【学习目标】
①了解焊接的类型和特点；
②熟悉氧气-乙炔焊的火焰类型和焊炬的调整操作；
③掌握气体保护焊的特点、原理、工作过程、参数调整、焊接位置及焊接方法的选择；
【任务分析】
在汽车制造和维修作业中，焊接一直是必不可少的生产作业手段。传统的氧气-乙炔焊（气焊）在以往的车辆挖补、事故车修复等工作中发挥了巨大的作用。但因其具有热量难以集中、变形大、焊接质量差、易氧化等缺点，故在汽车维修行业中正被逐步淘汰。目前，仍有一些中小型维修企业在继续使用它，而一些规模较大的维修企业、4S 店等已相继制订出对其使用时间、操作部位等方面的限制，适用范围也仅局限于对车辆修复时的热收缩、钎焊、表面清洁、切割非结构性部件等。取而代之的是一些具有高速、低耗、变形小、易操作、使用范围广、焊接质量高等优点的如二氧化碳气体保护焊、电阻焊等，它们在事故车修复工作中起到越来越重要的作用。
【任务实施】
一、焊接
焊接是指对需要连接的金属板件加热，使它们共同熔化，最后结合在一起的方法。
（一）类型
1.压焊
压焊是通过电极对金属加热使其熔化，并加压使金属连接在一起。在各种压焊方法中，电阻点焊是汽车制造业中最常用的焊接方法，但它在汽车修理业中的应用还较少。
2.熔焊
熔焊是指通过电弧或火焰等方式将金属件加热到熔点，使它们熔化连接在一起（通常采用焊条、焊丝）的方法。
3.钎焊
钎焊是指在需要焊接的金属件上，将熔点比它低的金属熔化（金属件不需熔化）而进行连接的方法。根据钎焊材料熔化的温度，可分为软钎焊和硬钎焊。钎焊材料的熔化温度低于450 ℃的是软钎焊，钎焊材料的熔化温度高于450 ℃的是硬钎焊。
每一类焊接方法又可具体分为多种焊接方式。其中，只有几种焊接方式可用于车身修理，如图2.60所示。
图2.60 车身上不同部位使用的焊接类型
（二）特点
①它适合于连接整体式车身结构，焊接后仍可保持车体的完整性。
②可减小质量（不需要增加接合件）。
③对空气和水的密封性能好。
④生产效率高。
⑤焊接接头的强度受到操作者技术水平的影响较大。
⑥如果焊接中产生的热量过多，周围的板件将会变形。
二、氧气-乙炔焊接技术
氧气-乙炔焊是熔焊的一种形式，将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3 000 ℃），将焊条和母材熔化，冷却后母材和焊条就熔合在一起了。
由于氧气-乙炔焊接操作中要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，汽车制造厂都不赞成使用氧气-乙炔焊来修理车身。但氧气-乙炔焊在车身修理中有其他的应用，如进行热收缩、硬钎焊和软钎焊、表面清洁及切割非结构性零部件等。
（一）氧气-乙炔焊设备
1.钢制气瓶
钢制气瓶分别装有氧气、乙炔气体。
2.调节器
调节器用来将气瓶的压力减小到一定值，并保持稳定，如图2.61所示。
图2.61 气压调节器
图2.62 氧气-乙炔焊枪
3.焊炬
焊炬将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火焰，这种火焰能将钢熔化。氧气-乙炔焊枪如图2.62所示。
（二）氧气-乙炔火焰的类型
作为焊接和切割的热源，根据两种气体的比例不同产生不同的火焰，不同配比的火焰有着不同的用途。
1.中性焰
标准的火焰称为中性焰（见图2.63）。当氧气和乙炔的体积混合比为1︰1 时，产生中性焰。这种火焰有非常明亮透明的焰心，焰心外层被明亮的蓝色火焰包围。
图2.63 氧气-乙炔中性焰的火焰分布
2.碳化焰
