学习情境8 车身焊接
学习目标
掌握气体保护焊机的安装、使用和调整方法。
掌握电阻点焊焊机的安装、使用和调整方法。
掌握氧乙炔焊的安装、使用和调整方法。
掌握等离子弧切割机的安装、使用和调整方法。
8.1 惰性气体保护焊
焊工在工作时要与电、可燃及易爆的气体、易燃液体、压力容器等接触，在焊接过程中还会产生一些有害气体和烟尘、电弧焊的辐射等，所以操作人员要认真执行以下操作规程。
①电焊机外壳必须有接地线，与电源连接的导线都要有可靠的绝缘，以防漏电时造成危险。
②焊钳应有可靠的绝缘，中断工作时，焊钳要放在安全的地方，防止焊钳与焊件之间产生短路而烧坏焊机。
③焊工的工作服、手套、绝缘鞋应保持干燥；应尽量避免雨、雪天在露天焊接。
④焊工必须使用有电焊防护玻璃的面罩，工作时应穿戴防护用品。
⑤焊接前要认真检查工作场地周围是否有易燃、易爆物品。这些物品离焊接处必须10 m以外。
⑥严禁在有压力的容器和管道上焊接。
⑦焊接场地应有良好的通风条件，配置可靠的通风设备。
汽车制造业使用薄型的高强度、低合金钢愈来愈多，惰性气体保护焊（MIG）便在车身修理厂得到广泛应用。汽车制造商认为，焊接低合金钢板和其他薄型钢板的唯一正确的方法就是应用惰性气体保护焊焊接法，或与其相似的熔化惰性气体保护焊。它在各种情况下都能够进行快速、高质量的焊接。用氧乙炔焊接机焊接后顶侧板平均耗时约4 h，而用惰性气体保护焊接机来进行同样的工作只需约40 min。
惰性气体保护焊机的应用并不局限于车身的修理。将它用于焊接排气结构、各种机械的底座、拖车的牵引装置、载货车的减振装置以及其他可用电弧焊或气焊的地方，都可收到良好的效果。此外，惰性气体保护焊还可用于铸铝件的焊接，例如各种破裂的变速箱、气缸头和进气管等。
8.1.1 惰性气体保护焊原理及组成
惰性气体保护焊使用一根焊丝，焊丝和电极以一定的速度自动进给，在母材和焊丝之间出现短弧，短弧产生的热量使焊丝熔化，因而将母材连接起来。由于焊丝以稳定的速度自动送丝，这种方法又可称为半自动电弧焊接法，如图8.1所示。用惰性气体对焊接部位进行保护，以免母材受到空气的氧化，如图8.2所示。所使用的惰性气体的种类由需要焊接的母材而决定。大多数钢材都用二氧化碳进行气体保护。而对于铝材，则根据铝合金的种类和材料的厚度，分别采用氩气或氩、氮混合气体进行保护。在氩气中加入4%～5%的氧气，用这种气体进行保护时，甚至可以焊接不锈钢。
图8.1 惰性气体保护焊的基本原理
1—焊缝金属；2—二氧化碳气体；3—电弧；4—焊枪喷嘴；5—焊丝；6—送丝滚轴；7—焊丝卷轴；8—二氧化碳气瓶；9—焊机电源
图8.2
1—二氧化碳气体保护层；2—熔融金属；3—工件
准确地说，二氧化碳气体不是惰性气体，而是一种半活性气体，二氧化碳在焊接的高温作用下进行分解，产生强烈的氧化作用，可以把合金元素氧化烧损或造成气孔和飞溅。氩气或氩、氮混合气体才是完全的惰性气体。但是人们习惯上用惰性气体保护焊来称呼所有的气体保护电弧焊。
轿车车身钢板通常使用80%的氩气和20%的二氧化碳组成的混合气体进行焊接，因此属于氧化性混合气体保护焊（MAG），它采用短路电弧的
方法，这是一种独特的将熔化的金属液体滴到母材上的焊接方法。MIG—MAG焊接主要使用保护气体见表8. 1所示。
表8. 1 MIG—MAG焊接主要使用保护气体
惰性气体保护焊工作过程简单概括如下：
①在焊接点，焊丝接触到工件表面的瞬间产生短路，引发电弧。电阻加热焊丝和焊接点。在焊丝周围有一层气体保护层，它可防止大气的污染并有助于稳定电弧。
②随着热量的增加，焊丝开始熔化变细，然后产生颈缩。颈缩被烧穿，滴落在工件表面形成熔池。
③电弧使熔池变平并烧掉焊丝。
④这时由于焊丝与工作面的间隙变大，电弧熄灭，形成开路。一旦电弧熄灭，熔池就会冷却、变平。
⑤当焊丝继续从焊枪中进给接触工件表面，重复上述的过程。这种加热和冷却的循环过程都是自动完成的，频率是每秒50～200次。
8.1.2 气体保护焊设备
气体保护焊可分为半自动焊和自动焊两类。车身修理作业使用半自动焊，在工作过程中设备自动运行，但焊枪需手动控制。
图8.3
市场上出售的气体保护焊机（见图8.3）既可使用纯二氧化碳气体也可使用纯氩气或使用二者的混合气体，只需简单地更换气瓶和调节器即可。
半自动气体保护焊主要由焊接电源、焊枪、送丝系统、供气系统和控制系统组成。用于汽车车身修理的焊机通常都是配套的，即电源、送丝装置和焊丝都装配成一整体。这种焊机可进行电压调节和送丝速度调节，并有点焊控制和脉冲控制功能。
（1）焊接电源
电源的核心是变压器，它把220 V或380 V的电压变成只有10 V左右的低电压，同时电流会变得很大。通常焊接电流为15～500 A，特种应用达1 500 A，空载电压为55～80 V。负荷能力（负载持续率）在60%～100%。负载持续率是指焊机在额定电流下连续工作10 min后，还能继续工作的时间。如负载持续率为60%，就是说焊机在额定电流下工作10 min后，还能再安全工作6 min。
（2）焊枪
车身的修理使用手握式半自动焊枪，其结构如图8.4所示，导电嘴将焊接电流传递给焊丝，焊丝能均匀连续地从其内孔通过；喷嘴向焊接区输送保护气，喷嘴与导电嘴绝缘；导电嘴和喷嘴可根据需要更换。
图8.4
该结构焊枪适用于小直径焊丝，轻巧灵便，特别适合结构紧凑难以达到的拐角处和某些受限制区域的焊接。
焊枪喷嘴容易沾染焊接时的溅出物，使用螺丝刀进行清理，焊接前喷涂防溅剂。
（3）送丝系统
通常焊丝卷成卷装在焊机内，压下焊枪的开关时，送丝装置可将焊丝从焊枪的导电嘴中送出。送丝系统的组成与送丝方式有关，目前在MAG焊中应用的送丝方式有图8.5所示3种，分为推丝式、拉丝式、推拉式。
图8.5
图8.6
1—焊丝盘转轴；2—焊丝盘；3—焊丝校直机构；4—送丝滚轮（主动轮）；5—送丝滚轮（压紧轮）；6—减速器；7—电动机
应用极广的是推丝式送丝系统，它是由焊丝盘、送丝机构（包括电动机、减速器、校直轮、送丝轮等）和送丝软管组成。工作时，盘绕在焊丝盘上的焊丝先经矫直轮矫直后，再经过安装在减速器输出轴上的送丝轮，最后经过送丝软管送向焊枪。
推丝式的焊枪结构简单、操作轻便、维修容易。但焊丝进入焊枪前要经过一段较长的软管，阻力较大。随着软管加长，送丝的稳定性变差，特别对较细或较软材料的焊丝更是如此。故送丝软管不能太长，一般为3～5 m。
送丝系统核心部分是送丝机构（见图8.6），通常是由动力部分（电动机）、传动部分（减速器）和执行部分（送丝轮）等组成。
（4）供气系统
MAG焊的供气系统，由高压气瓶、减压阀、浮子流量计、软管和电磁气阀等组成。减压阀将高压气瓶中的气体压力降至焊接所要求的压力，流量计用来调节和标示气体流量大小，电磁阀控制气流的通断。市售焊接钢板的氩气与二氧化碳的混合气体通常为80%Ar +20%CO2，其标称容量为40 L，减压阀和流量计常组合成一体，使用方便可靠。
CO2气体保护焊的供气系统与MAG焊的供气系统不完全一样。一般还需在气瓶出口处安装预热器和高压干燥器，前者用以防止从高压降至低压时吸热而引起气路结冰堵塞，后者用以去除气中水分，有时在减压之后再安装一个低压干燥器，再次吸收气体中的水分，以防止焊缝中产生气孔。为了紧凑，常把预热和干燥结合一起而成预热干燥器。预热是由电阻丝加热，一般用36 V交流电，功率约75～100 W。干燥剂常用硅胶或脱水硫酸铜。吸水后其颜色会发生变化，经加热烘干后可重复使用。
