达到原子间的结合，从而将圆介子片熔植焊接在车身板材凹陷处，然后利用附件工具将凹陷拉出。

2) 功能

(1) 垫圈焊接: 可将平垫圈焊在板件凹陷部位，用拉锤拉出。

(2) 铜极收火: 可使小面积的延展金属恢复原状。

(3) 碳棒收火: 可使大面积的延展金属恢复原状。

(4) 单面点焊: 可将两块钢板从一面焊住。

(5) 碰焊熔植: 可将T形拉拔头 (整形机附带工具) 熔植在较大凹陷的钢板上，使用专用拉拔器拉出。

(6) 蛇形线焊接: 可将蛇形线 (整形机附带工具) 焊在凹陷的加强筋处。

3) 特点

焊接速度快，受热范围小，金属不易变形，操作方便。

无论车身结构如何，都可以在凹陷部位焊接不同的介质，通过拉拽的方法使之修复。集多种焊接、 加热等功能于一体，给车身整形修复带来了方便。

2. 整形机组成

整形机外部主要有电源线、 焊枪及焊枪电缆、 搭铁夹及搭铁夹电缆、 功率选择开关、 时间调节旋钮、 指示灯、 挡位选择旋钮以及配套工具等，如图3－47所示。

图3－47 车身整形机

3. 车身整形机的操作

1) 修复车身凹陷

(1) 连接好电源，开启电源开关，检查机器是否正常。

(2) 将需要修复的凹陷部位彻底打磨干净，并在离凹陷部位较近的区域打磨出一小块裸露的区域 (打磨油漆，除锈)。

(3) 将地线钳 (负极) 夹在裸露的区域。

(4) 焊枪根据不同的凹陷、 不同的工作需要，选用不同的接头或介子。

(5) 根据车身板厚调节电流挡位、 时间挡位和工作模式挡位 (自动或手动)。

(6) 将选用的介子用力抵在需要拉拽的凹陷部位，然后轻轻按动焊接控制开关。

(7) 将多功能拉锤钩在焊接牢固的介子上，一手扶住拉锤的把柄，另一手握住拉锤的滑动锤向后拉拽，如图3－48所示。

图3－48 整形机操作

(8) 转动拉钩使介子脱离凹陷。

2) 延展钢板的加热收缩

收缩利用了 “热胀冷缩” 的原理，如图3－49所示。

图3－49 收缩原理

(1) 先对板件的一点快速加热。

(2) 随着温度的上升，受热部位膨胀，并有越过加热区边缘继续膨胀的趋向，但由于受热区周围的部位是冷硬的，限制了板件膨胀的扩展，于是造成很大的压缩载荷。

(3) 如果继续加热，膨胀将集中在红热区，会使该部位向外扩张而变厚，从而使板料内部的压缩载荷得以缓解。

(4) 此时，如果红热区突然受到冷却，板料将会收缩，其表面积将比加热之前小。随着板料冷却收缩，板料内部会产生拉伸载荷，与加热过程中产生的压缩载荷相抵。

3) 铜极收缩

铜极收缩如图3－50所示。将整形机的工作程序扳柄调整到铜极收火位置，在整形机正极焊枪上固定铜极，负极连接到修复的钢板。操作时将铜极顶压在需要收火的部位按动通电开关，此时通电1s左右，产生的电阻热将接触部位加热到鲜红色。保持顶压力，用压缩空气吹枪对加热部位进行冷却促使收缩，待基本冷却后 (3~5s) 停止压力和压缩空气的吹拂，移开铜极，用小钣金锤在加热点上及周围轻敲整形。

4) 碳棒收缩

先将碳棒截取30~50mm的长度，再将其固定在整形机焊枪上的碳棒夹头上，碳棒的前部需磨削成略尖的圆头。将整形机调整到碳棒收火的程序挡位，连接负极线。将碳棒接触到板件上需要收火的部位，使碳棒和板件成大约30°的夹角，确定好需要加热的范围 (通常为不超过直径20mm的圆)，按动电源按钮，从加热范围的外圆周逐渐向内画圆直至圆心。接触电阻热将加热的范围加热到樱红色，移开碳棒，用一块潮湿的布或海绵使金属的收缩部位快速冷却。碳棒收缩如图3－51所示。

图3－50 铜极收缩

图3－51 碳棒收缩

钢板加热时表面颜色及其对应温度如表3－6所示。

表3－6 钢板加热时表面颜色及其对应温度

4. 整形机使用注意事项

(1) 正确调整整形机的功能手柄，保证设备可靠接地。

(2) 使用整形机时必须拆掉车辆的电瓶电源线，防止大电流通过时将车上的电子设备损坏。

(3) 清理车身周围，尤其是工作区域周围，不可有油渍等易燃物品，防止火灾。

(4) 注意绝缘保护，操作人员应戴绝缘手套，穿绝缘鞋等工作装，不可将线缆放置在有毛刺的金属板断面上。

(5) 不要用这种方法修整汽车的油箱、 油管路或油箱周围易燃易爆的区域。

(6) 将需要焊接介子的地方彻底打磨干净，介子上的焊接点也要干净，否则可能会造成焊接不实，且会有火花，严重时甚至击穿钢板。

(7) 不要选用纯铜或铝制的介子，因为铜、 铝等金属与铁材的焊接强度很差或根本焊接不到一起。

(8) 焊接介子时要适当用力通过焊枪压介子，否则会因接触不实而产生火花，造成焊接不牢固，甚至会击穿钢板。

小结: 整形机操作流程如图3－52所示。

图3－52 整形机操作流程

一、 判断题

1. 所有钣金锤都会使钣金件产生延展效果。( )

2. 垫铁用法分偏托法和正托法两种。( )

3. 金属板上有一块凹陷，应用铁锤在垫铁上敲击的方法校正。( )

4. 修理凹陷时，应从内部开始向外压平，直到边缘。( )

5. 金属收缩时，采用铁锤在垫铁上敲击的方法。( )

6. 使用垫铁时，垫铁表面应和加工金属表面相配合。( )

7. 当锉一个平坦部位时，将车身锉与推进方向呈30°水平推，也可以将锉平放，沿30°方向推。( )

二、 选择题

1. ( ) 会使钢板产生拉伸。

A. 铁锤不在垫铁上轻敲 B. 铁锤不在垫铁上重敲 C. 铁锤在垫铁上重敲

2. 使用干磨机时，磨削面要和工件面成 ( )。

A. 10°~20° B. 20°~30° C. 30°~40°

3. 用钣金锤敲击时，发力部位是 ( )。

A. 手指 B. 手腕 C. 手臂

4. 铁锤在垫铁上的敲击法和铁锤不在垫铁上的敲击法是 ( )。

A. 前者拉伸金属，后者整平金属

B. 前者整平金属，后者拉伸金属

C. 两种情况都会拉伸金属

5. 铁锤在垫铁上的敲击法可以修理 ( ) 损伤。

A. 小的凹陷 B. 大的凸起 C. 板件上的拉伸

6. CO2气体保护焊中气体的作用是( )。

A. 冷却 B. 保护焊缝 C. 冷却＋保护焊缝

三、 简答题

1. 简述铜极收缩的操作流程，并说明其与碳棒收缩的区别。

2. 简述CO2气体保护焊左向焊法和右向焊法的区别。

3. 电阻点焊为什么要跳焊?

4. 详述CO2气体保护焊的操作要领。