随着氧气与乙炔的比例增加，整个火焰变得明亮，然后明亮区朝喷嘴收缩，形成一定长度的光亮区，在其外围为蓝色（见图2.64）。因有过量乙炔，故形成碳化焰。碳化焰有还原性质，火焰温度较低。在钢筋气压焊的开始阶段，宜采用碳化焰，防止钢筋端面氧化，但同时有“增碳”作用，使焊缝增碳。氧气与乙炔的比例为（0.85 ～0.95）∶1。
3.氧化焰
当氧气过剩时，氧化较强烈，焰心呈圆锥形状，长度大为缩短，而且变得不很清楚。火焰的内焰和外焰也在缩短，如图2.65所示。氧化焰呈蓝色，而且燃烧时带有噪声，其含氧量越多，噪声越大。氧气与乙炔的比例大于1.2∶1。
图2.64 氧气-乙炔碳化焰的火焰分布
图2.65 氧化焰
（三）焊炬的调整操作
氧气-乙炔焊不能用来焊接现代的车身，但可用来对非结构性板件上钎焊过的焊缝进行钎焊，清洁油漆层，以及对结构性部件的大体切割等。
焊炬的使用可按以下步骤进行调整：
①将合适的喷嘴安装在焊炬的前端。
②分别将氧气和乙炔调节器调节到适当的压力值。
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。这种火焰称为中性焰，可用来焊接低碳钢（如部分汽车外部覆盖件）。
④在氧气-乙炔焊的焊接中，焊炬可朝向焊缝或背向焊缝操作（见图2.66），或称正向焊接和逆向焊接。在这两种操作中，焊炬和焊条的角度要有所调整。
图2.66 焊炬的调整操作
三、气体保护焊
现代车身中的纵梁、横梁、立柱等结构件都是由高强度钢或超高强度钢制造，熔化极惰性气体保护焊（MIG）在焊接整体式车身上的高强度钢板方面比其他常规焊接方法更适合。目前，汽车上使用的新型高强度钢不能用氧气-乙炔或电弧焊进行焊接，而是广泛采用惰性气体保护焊。
（一）气体保护焊的特点
①操作方法容易掌握。操作者只需受到几个小时的指导并经过练习，就可学会并熟练掌握MIG 设备的使用方法。与高级电焊工采用传统的焊条电弧焊相比，普通的MIG 焊工都可做到焊接的质量更高、速度更快、性能更稳定。
②MIG 可使焊接板件100%地熔化。因此，经MIG 焊接过的部位可修平或研磨到与板件表面同样的高度（为了美观），而不会降低强度。
③在薄的金属上焊接时，可使用弱电流，预防热量对邻近部位的损害，可避免产生强度降低和变形。
④电弧平稳，熔池小，便于控制，确保熔敷金属最多、溅出物最少。
⑤MIG 焊接更适合焊接有缝隙和不吻合的地方。对于若干处缝隙，可迅速地在每个缝隙上点焊，不需要清除熔渣，焊后可很方便地将这些部位重新上漆。
⑥一般车身钢板都可用一根通用型的焊丝来焊接。
⑦车身上不同厚度的金属可用相同直径的焊丝来焊接。
⑧MIG 焊机可方便地控制焊接的温度和焊接的时间。
⑨采用MIG 焊接，对需要焊接的小区域加热时间较短，因而减少了板件的疲劳和变形。因为金属熔化的时间极短，所以能轻松地进行立焊和仰焊操作。
（二）气体保护焊的原理
如图2.67所示，气体保护焊使用一根焊丝，焊丝以一定的速度自动进给，在板件和焊丝之间出现电弧，电弧产生的热量使焊丝和板件熔化，将板件熔合连接在一起，这就是惰性气体保护焊的焊接过程。在焊接过程中，惰性气体对焊接部位进行保护，以免熔融的板件受到空气的氧化。惰性气体的种类由需要焊接的板件而决定，钢材都用二氧化碳（CO2）或二氧化碳（CO2）和氩气的混合气体作为保护气体。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。如果在氩气中加入4% ～5%的氧气作为保护气，就可焊接不锈钢。惰性气体保护焊有时又称二氧化碳保护焊。其实惰性气体保护焊采用完全的惰性气体（如氩气或氮气）作为保护气体。二氧化碳不完全是惰性气体，准确地说，二氧化碳保护焊应称为活性气体保护焊（MAG）。大多数车身修理中都采用二氧化碳或二氧化碳（CO2）和氩气的混合气体作为保护气体，人们还是习惯用惰性气体保护焊来概括所有的气体保护电弧焊接。许多焊接机既可使用二氧化碳（活性气体），又可使用氩气（惰性气体），只需更换气瓶和调节器即可。