对于混合气体保护焊还需配备气体混合装置，先将气体混合均匀，然后再送入焊枪。
（5）控制系统
气体保护焊的控制系统由基本控制系统和程序控制系统两部分组成。前者的作用主要是在焊前或焊接过程中调节焊接工艺参数，如焊接电源输出调节系统、送丝速度调节系统和气体流量调节系统等；后者的主要作用是对整套设备的各组成部分按照预先拟好的焊接工艺程序进行控制，以使协调而又有序地完成焊接。近年来多采用单板机或微机控制系统，提高了焊接的可靠性。
8.1.3 焊接材料选择
车身板件如果是高强度钢，焊接时一般使用80%Ar +20%CO2作保护气体，不用纯的二氧化碳气体。
对于铝制车身板件，采用纯氩气作为保护气体。
气体保护焊焊丝分为实心焊丝和药心焊丝两大类。药心焊丝是指在管状的金属焊丝内包着焊药，又可分为有保护和自保护两种，前者焊接时需外加气体保护（如CO2气体）后者靠药心的造渣剂、造气剂自我保护，即不需外加保护气体。车身修理一般使用实心焊丝。所以根据使用的保护气体和焊丝的不同气体保护焊可分为几种不同类型（见图8.7）。
MAG焊丝通常由生产商以一定规格卷成盘状，并密封包装后供应用户，焊丝表面必须清洁，受污染的焊丝严禁使用。
焊丝的化学成分应与母材相同，在某些情况下使用稍微不同于母材化学成分的焊丝是为了改善焊缝金属的力学性能和焊接工艺性能。
根据母材厚度选择焊丝的直径，母材越厚焊丝的直径越大。车身修理常用的焊丝直径有0. 6，0. 8，1. 0 mm，建议选择0. 6 mm的焊丝，但目前大多数维修企业使用0. 8 mm的焊丝。
图8.7
8.1.4 气体保护焊工艺
MAG焊有如下特点：
①操作方法容易掌握。与传统的焊条电弧焊相比，MAG焊操作者只需几小时的培训即可做到高速度、高质量的焊接。
②MAG焊可使母材溶化，焊缝可修平或研磨到与板件表面同样高度而不影响强度。
③可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。因为电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且保护气体气流对焊件起到一定冷却作用，故可防止焊薄件时烧穿和减少焊接变形。
④电弧平稳、熔池小，熔敷金属多，溅出物少。
⑤轿车车身钢板可使用一根通用焊丝进行焊接。
⑥可控制焊接温度和时间。
⑦由于金属熔化时间短，能够轻松地进行立焊和仰焊。
⑧应用范围广。除了车身，还可焊接其他汽车零部件。
图8.8
气体保护焊典型的焊接工艺参数包括下列项目：
（1）焊接电流
焊接电流会影响母材的熔深、焊丝熔化的速度和焊接溅出物的数量（见图8.8）。在稳定焊接过程中，其他条件不变的情况下，焊接电流的增加焊丝熔化速度增加，会使焊缝的熔深和剩余金属高度明显增加，而熔宽（焊缝宽度）也会增大。焊接电流参数调整见表8. 2所示。
表8. 2 焊接电流的调整 单位：A
（2）电弧电压
高质量的焊接有赖于适当的电弧长度，而电弧长度是由电弧电压决定的，当电弧电压调整到适当的数值时，在焊接部位将连续发出轻微的嘶嘶声。
电压大则电弧长。熔深和剩余金属高度减小，而焊缝宽度增大呈扁平状。需要指出的是目前市售的一些气体保护焊机没有调整电流和电压的旋钮，只有相当于电流和电压调整的挡位旋钮，可根据板件的厚度调整到相应的挡位即可。
（3）焊接速度
焊接速度是指维修技师移动焊枪的快慢程度，即焊枪沿焊缝中心线方向相对移动的速度。提高焊接速度，则单位长度上电弧传给母材的热量显著减少，母材熔化速度减慢，其熔深和焊缝宽度减小，焊缝会变成圆拱形。若速度过高，就会引起咬边；若焊速过慢，会产生许多烧穿孔。
（4）导电嘴到母材的距离
导电嘴到母材的距离是保证高质量焊接的一项重要因素标准距离为7～15 mm。
如果导电嘴到母材的距离过大，从焊枪端部伸出的焊丝长度增加而产生预热，加快了焊丝熔化的速度。并且，导电嘴到母材的距离过大，保护气体所起的作用也会减少。
如果导电嘴到母材的距离过小则难以焊接，因为焊接部位被挡在导电嘴的后面。即使可以焊接，电弧也易烧导电嘴，且金属飞溅也易堵塞喷嘴。
图8.9
（5）焊枪的角度
焊丝轴线相对于焊缝轴线的角度和位置会影响焊缝的形状和熔深。当焊丝轴线和焊缝轴线在一个平面内，则它们相互之间的夹角称行走角（托角、推角）。
如图8.9所示，焊丝（焊枪）向前进方向倾斜焊接时，称前倾焊法（逆向焊接）；焊丝（焊枪）向前进相反方向倾斜焊接时，称后倾焊法（正向焊接）；焊枪角度都应在10°～30°。焊丝（焊枪）轴线与焊缝轴线垂直称正直焊法。
（6）焊接姿势惰性气体保护焊可以4个姿势进行焊接：平焊、横焊、立焊和仰焊（见图8.10）。
图8.10
平焊简单快捷，仰焊最难，需经过长时间的练习才能掌握。仰焊容易造成熔池过大的危险，而且一些金属液滴会落入喷嘴而引起故障。因此在进行仰焊时，一定要使用较低的电压，较短的电弧和较小的熔池。操作时将喷嘴推向工件，以保证焊丝不会向熔池外移动。最好能够沿着焊缝均匀地拉动焊炬。
（7）极性
采用直流电源焊接时，极性对焊缝熔深有影响。直流反接（焊丝接正极、工件接负极）时熔深大于直流正接（焊丝接负极、工件接正极）。如果需焊接的材料非常薄，应以正向极性进行焊接。这将在焊丝上产生更多的热量，并使焊接熔深较浅。采用正向极性的缺点是：它会产生许多气泡，需要更多地进行抛光。
（8）保护气体的流量
气体流量太大会形成涡流而降低保护层的效果，气体流量太小也不能起到好的保护。因此应根据喷嘴和母材之间的距离、焊接电流、焊接速度及焊接环境来调整保护气体的流量。
（9）送丝速度
如果送丝速度太慢，随着焊丝在熔池内熔化并熔敷在焊接部位，将可听到嘶嘶声或啪哒声。此时产生的视觉信号为反光的亮度增强。
送丝速度太快将堵塞电弧，这时焊丝的熔敷速度熔池吸收速度，会产生飞溅。这时产生的视觉信号为频闪弧光。
送丝速度应与调节电流和电压的挡位结合起来进行调整，当电流和电压调节在大挡位时，送丝速度也应相应增加，否则会造成焊丝回烧。
回烧就是焊丝熔化速度大于焊丝输送速度，焊丝不断向导电嘴熔化回缩，最终导致焊丝全部缩入导电嘴以至无法焊接，严重的会损坏焊枪。大多数MAG焊机都有回烧控制机构，可有效防止回烧。
8.1.5 焊接方法
惰性气体保护焊机可采用6种基本的焊接方法进行焊接。
（1）定位焊
定位焊，如图8.11所示。它实际上是一种临时点焊，也就是在进行永久性焊接的过程中，用一种很小的临时点焊来取代定位装置或薄板金属螺钉，对需要焊接的工件进行固定。各焊点间的距离大小与母材的厚度有关。一般来说，其距离为母材厚度的15～30倍（见图8.12）。定位焊要求母材之间正确地对准，这十分重要，应认真操作。
图8.11 定位焊
图8.12 定位焊
（2）连续焊
连续焊，如图8.13所示。焊炬缓慢、稳定的向前运动，形成连续的焊缝。应固定好焊炬，以免产生晃动。采用正向焊法，连续地匀速移动焊炬，并经常观察焊缝。焊炬应倾斜10°～15°，以便获得最佳形状的焊缝、焊接线和气体保护效果，如图8.14所示。导电嘴到母材之间应保持适当的距离，焊炬应保持正确的角度。如果不能正常进行焊接，问题可能是焊丝太长。如果是这个原因，金属的焊接熔深将会减小。为了得到适当的焊接熔深，以提高焊接质量，应使焊炬靠近母材。如果平稳、均匀地操纵焊炬，将可得到高度和宽度恒定的焊缝，而且焊缝上带有许多均匀、细密的焊波。
图8.13 连续焊
图8.14
（3）塞焊
塞焊是点焊的一种形式，它是通过一个孔进行的点焊。在需要连接的外层母材上钻（冲）一个孔（见图8.15），电弧穿过此孔进入里面的工件，熔化的金属将孔填满。结构性板件上的钻孔直径为8 mm，装饰性板件5 mm即可。
在车身修理厂，除非维修手册上规定某些部位必须使用电阻点焊，否则都是采用塞焊来代替汽车制造厂的电阻点焊，因为它具有足够的强度来承受车身载荷，它在车身修理中的应用不受任何限制。
图8.15
图8.16
塞焊时应将两块母材紧紧地固定在一起，焊炬和工件表面垂直，将焊丝放入孔内，塞孔较大时沿塞孔圆周运枪并绕向中心，塞孔较小时直接对准中心将孔填平，如图8.16所示。正确的熔深是下层金属板有半球形的隆起而上层金属板的焊点略高于焊件平面（见图8.17）。
图8.17
图8.18
塞焊还可用于将两块以上的金属板连接在一起，此时，应在每一层金属板上冲一个孔（最下面的金属板除外），而塞孔直径依次变大（见图8.18）。
如果要将不同厚度的金属板焊接在一起，应将较薄的金属板放在上面并冲较大的孔，以保证较厚的金属能首先熔化。
（4）点焊
点焊法（见图8.19）是当送丝定时脉冲被触发时，将电弧引入被焊的两块金属板。
（5）搭接点焊
搭接点焊法（见图8.20）是将电弧引入下层的金属板，并使熔融金属流入上层金属板的边缘。
图8.19 点焊
图8.20 搭接点焊
图8.21 连续点焊
（6）连续点焊
连续点焊（见图8.21）就是一系列相连的或重叠的点焊，形成连续的焊缝。
（7）对接焊
对接焊是将两个相邻的金属板边缘安装在一起，沿着两个金属板相互配合或对接的边缘进行焊接的一种方法。
焊接时，应当使某一段区域的对接焊能够自然冷却，然后再进行下一区域的焊接（见图8.22），以防止由于温度升高而引起的弯曲和变形。为了将间隔开的焊缝之间的间隙填满，可先用砂轮磨光机沿着金属板表面进行研磨，然后在间隙中填满金属（见图8.23）。如果焊缝表面未经研磨便将焊接金属填入，则会产生气泡。
图8.22
图8.23
安装替换金属板时采用的典型对接焊的过程如图8.24所示。如果焊接效果不好，其原因可能是导电嘴和母材金属之间距离过大。焊接熔深随着导电嘴和母材金属之间距离的增大而减小。试将导电嘴和母材金属之间的距离保持几个不同的值，直至获得理想的焊缝（见图8. 25），这时的距离值即为最佳值。
图8.24 对接焊的操作过程
图8.25 焊缝的形状
同样焊炬移动得过快或过慢，都将使焊接质量下降。焊接速度过慢将会造成熔穿。相反，焊接速度过快将使熔深变浅而降低焊接强度。
如果从金属的边缘处或靠近边缘的地方开始焊接，金属板会产生弯曲变形，如图8.26所示。因此，为了防止金属板弯曲，应从母材中心处开始焊接，并经常改变焊接的位置，以便将热量均匀地扩散到母材金属中去。金属板的厚度越小，焊缝的长度应越短。
图8.26
进行对接焊时，熔深一定要达到焊缝的背部。当需要对接焊的金属的厚度较大时，必须留一个槽，以确保有足够的熔深。如果实际需要焊接的地方没有槽，可在焊缝处磨出一个V形槽，使熔深到达焊缝的背部。
8.1.6 焊接缺陷
在每一次修理性焊接的过程中，都应经常检查焊接的质量。可以很方便地用一些试验板来进行检查。在对汽车上的零部件进行焊接以前，可先在一些金属板上进行试焊。这些金属板和汽车上需要焊接的零部件的性质相同。如果焊接这些试验板时，焊机的各项参数调整适当，则对汽车零部件的焊接质量就有了保证。
正确的焊接方法为高质量的焊接提供了保证。如果产生焊接缺陷，就应设法改变操作方法。以下概述了气体保护焊接可能产生的缺陷及其原因。
（1）气孔和凹坑
气体进入焊接金属中会产生气孔或凹坑，如图8.27所示。
图8.27 气孔和凹坑
产生气孔和凹坑的原因有：
①焊丝上有锈迹或水分。
②母材上有锈迹或污物。
③不适当的阻挡（喷嘴堵塞、弯曲或气体流量过小）。
④焊接时冷却速度太快。
⑤电弧太长。
⑥焊丝规格不合适。
⑦气体被不适当地封闭。
⑧焊缝表面不干净。
（2）咬边
咬边是由于过分熔化的母材形成一个凹槽。使母材的横截面减小，严重降低了焊接部位的强度，如图8.28所示。
图8.28 咬边
产生咬边的原因有：
①电弧太长。
②焊炬角度不正确。
③焊接速度太快。
④电流太大。
⑤焊炬送进太快。
⑥焊炬角度不稳定。
（3）熔化不透
这种现象发生在母材与焊接金属之间，或发生在两种熔敷金属之间，如图8.29所示。
图8.29 熔化不透
产生熔化不透的原因有：
①焊炬进给不适当。
②电压较低。
③焊接部位不干净。
（4）焊瘤
角焊比对接焊更容易产生焊瘤。焊瘤会引起应力集中而导致过早腐蚀，如图8.30所示。
产生焊瘤的原因有：
①焊接速度太慢。
②电弧太短。
③焊炬送进太慢。
④电流太小。
（5）焊接熔深不够
此种缺陷是由于金属板熔敷不足而产生的，如图8.31所示。
产生焊接熔深不够的原因有：
①电流太小。
②电弧过长。
③焊丝端部没有对准两层金属板的对接位置。
④槽口太小。
图8.30 焊瘤
图8.31 焊接熔深不够
图8.32 焊接溅出物过多
（6）焊接溅出物过多
过多的溅出物在焊缝的两边形成许多斑点和凸起，如图8.32所示。
产生焊接溅出物过多的原因有：
①电弧过长。
②母材金属生锈。
③焊炬角度太大。
（7）溅出物（焊缝浅）
在角焊缝处容易产生溅出物，如图8.33所示。
图8.33 溅出物
图8.34 垂直裂纹
图8.35 焊缝不均匀
产生溅出物的原因有：
①电流太大。
②焊丝规格不正确。
（8）垂直裂纹
裂纹通常只发生在焊缝顶部表面，如图8.34所示。
产生垂直裂纹的原因是，焊缝表面被弄脏（油漆、油、锈斑）。
（9）焊缝不均匀
焊缝不是均匀的流线型，而是不规则的形状，如图8.35所示。
产生焊缝不均匀的原因有：
①导电嘴的孔被损坏或变形，焊丝通过嘴口时发生振动。
②焊炬不稳。
（10）烧穿
焊缝内有许多孔，如图8.36所示。
产生烧穿的原因有：
①焊接电流太大。
②两块金属之间的坡口槽太宽。
③焊炬移动速度太慢。
④焊炬至母材之间的距离太短。
图8.36 烧穿
8.1.7 焊接质量检验标准
试验样板采用厚度为1 mm的冷轧钢板，长宽约为150 mm×100 mm，根据GB/ T 7949—1999《钢结构焊缝外形尺寸》和GB/ T 985—1988《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》对试验样板的搭接焊、对接焊和塞焊的质量检验标准如下：
（1）焊缝外观缺陷检查
不能出现以上所列举的任何一种缺陷。
（2）搭接和对接焊焊缝的检测标准
1）工件正面
试验样板连续焊焊缝长度要求25～38 mm。焊接完成后焊缝宽度5～10 mm。焊缝最大宽度和最小宽度在任意50 mm长度范围内差值不得大于4 mm。焊缝余高0～3 mm，焊缝表面的凹凸在任意25 mm长度范围内差值不得大于2 mm。
2）工件反面
焊缝宽度0～5 mm，背面焊缝余高0～1. 5 mm。
焊缝边缘直线度在任意300 mm连续焊缝长度内，焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度应小于3 mm。
（3）塞焊焊点的检测标准
1）工件正面
焊点直径10～13 mm，焊点余高0～3 mm。
2）工件反面