图2.67 气体保护焊工作原理
（三）二氧化碳气体保护焊焊接的工作过程
其工作过程如下（见图2.68）：
①焊丝在焊接部位经过瞬间的短路、回烧并产生电弧。
②每一次工作循环中都产生一次短路电弧，并从焊丝的端部将微小的一滴滴液转移到熔化的焊接部位。
③在焊丝周围有一层气体保护层，它可防止大气的污染并稳定电弧。
④连续进给的焊丝与板件相接触而形成短路，电阻使焊丝和焊接部位受热。
⑤随着加热的继续进行，焊丝开始熔化、变细并产生收缩。
⑥收缩部位电阻的增加将加速该处的受热。
⑦熔化的收缩部位烧毁，在工件上形成一个熔池并产生电弧。
⑧电弧使熔池变平并回烧焊丝。
⑨当电弧间隙达到最大值时，焊丝开始冷却并重新送丝，更接近工件。
⑩焊丝的端部又开始升温，其温度足以使熔池变平，但还不能阻止焊丝重新接触工件。因此，电弧熄灭，再次形成短路，上述过程又重新开始。
⑪这种自动循环产生的频率为50 ～200 次/s。
图2.68 焊接工作过程
图2.69 气体保护焊焊机
（四）气体保护焊焊接设备
气体保护焊焊机如图2.69所示。
1.带有流速调节器的保护气体供应管道
如图2.70所示为保护气体供应管道。它用于防止焊接熔池受到污染。
图2.70 保护气体供应管道
2.送丝装置
送丝装置对送丝的速度进行控制。如图2.71所示为气体保护焊送丝结构。
3.焊丝
车身修理中使用的焊丝的种类是AWS-70S-6，使用焊丝的直径为0.6 ～0.8 mm，如图2.72所示。目前，使用最多的是直径为0.6 mm 的焊丝。它是一种特制的焊丝。直径很细的焊丝可在弱电流、低电压条件下使用，能使进入板件的热量大为减少。
图2.71 气体保护焊送丝结构
4.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。鉴于焊接对电源的要求，必须使用具有稳定电压的电源。用于汽车车身修理的电源比一般工业焊机的要求更高，因为焊接薄金属板时的输出电流、电压要稳定，否则会影响焊接质量。
5.电缆和搭铁接线装置
焊接的部位要与搭铁接线连接形成电流回路。
6.焊枪（焊炬）
将焊丝引导至焊接部位（见图2.73），在焊枪上有启动开关。焊枪前部主要有喷嘴和导电嘴。
图2.72 焊丝
图2.73 焊枪结构
7.保护气
修理车身时，焊接一般用二氧化碳（CO2）或二氧化碳和氩气的混合气体（气体的比例为75%的氩和25%的二氧化碳，这种混合气体通常称为C-25 气体）来进行保护。采用CO2气体保护可使焊接熔深加大。但是，CO2使电弧变得较粗糙且不够稳定，焊接时的溅出物增加。因此，在较薄的材料上进行焊接时，最好使用Ar/CO2混合气体。
8.控制面板
通过控制面板可进行电压、电流、送丝速度调节，同时可进行点焊和脉冲点焊功能的控制（见图2.74）。
图2.74 焊接控制面板
（五）气体保护焊焊接参数的调整
修理人员在焊接时，需要对下列参数进行调整（有些参数的数值是可调的）：焊机输入电压、焊接电流、电弧电压、导电嘴与板件之间的距离、焊炬角、焊接方向、保护气体的流量、焊接速度及送丝速度。大多数制造厂都提供一份表格，列出了焊机各种参数的调整范围。如图2.75所示为其焊接工艺。
图2.75 焊接工艺