焊点直径0～10 mm，背面余高0～1. 5 mm。
（4）搭接焊和对接焊焊缝的破坏性实验检测标准
将两块板件撕裂后，其中一块板件上必须有与焊缝长度相等的孔口。
（5）塞焊焊点的破坏性实验检测标准
焊点扭曲破坏后，下面的工件上必须留有直径不小于10 mm的均匀圆孔。
8.1.8 焊接试验样板的操作步骤
①安全保护。穿戴好规定的焊接工作服、工作帽、安全鞋。在操作过程中还会使用到防滑手套、焊接手套、防弧光头盔。
②准备工件。用清洁布蘸除油剂对两块样板的正反面进行清洁（若进行塞焊应先打孔）使用钣金钳将样板固定到焊接工作台上。
③检查焊机安装是否正常。包括焊丝安装、电源连接、气瓶与焊机的连接等；喷嘴内的溅出物使用螺丝刀清理。
④根据焊机操作手册调节工艺参数。通常可以调节的参数有：焊丝速度、回烧调节、焊接时间调节、电流电压挡位调节。
⑤打开焊机电源开关。
⑥打开保护气体阀门，调节保护气体压力和流量。先扣下焊枪的开关，观察浮子流量计中钢球升起的高度，若高度居中则气体流量合适，否则可相应调节减压阀。
图8.37
⑦将搭铁夹与工件夹在一起。
⑧检查焊丝伸出长度。正确的长度为6 mm，焊丝过长用扁嘴钳剪去。如果焊丝的头部有大的球头也必须剪去（见图8.37），在操作时不要把导电嘴指向脸部。
⑨向喷嘴内喷涂防溅剂。
⑩戴上焊接手套，将焊枪对准焊接位置，拉低头盔或使用焊接面罩。
扣下焊枪的开关进行焊接操作。
对焊件进行质量检验。
8.2 电阻点焊
电阻点焊是汽车制造厂在流水线上对整体式车身进行焊接时最常用的一种方法。据估计，在各汽车制造厂对整体式车身进行的焊接中，有90%～95%都采用电阻点焊。在美国，电阻点焊还广泛应用于汽车遮阳顶的安装和汽车的改装。越来越多的汽车制造厂指定用电阻点焊来修理焊接他们制造的汽车，作为一个汽车修理工，就有必要掌握电阻点焊的焊炬操作方法。
挤压式电阻点焊机，如图8.38所示。适用于焊接整体式车身上要求焊接强度好、不变形的薄型零部件。常见的应用范围包括车顶、窗洞和门洞、车门槛板以及许多外部壁板。由于整体式车身修理对强度的要求较高，经常要使用挤压式电阻点焊机。
图8.38 挤压式电阻点焊机
电阻点焊有下列优点：
①降低了焊接成本。
②不消耗焊丝、焊条或气体。
③清洁，不产生烟或蒸气。
④可透过导电的锌底层焊接需要修理的部位。
⑤外观质量与制造厂的焊接完全相同。
⑥不需要对焊缝进行研磨。
⑦速度快。只需一秒或更短的时间便可焊接高强度钢、高强度低合金钢或低碳钢，而且焊接强度高、受热范围小、金属不易变形。
缺点是：
①目前尚无可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试验样板和破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证。
②点焊需用搭接接头，增加了构件的重量。其接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。
③设备功率大，而且机械化和自动化程度较高，故设备投资大，维修较困难。
8.2.1 电阻点焊的焊接原理
电阻点焊通过低压电流流过夹紧在一起的两块金属产生的电阻热和焊接电极的挤压力来完成。因此，电阻点焊的3个要素如下：
（1）加压
两个金属件之间的焊接机械强度与焊炬喷嘴施加在金属件上的力有直接的关系。当焊炬喷嘴将金属件挤压到一起时，电流从焊炬喷嘴流入母材金属，使金属熔化并熔合在一起。焊炬喷嘴的压力太小或电流过大都会产生焊接溅出物（内部的或外部的），而焊炬喷嘴压力太大会引起焊点过小（见图8.39），并降低焊接部位的机械强度。
图8.39 电极头的压力
图8.40 电流强度
（2）电流
给金属加压后，一般很强的电流流过焊接电极，然后流入两个金属件。在金属的接合处，温度迅速上升，因为这里的电阻值最大（见图8.40（a））。如果电流不断流过，金属便熔化并熔合在一起（见图8.40（b））。如果电流太大或压力太小，将会产生内部溅出物。然而，如果减小电流强度或增加压力，便可使焊接溅出物减少到最小值。电流和施加在点焊部位的压力之间相互关联。
（3）加压时间
电流停止后，熔化的部位开始冷却，凝固的金属形成了圆而平的焊点，如图8.41所示。这种结构非常紧密，因为施加的压力合适，而产生了很高的机械强度。加压时间是一个非常重要的因素。实际的加压时间不可少于用户说明书上的规定值。
图8.41 加压时间
8.2.2 电阻点焊设备
电阻点焊机由变压器、控制器和带有可更换电极臂的焊炬构成，如图8.42所示。
（1）变压器
变压器将低电流强度、高电压（220 V或380 V）的车间线路电流转变成高电流强度、低电压（2～5 V）的焊接电流，避免了电击的危险。焊接机变压器既可安装在焊炬上，也可安装在远处并通过电缆和焊炬连接。
图8.42 电阻点焊机的构成
1—调压旋钮；2—电极；3—电极臂；4—加压手柄；5—变压器
（2）焊接机控制器
焊接机控制器可调节变压器输出的焊接电流，并调节出精确的焊接时间。在焊接时间内，焊接电流接通并流过被焊接的金属，然后电流切断。焊接电流的大小与工件的厚度、电极臂的长短等因素有关，通常工件厚度较大、电极臂较长时应使用较大的电流。
（3）电极臂
用来对工件施加压力并接入焊接电流。用于整体式车身修理的电阻点焊机可带有全范围的可更换电极臂装置。标准电极臂用于焊接汽车上大多数难以到达的部位，例如轮口边缘、流水槽、后灯孔和其他焊接部位，以及地板、车门槛板和窗洞、门洞等。
电极臂的选用应根据焊接部位确定，原则是尽量选择最短的电极臂。通常较短的电极臂可以焊接较厚的工件。大多数电阻电焊机具有增力机构，使用弹簧或气动装置增加电极的压力来保证焊接质量。挤压式焊机不具备增力机构而依靠人力加压，所以最好不用于整体式车身的修理。应参考汽车制造厂的修理手册选择电极臂。
电极工作条件比较恶劣，制造电极的材料除了应有较好的导电和导热性能外，还应能承受高温和高压力的作用。目前最常用的电极材料是铜和铜合金，在特殊焊接场合，也采用钨、钼、氧化铝等耐高温的粉末烧结材料。可参考汽车制造厂的修理手册或其他手册选择电极。
另外，在车身修理中电阻电焊机的应用很多，除了进行双面点焊，还配有其他的辅助工具来完成辅助的功能，一般都具有外形修复机的功能，如可进行单面点焊，螺钉、垫圈、垫片的焊接，热收缩等操作。
8.2.3 点焊机的调整
为使点焊部位有足够的强度，在进行操作前，请按下列步骤对挤压型电阻点焊机进行检查和调整：
（1）选择电极臂
应根据需要焊接的部位来选择电极臂，如图8.43所示。
图8.43 根据焊接的部位选择电极臂
（2）调整电极臂
为了获得最大的焊接压力，焊炬的电极臂应尽量缩短，如图8.44所示。要将焊炬电极臂和电极头完全上紧，以使它们在工作过程中不至于松开。
图8.44 调节焊矩电极臂
图8.45 电极头的调整
（3）将两个电极头对准
将上、下两个电极头对准在同一条轴线上，如图8.45所示。电极头对准状况不好将引起加压不充分，而这又会造成电流过小，并降低焊接部位的强度。
（4）电极头的直径
电极头直径增加，点焊的直径将减小。但是，如果电极头直径太小，点焊的直径将不再增大。必须适当控制电极头直径（见图8.46），以便获得理想的焊接深度。经过长时间的连续使用后，电极头端部将不能正常地散热而造成过热，这将使电极头端部过早地损坏而增大电阻，并引起焊接电流急剧下降。如有必要，可在每进行5～6次焊接后，让电极头端部冷却。如果电极头端部已被损坏，要用电极头端部清理工具进行整形，如图8.47所示。
图8.46 确定电极头直径
D—电极头直径；T—底板厚度D =2T +3 mm
图8.47 对电极头的端部进行整形
（5）电流流过的时间
电流流过的时间也和点焊的形成有关。当电流流过的时间延长时，所产生的热量增加，点焊直径和焊接熔深随之增大。焊接部位散发出的热量随着通电时间的延长而增加。
8.2.4 挤压式电阻点焊机的操作
使用挤压式电阻点焊机时，应注意：
（1）两个焊接表面的间隙
两个焊接表面之间的任何间隙都会影响电流的通过（见图8.48）。虽然不消除这些间隙也可进行焊接，但焊接部位将会变小而降低焊接的强度。因此，焊接前要将两个金属表面整平，以消除间隙，还要用一个夹紧装置将两者夹紧。
图8.48 焊接表面之间的间隙
图8.49 母材表面状态
（2）需要焊接的金属表面
需要焊接的金属表面上的油漆层、锈斑、灰尘或其他任何污染物都会减小电流强度而使焊接质量降低。要将这些物质从需要焊接的表面上清除（见图8.49）。
（3）在金属表面进行防锈处理
在需要焊接的金属表面上涂一层导电系数较高的防锈剂。必须将防锈剂均匀地涂在金属板上（包括金属板的端面），如图8.50所示。
（4）点焊操作
进行点焊操作时，一定要做到以下3点：
①采用双面点焊的方法。对于无法进行双面点焊的部位，可采用气体保护焊接中的塞焊法。
图8.50
图8.51
②电极和金属板之间的夹角应正确，如图8.51（a）所示。如果这个角度不正确，电流强度便会减小，因而降低焊接的强度。
③当三层或更多层的金属重叠在一起时，应进行两次点焊，如图8.51（b）所示。
（5）点焊的焊点数量
修理厂的点焊机功率一般小于制造厂的点焊机功率。因此，和制造厂的点焊相比，修理厂在进行点焊时，应将焊点数增加30%，如图8.52所示。
图8.52
图8.53 正确的焊接顺序
（6）最小焊接间距
每一次点焊的强度取决于点焊的间距（两个焊点之间的距离）和边缘距离（焊点到金属板边缘的距离）。两层金属板之间的结合力随着焊接间距的缩小而增大，但是，当间距缩小到一定值时，金属产生饱和。如果再进一步缩小间距，结合力将不再增大，这是因为电流将要流向已被焊接过的焊点。随着焊点数量的增加，这种往复的换向电流也增加，但是换向电流并不使焊接处的温度升高。焊接间距必须大于往复的换向电流作用的范围。
（7）焊点到金属板的边缘和端部的距离
到边缘的距离也是由电极头的位置决定的。即使点焊的情况正常，如果到边缘的距离不够大，也会降低焊接点的强度，并引起金属板变形。
图8.54
（8）点焊的顺序
不要只沿着一个方向连续进行点焊，如图8.53所示。这种方法会使电流产生分流而降低焊接质量。当电极头发热并改变颜色时，应停止焊接使其冷却。
（9）对角落处的焊接
不要对角落的半径部位进行焊接，如图8.54所示。对这个部位进行焊接将产生应力集中而导致开裂。
8.2.5 电阻点焊的检验
点焊的检验可采用外观检验（目测）或破坏性试验。破坏性试验用于检验焊接的强度，而外观检验则是用来判断外观的质量。
（1）外观检验
用肉眼看和手摸来检验焊接处的表面粗糙度。还有下列项目需要检验：
①焊接位置
焊点的位置应在凸缘的中心，不得产生电极头孔，不可超过边缘。作为一项规定，应避免在原有的焊点位置焊接。
②焊点的数量
焊点的数量应大于或等于汽车制造厂焊点数量的1. 3倍。
③间距
修理时的焊接间距应略小于汽车制造厂的焊接间距，焊点应均匀分布。当间距值最小时，以不产生往复换向电流为原则。
④压痕（即电极头压痕）
焊接表面的压痕深度不得超过金属板厚度的一半。
⑤气孔
不得有肉眼可以看见的气孔。
⑥溅出物
用手套在焊接表面擦过时，不应被绊住。
（2）破坏性试验
大多数破坏性试验都需要使用许多复杂的设备，而大多数车身修理厂都不可能有这些设备。因此，这里介绍几种已在车身修理厂得到广泛应用的比较简单的方法。
取一块和需要焊接的金属板同种材料、同样厚度的试验板，按图8.55所示的位置进行焊接。然后，按图中箭头所指的方向施加力，使焊点处分开。根据焊接处是否整齐地断开，可以判断出焊接质量的好坏。如果焊接处被整齐地分开，就像从瓶口拔出一个软木塞一样，便可以断定焊接的质量好。需要注意的是：实际进行焊接时，不可能完全重复这种试验，所以，试验的结果只能作为参考。
图8.55 破坏性检验
（3）非破坏性检验
在一次点焊完成后，可用凿子和锤子按下述方法检验焊接的质量：
①将錾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3～4 mm的间隙，如图8.56所示。如果这时焊接部位仍保持正常，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。
②如果两层金属板的厚度不相等，必须将两层金属板之间的间隙限制在1. 5～2 mm。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。
图8.56 非破坏性检验
8.3 氧乙炔焊
8.3.1 氧乙炔焊原理
氧乙炔焊是熔焊的一种形式。乙炔和氧气在一个腔内混合，在喷嘴处点燃后作为一种高温热源（大约为5 400 F），将焊条和母材金属熔化并接合在一起。
由于难以将热量集中在某一个部位，热量将会影响周围的区域而降低钢板的强度。因此，汽车制造厂都不提倡使用氧乙炔焊来修理损坏的汽车。可它在车身修理厂还是得到了某些应用。
氧乙炔焊接和切割设备（见图8.57）通常由下列几部分组成：
图8.57 典型的氧-乙炔焊接和切割设备
1—氧气瓶；2—双芯软管；3—氧气软管；4—氧气调节器；5，11—工作压力表；6—氧气软管接头；7—乙炔软管接头；8—割炬；9—喷嘴；10，12—气瓶压力表；13—乙炔阀扳手；14—乙炔调节器；15—乙炔软管；16—乙炔气瓶
（1）氧气气瓶、乙炔气瓶
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40 L，在15 MPa压力下，可贮存6 m3氧气。
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、可熔安全塞等组成。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. 55 MPa，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。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：
-5～0℃时不低于0. 05 MPa；
0～15℃时不低于0. 098 MPa；
15～25℃时不低于0. 196 MPa；
25～35℃时不低于0. 294 MPa。
（2）各种调节器
调节器将来自气瓶的压力减小到一定值，并保持稳定的流速。
减压器不仅能将气瓶中高压气体的压力减低到气焊、气割所需压力，并且能使输出的低压气体的压力保持稳定，不会因气源压力降低而降低。气焊用的减压器有氧气减压器和乙炔减压器。
（3）各种软管
软管从各调节器、气瓶处将氧气和乙炔输送到焊炬处。
现行规定氧气管为红色，乙炔管为黑色，氧气管内径为8 mm，乙炔管内径为10 mm。两种软管强度不同，氧气管允许工作压力为1. 5 MPa，试验压力为3 MPa，乙炔管为0. 5 MPa或1 MPa。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5 m，太长又会增加气流阻力，一般以10～15 m为宜。
（4）焊炬
从气瓶内流出的氧气和乙炔在焊炬体内以适当的比例混合并产生加热火焰，这种火焰能够使钢熔化。焊炬的类型主要有两种，即焊炬和割炬（见图8.58）。
通常用低压焊炬进行乙炔焊。这种焊炬可在极低的乙炔压力下使用。它有一个喷嘴，从位于中心的喷嘴中释放出氧气使两种气体混合。
割炬上带有一个氧气管和阀，用它们将高压氧气输送到焊炬。火焰的出口处有一个小的氧气孔，该孔位于喷嘴的中心处，其周围是围成圆形的一圈小孔。外层的这些小孔用来预热。焊接时，应使用滤光护罩。
（5）氧乙炔焊辅助工具
①护目镜
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入眼内。一般用3号到7号的黄绿色镜片。
②点火枪
图8.58 典型割炬的组成
1—割炬手柄；2—起动装置；3—预热管；4—喷嘴；5—90°弯头；6—预热氧气管；7—75°弯头；8—切割氧气管；9—氧气阀弹簧；10—氧气阀与阀座；11—手柄截面；12—后管；13—手柄；14，17—乙炔针阀组件；15—氧气软管接头；16—乙炔软管接头
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，应把划着的火柴从焊嘴后面送到焊嘴上，以免手被烧伤。
使用焊炬时的注意事项：
a.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入水中，然后分别通入氧气和乙炔，水中不出现气泡就证明气密性良好。
b.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。
c.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。
d.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。
8.3.2 火焰的类型
乙炔和氧气混合后在空气中燃烧，其火焰的状态由氧气和乙炔的体积来决定。
有3种形式的火焰：
（1）中性焰
标准的火焰称作中性焰（见图8.59（a））。当乙炔和氧气的体积混合比为1∶1时，产生中性焰。这种火焰有非常明亮透明的焰心，焰心被明亮的外层蓝色火焰包围。
（2）碳化焰（又可称作剩余焰或收缩焰）
混合气体中乙炔量略多于氧气量时，燃烧生成的火焰为碳化焰。从图8.59（b）可以看出碳化焰和中性焰的不同之处在于它由3部分组成。它的焰心和外层火焰都和中性焰相同，但在这两层火焰之间，有一层淡色的乙炔焰心包围在透明焰心的外面。氧、乙炔混合比约为1～1. 4（体积比）。碳化焰用于焊接铝、镍和其他合金。
图8.59 火焰的类型
（3）氧化焰
混合气体中氧气略多于乙炔时，燃烧生成的火焰为氧化焰。从外观上看，氧化焰图8.59 （c）与中性焰相似，但它的乙炔焰心较短，而且其颜色比中心焰稍紫一些。氧化焰的外层火焰较短，而且边缘模糊。氧化焰通常会使熔化的金属氧化，所以不能用它来焊接低碳钢，但可以用它焊接黄铜和青铜。
8.3.3 火焰的调整
（1）焊炬火焰的调整
焊炬火焰调整步骤：
①将合适的喷嘴安装到焊炬的端部。应使用用于金属板的标准喷嘴（各制造厂测量喷嘴口尺寸的方法有所不同）。
②分别将氧气和乙炔调节器调节到适当的压力值（参考焊接说明书）。
③将乙炔阀旋开约半圈并点燃气体。然后继续旋开压力阀，直到黑烟消失并出现红黄色火焰。慢慢地旋开氧气阀，直到出现带有淡黄色透明焰心的蓝色火焰。进一步旋开氧气阀，直到中间的焰心变尖并轮廓分明。这种类型的火焰称作中性焰，可用它焊接低碳钢（汽车车身除外）。如果向火焰中加入乙炔或从火焰中除去氧气，便形成碳化焰。如果向火焰中加入氧气或从火焰中减少乙炔，便形成氧化焰。
（2）割炬火焰的调整
车身修理厂有时用割炬来粗割损坏的金属板。割炬火焰的调整和切割过程如下：
①调整氧气和乙炔的数值，产生预热的中性焰。
②缓慢地打开预热氧气阀，直到出现氧化焰。这就使熔化的金属难以留在被切割金属板的表面，以便得到整齐的边缘。
③切割厚金属板的方法。对母材的某一部分加热，直至达到赤热状态。在金属开始熔化前，打开高压氧气阀并切割金属板。在确信金属板已熔化并已被割开后，向前移动割炬。这种方法被广泛运用在厚金属板（当有好几层金属板重叠在一起时）或侧面壁板上（甚至当它带有内部加强板时）。
④切割薄金属板的方法。在母材上很小的范围内加热，直到该处达到赤热状态。在该处熔化以前，打开高压氧气阀并倾斜割炬来切割薄板。当切割较薄的材料时，应倾斜割炬，以使切割变得整齐、快速（这样做可防止母材弯曲）。
8.3.4 不正常现象
在焊接过程中，如果发生某种变化，例如火焰的输出温度过高、粘上了溅出物或气体压力的波动，其结果都会使火焰产生变化。因此，操作者必须始终清楚火焰的状态。以下列举了火焰的各种不正常现象及其原因和解决办法。
现象一：火焰抖动
产生原因：
①气体中的水分在软管中凝结。
②乙炔供应不足。
解决办法：
①清除软管中的水分。
②调节乙炔压力并重新充满乙炔气瓶。
现象二：点燃焊炬时发出爆炸声
产生原因：
①氧气或乙炔的压力不正确。
②气体中有杂质。
③喷嘴口太大。
④喷嘴口脏。
解决办法：
①调节压力
②清除焊炬内的空气。
③更换喷嘴。
④清洁喷嘴口。
现象三：火焰熄灭
产生原因：
①氧气压力太大。
②火焰出口被堵塞。
解决办法：
①调节氧气压力。
②清洁喷嘴。
现象四：焊接中有“扑扑”声
产生原因：
①喷嘴温度过高。
②喷嘴堵塞。
③气体压力不正常。
④金属熔敷在喷嘴上。
解决办法：
①冷却火焰出口处（但要让一些氧气通过）。
②清洁喷嘴。
③调节气体压力。
④清洁喷嘴。
现象五：只有氧气流出（氧气进入乙炔通道）
产生原因：
①喷嘴堵塞。
②氧气压力太大。
③焊炬有故障（喷嘴或阀松动）。
④喷嘴与熔化金属接触。
解决办法：
①清洁喷嘴。
②调节氧气压力。
③修理或互换焊炬。
④清洁喷嘴口。
现象六：逆火（产生气笛声、焊炬手柄变热、火焰被吸入焊炬）
产生原因：
①喷嘴脏污堵塞。
②氧气压力太低。
③喷嘴过热。
④喷嘴口变大或变形。
⑤母材上的火花进入焊炬，并在焊炬内将气体点燃。
⑥流入焊炬的乙炔量太小。
解决办法：
①清洁喷嘴。
②调节氧气压力。
③用水冷却喷嘴（同时使一些氧气流过）。
④更换喷嘴。
⑤立刻关闭两个焊炬压力阀，让焊炬冷却，然后重新点燃焊炬。
⑥调节乙炔的流量。
8.4 钎 焊
8.4.1 钎焊的原理
汽车车身上经常使用钎焊。它只能用在密封结构处，钎焊的原理如图8.60所示。在焊接过程中只熔化有色金属，而不熔化母材，这种有色金属的熔点低于母材。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目的。
图8.60 钎焊原理
要使熔化的钎料能很好地流入接头间隙，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呈球状，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℃的称软钎焊，如锡焊；钎料的熔点高于450℃的称硬钎焊，如铜焊。
8.4.2 钎焊基本特性
①两块母材在很低的温度下结合在一起。在这个过程中，母材不熔化。因此，母材产生变形和应力的危险性较小。
②黄铜有优异的流动性，它能顺利地进入狭窄的间隙中，所以很容易填满车上各焊缝的间隙。
③由于母材没有被焊透，而只是在金属的表面相结合，所以焊接处抵抗反复作用的载荷或碰撞的强度很低。
④钎焊技术很容易掌握。
图8.61
汽车装配厂使用电弧钎焊将车顶和后顶侧板连接在一起，如图8.61所示。电弧钎焊的原理与气体保护焊接相同，如图8.62所示。不过电弧钎焊使用氖气和钎焊金属来代替惰性气体保护焊接中的CO2或Ar/ CO2混合气，还需要专用的钎焊丝。电弧钎焊施加在母材金属上的热量很少，所以过热很小，很少发生母材变形或弯曲。与前面介绍过的将黄铜熔敷在母材金属上的方法相比，电弧钎焊缩短了焊接和抛光的时间。另外，电弧钎焊不产生有毒物质。
在车身修理厂，钎焊设备通常与氧乙炔焊的设备相同。进行钎焊时，需要氧乙炔焊炬、钎焊条、焊接护目镜、手套和焊炬点燃器。尽管氧乙炔焊炬可用来进行软钎焊，但最好还是用专门的设备进行软钎焊。
图8.62 电弧钎焊原理
8.4.3 钎焊的操作
钎焊操作的一般过程如下：
（1）清洁母材表面
如果母材的表面上粘有氧化物、油、油漆或灰尘，钎焊材料就不能顺利地流到母材上。如果让这些污染物留在金属表面上，将最终导致钎焊的失败。尽管已使用焊剂来清除氧化层和大部分污染物，但还不足以清除掉所有的污染物。所以，要用钢丝刷对表面进行机械清洁。
（2）施加焊剂
母材被彻底清洁以后，在焊接表面均匀地加上焊剂。如果使用的是带焊剂的钎焊条（见图8.63），就不需要进行该项操作。
焊剂的作用是：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。焊剂能很好地溶解或破坏钎料表面的氧化膜，焊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。
图8.63
图8.64
（3）给母材加热
将母材的接合处均匀地加热到能够接受钎焊材料的温度（见图8.64）。调节焊炬气体的火焰，使它稍微呈现出碳化焰的状态。根据焊剂熔化的状态，推断出钎焊材料的适当温度。
（4）对母材进行钎焊
当母材达到适当的温度时，将钎焊材料熔化到母材上（见图8.65），并让其自然流动。
图8.65
当钎焊材料流入母材的所有缝隙时，停止对母材接合处的加热。还有下列几方面需要注意：
①由于钎焊材料容易流过被加热的表面，必须将整个接合区加热到同样的温度。
②不能让钎焊材料在母材被加热前熔化（以免钎焊材料不和母材相粘接）。
③如果母材的表面温度太高，焊剂将不能够清洁母材，这将使钎焊的粘接力减小、接合强度降低。
进行钎焊时，还要注意下列几点：
①钎焊的温度必须比黄铜的熔点高出50～190℉。
②焊炬喷嘴的尺寸应略大于金属板的厚度。
③给金属板预热，使硬钎料得到更好的熔敷效率。
④固定金属板，预防母材的移动和钎焊部位的开裂。
⑤均匀地加热焊接部位，不可使母材熔化。
⑥需要调整热量时，可使焊炬和金属表面平行，或移开火焰，使钎焊部位短暂地冷却。
⑦应尽量缩短钎焊的时间（以免降低钎焊的强度）。
⑧避免同一个部位再次钎焊。
⑨由于钎焊材料的强度低于母材的强度，接头的形状和间隙就变得非常重要。图8.66所示为基本的钎焊接头。接头的强度取决于需要连接的两个工件的表面积。因此，应尽量加宽搭接接头的宽度。
图8.66 两种基本的钎焊接头
图8.67 焊接接头和钎焊接头的比较
⑩同种材料之间的钎焊，钎焊接头也应比焊接接头的表面积大，如图8.67所示。搭接部位的宽度一般应等于或大于金属板厚度的3倍。
（5）焊后处理
焊接结束时，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。
钎焊部位充分冷却以后，用水冲洗掉剩余的焊剂残渣，并用硬的钢丝刷擦净金属表面。烧干并发黑的焊剂可用砂轮或尖锐的工具清除。如果没有完全清除掉剩余的焊剂残渣，油漆就不能很好地粘附，而且接头处还可能产生腐蚀和裂纹。
8.5 等离子弧切割
随着空气等离子弧技术的发展，用空气等离子弧切割厚度20 mm以下的碳钢和低合金钢时，由于切割速度快，其综合效益已赶上或超过氧乙炔切割，等离子弧切割正在取代氧乙炔切割，成为当今汽车行业金属切割最先进的方法。
等离子弧切割具有产生的热量多、运行速度快和输入的热量少等特点，它能够迅速有效地切割受损坏的金属而不改变母材的性能，这一特点尤其适用于现在很多整体式轿车车身上的高强度钢或高强度合金钢零部件。而原有的火焰切割法恰好不适用于这两种钢材。再加上它可以轻易地切割生锈的、带有油漆或覆盖层的金属，因此它在汽车车身修理领域是一种理想的切割方法。
8.5.1 等离子弧切割原理
等离子弧切割（即等离子空气切割）的实质是在极小的范围内产生一般很强的热气流，这股热气流熔化并带走金属。采用这种方法可以很整齐地切割金属。此外，由于热量非常集中，甚至在切割薄金属板时，也不会使金属板弯曲。
从图8.68（a）可以看出，有两处有气体流过。进行等离子弧切割时，用压缩空气来进行屏蔽和切割。空气作为屏蔽气体，将割炬喷嘴的外部屏蔽起来，并对该区域进行冷却，使割炬不会过热。空气还用作切割气体。空气在流向喷嘴口的过程中，围绕着电极产生涡流。这种涡流现象有助于对气体的压缩。当设备接通时，在喷嘴和内部电极之间形成一个电维弧（见图8.68（b））。切割气体到达这里以后，达到过热状态，最高可达33 000℃。这时，气体的温度很高，产生电离，所以能够传递电流（被电离的气体就是等离子体。普通的空气不导电。但当电压很高时，气体分子电离后成为导电体。这时的空气达到过热状态并形成一条通道，使电流能够通过）。狭小的喷嘴口使膨胀的等离子体加速流向工件。当等离子体离工件足够近时，电弧穿过这一间隙，同时等离子体将电流传递到这里（见图8.68（c）），这就是切割电弧。
图8.68
极高的温度和切割电弧的共同作用，在金属上熔化出一条狭窄的通道，使金属扩散到空气中并形成微粒。等离子体的作用力将所有金属微粒吹走，形成一条整齐的切口。
8.5.2 等离子弧切割机
等离子弧切割机应使用输出电流为10～100 A的电源。电源的输出电流决定了可以切割的最大金属厚度。10～15 A的等离子切割机通常可用来切割5 mm以下的低碳钢，30 A的切割机可切割6 mm厚的金属，甚至可切割13 mm厚的金属。
等离子空气切割机的控制装置一般都很简单。专门用于切割较薄金属的切割机只需有关闭/接通开关和一个待用指示灯。当切割机具备切割条件时，该指示灯显示。较复杂的设备中还可包括一个安装在内部的空气压缩机、可调节的输出控制装置，机载的冷却剂和其他装置。有些设备上还带有一个安全保护装置，以保护操作者的安全。当这个安全保护装置不在割炬上时，或者由于气压不足或超过了工作循环时间而引起喷嘴和电极偶尔发生短路时，这种类型的切割机会自动切断其输出电源。等离子切割机的开路电压有可能很高（250～300 V），所以割炬和内部接线柱的绝缘也很重要。
在另外一些切割机上，还装有一个可供操作者改变电流状态的开关。当切割裸露的金属或带有油漆的金属时，通过此开关可选择不同的电流。切割带有油漆的或生锈的金属时，最好用连续的高频电弧切入不导电的金属表层，然后继续用这种电弧进行切割。而切割裸露的金属时，只需用高频电弧作为触发电弧，当割炬开始切割后，需要用直流维弧使切割继续进行下去。切割裸露的金属时，电极和喷嘴的寿命最长。
用于切割汽车零部件的割炬必须是小型的、便于操作的，以便能在零部件比较密集的部位工作。割炬上的两个关键部分分别是喷嘴和切割电极。这也是等离子切割中仅有的两种消耗品（空气除外）。喷嘴和电极的损坏都将影响切割的质量。它们在每次切割中都略有损耗，但如果供应的空气中带有水分、切割过厚的材料或操作者技术水平太低都将使它们过早地损坏。应准备一些备用电极和喷嘴，以供损坏时更换。
电极实际上很小，又可将它称作“嵌条”。用一个金属套管将它固定在所需的位置上。等离子弧切割机的电极通常由铪或锆制成，因为这两种金属的硬度高、耐久性好。在进行重型切割时，钨电极适用于除空气以外的其他气体，例如氩气、氮气或氢气。不过在汽车修理厂很少见到这几种气体。
目前，等离子弧切割机使用清洁、干燥的压缩空气，便能够很好地进行工作。可以用一个外部的或安装在切割机内部的空气压缩机供应压缩空气，也可采用压缩空气气瓶供气。应选择能够在较低的气压下工作的切割机。因为气瓶和压缩空气都比较昂贵。为了减少可能会产生的空气污染，应使用带过滤器的调节器。此外，还应检查空气的压力。空气压力不正确将会降低切割的质量、损坏电极或喷嘴并降低切割机的切割能力。
8.5.3 等离子切割机的操作
①将等离子切割机连接到一个清洁、干燥的压缩空气源，切割机和压缩空气连接处的最大输送管压力为0. 3～0. 5 MPa。
②将切割枪和搭铁的电线连接到等离子切割机上。将等离子切割机电源插头插到符合规定的电源上，然后将搭铁夹钳连接到汽车的一个清洁表面，连接处应尽量靠近切割部位。
③在等离子弧被触发之前，应先将切割喷嘴与工件上一个导电部分相接触（必须进行这项操作，以符合安全流程的要求）。等离子弧被触发以后，很容易切入涂有油漆的表面。
④拿起切割枪，使切割喷嘴与工件表面垂直，向下推动切割枪，这将迫使切割喷嘴向下移动，直到与电极相接触。这时，等离子弧被触发，然后，立即停止推动切割枪，让切割喷嘴返回到原来的位置。当等离子弧被触发后，不需要切割喷嘴与工件保持接触。不过，两者保持接触会使切割更容易进行。当切割喷嘴与工件保持接触时，施加在切割枪上向下的力非常小，只需要将它轻轻地拉到工件的表面上。注意切割枪的电极和喷嘴非常容易损坏，要及时更换。
⑤在金属板需要切割的部位移动切割枪，切割的速度由金属的厚度决定。如果移动切割枪过快，它将不能切透工件；如果切割枪移动太慢，将会有太多的热量传入工件，而且还可能熄灭等离子弧。
案例：使用空气等离子弧切割机对车身板件进行切割
（1）安全防护
穿戴好工作服、安全鞋、工作帽、手套。切割操作时还需戴好防紫外线眼镜、呼吸保护器。
（2）设备检查
注意事项：首先切断主机电源。
旋下喷嘴，检查电极和喷嘴的损耗情况。电极烧损变短（见图8.69）或喷嘴孔径变形过大（见图8.70），都必须更换，更换时应保证型号的统一性（准确的数据参考设备说明书）。按正确的顺序将新配件装好，用力拧紧。
图8.69
图8.70
喷嘴表面如果附着有飞溅物，将会影响喷嘴的冷却效果，应及时并且经常清除割炬头部的灰尘及飞溅物，保持良好散热效果。
检查切割机的电源接入是否正常，检查切割机的接地线是否接好（检查搭铁是否可靠夹紧工件）。
检查压缩空气是否接入，气压是否在规定范围内。
打开压缩空气阀门，然后把切割机的电源开关拨至“开”位置，随即电源指示灯亮，再把检气开关拨至“检气”位置，这时有压缩空气从割炬喷出，此刻将切割机后面板的减压阀压力调至所需压力，再把检气开关拨至中间“停止”位置。
使用的压缩空气必须干燥清洁。因水气、油污易导电，电极上产生螺旋形黑条纹，说明水气、油污过多，使电极、喷嘴内腔拉弧短路，极易损坏割炬。
（3）场地和车身附件清理
清理切割场地周围的可燃物，清理车身板件背面的车身附件，防止切割可能引起的火灾。切割场地应配备灭火器。
（4）确定切割起点
对厚度≤5 mm的板件，可从任何位置开始切割。
对厚度＞5 mm的板件，应从板件的边缘开始切割。如果一定要从板件的中间切割，可在切割的起始点用电钻钻个小通孔（直径3～5 mm），以小孔为起点进行切割。如强行从盲孔或无孔的位置开始切割将造成“翻浆”烧毁割炬。
（5）试弧
在准备切割时，手持割炬接近工件约1 mm距离，按动割炬开关，这时有等离子弧从喷嘴孔内喷出，说明电极喷嘴等件安装正确。如果没有等离子弧从喷嘴孔内喷出，或只有微弱的等离子弧从喷嘴孔内喷出，说明电极、喷嘴安装不正确，关机后重新安装。
（6）开始切割
切割开始时，喷嘴孔的外边缘对准工件的边缘，距离工件表面约1 mm，按动割炬开关即可起弧，若末引燃电弧，松开割炬开关，并再次按动割炬开关起弧（应注意避免不必要的反复闭合割炬开关，这样做有可能引起电源故障或降低电极使用寿命）。
起弧成功后，将喷嘴与工件表面的距离拉远，保持在6～8 mm。匀速移动割炬进行正常切割，移动速度根据板材厚度不同而改变，可根据切割火焰判断切割速度是否合适（见图8.71）。
图8.71
注意事项：
①切割过程中若出现切割速度明显变慢、电弧中出现绿色光焰、起弧困难、切口偏斜或切口变宽等情况时，应及时更换电极、喷嘴。否则就会在喷嘴内产生强烈的电弧，击穿电极、喷嘴，甚至烧毁割炬。
②在正常使用过程中，突然听见“卟”的响声，弧光发红，弧渣上窜，应立即停止使用，此时电极、喷嘴已损坏，如断续使用会损坏割炬，必须更换电极、喷嘴后方可使用。
③更换时电极必须完全冷却（用压缩空气吹），否则电极基座受热膨胀咬紧，旋松时不能用力过猛，否则易损坏电极基座。电极、喷嘴更换使用前均需查看内腔是否干净，必须清除杂质后使用。
④切割时，电缆线尽量保持平直，如空间不允许，也不要形成死弯；同时不要用脚踩或挤压电缆线以免造成气流受阻，气流过小，烧毁割炬。切割电缆线应避免与利器接触，以免造成破损，而影响正常的使用。
⑤割炬中的电极、喷嘴在使用过程中不能松动，电极须用专用扳手旋紧，每次使用前必须查看，见有松动随时用专用扳手旋紧，但不能使用活动扳手等工具。
（7）完成切割
当工件将要切断时，切割速度应放慢，以防止工件变形，从而引起工件与喷嘴相碰造成短路。松开割炬开关即完成切割。
禁止用割炬头作为敲击工具来敲击切口上的残渣。
（8）割炬保养
每次使用后清理割炬，按下列步骤进行：
①切断主机电源。
②卸下喷嘴罩、喷嘴、电极。
③重新打开电源开关，打开试气开关，这时有气体从割炬的喷气管孔内喷出，保持约15 s，以达到清理气管内脏物的目的。在清理过程中，不能按动割炬开关，以免损坏割炬。
④检查喷嘴和电极的损耗情况，需要重新更换的按要求更换。
习 题
1.焊接操作时有哪些安全保护措施？
2.气体保护焊焊机的组成？
3.电阻点焊的原理是什么？特点有哪些？
4.电阻点焊设备的组成及作用？
5.影响氧乙炔焊焊接质量的因素有哪些？
6.钎焊的原理和特点有哪些？
7.等离子弧切割的原理是什么？
8.等离子弧切割设备在安装和调整时有哪些注意事项？
9.使用离子弧切割设备切割车身钢板时有哪些注意事项？
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