1.焊接电流
焊接电流的大小会影响板件的焊接熔深、焊丝熔化的速度、电弧的稳定性、焊接溅出物的数量（见图2.76）。随着电流强度的增加，焊接熔深、剩余金属的高度和焊缝的宽度也会增大。
图2.76 焊接电流大小的样板
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，如图2.77所示。电弧电压过高时，电弧的长度增大，焊接熔深减小，焊缝呈扁平状；电弧电压过低时，电弧的长度减小，焊接熔深增加，焊缝呈狭窄的圆拱状。电弧的长度由电压的高低决定，如图2.78所示。如果电压过高，将产生过长的电弧，从而使焊接溅出物增多；如果电压过低，则会导致起弧困难。
图2.77 焊接电压大小的样板
图2.78 不同焊接电压的焊接效果
3.导电嘴到工件的距离
导电嘴到板件的距离是决定是否高质量焊接的一项重要因素。标准的距离为7 ～15 mm。如果导电嘴到板件的距离过大，从焊枪端部伸出的焊丝长度增加而产生预热，就加快了焊丝熔化的速度，保护气体所起的作用也会减小；如果导电嘴到板件的距离过小，将难以进行焊接，并会烧毁导电嘴。
4.焊接时的焊枪角度调整
焊接方法有两种，即正向焊接和逆向焊接（见图2.79）。正向焊接的熔深较小，并且焊缝较平；逆向焊接的熔深较大，并会产生大量的熔敷金属。采用上述两种方法时，焊枪角度都应为10° ～30°。
图2.79 焊枪角度
5.保护气体的流量
如果保护气体的流量太大，将会形成涡流而降低保护层的效果；如果流出的气体太少，保护层的效果也会降低。应根据喷嘴和板件之间的距离、焊接电流、焊接速度及焊接环境（焊接部位附近的空气流动）来调整保护气体的流量。
6.焊接速度
焊接时，如果焊枪的移动速度快，焊接熔深和焊缝的宽度都会减小，而且焊缝会变成圆拱形。当焊枪移动速度进一步加快时，将会产生咬边。而焊接速度过低，则会产生许多烧穿孔。一般来说，焊接速度由母材的厚度、焊接电压两种因素决定。
7.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。当送丝速度较慢时，所形成的焊接接头较平坦。如果送丝速度太快，将堵塞电弧。这时，焊丝不能充分熔化。当焊丝熔化成许多金属熔滴并从焊接部位飞走时，会产生飞溅。这时，产生的视觉信号为频闪弧光。一般在焊接中在气体喷嘴的附近会产生氧化物熔渣，必须将它们仔细地清除掉，以免落入喷嘴内部而形成短路。当送丝速度太慢时，还必须清除掉因送丝太慢而形成的金属微粒，以免短路。
（六）二氧化碳气体保护焊的焊接位置
在车身修理时，焊接位置通常由汽车上需要进行焊接部件的位置决定（见图2.80），焊接参数的调整也会受到焊接位置的影响。
图2.80 不同的焊接位置
1.平焊
平焊一般容易进行，而且它的焊接速度较快，能得到最好的焊接熔深。对从汽车上拆卸的零部件进行焊接时，尽量将它放在能进行平焊的位置。
2.横焊
水平焊缝进行焊接时，应使焊炬向上倾斜，以避免重力对熔池的影响。
3.立焊
垂直焊缝焊接时，最好让电弧从接头的顶部开始，并平稳地向下拉。
4.仰焊
最难进行的焊接是仰焊。仰焊容易造成熔池过大的危险，而且一些熔融金属会落入喷嘴而引起故障。在进行仰焊时，一定要使用较低的电压，同时还要尽量使用短电弧和小焊接熔池。将喷嘴推向工件，以保证焊丝不会向熔池外移动，最好能沿着焊缝均匀地拉动焊炬。
在实际的车身焊接操作中，尽量采用平焊或横焊的方式来操作，以达到最好的焊接效果。当不能进行这两种焊接操作时，只要把焊接部件转换一个角度即可。
（七）二氧化碳气体保护焊的各种基本焊接方法
1.定位焊
定位焊实际上是一种临时点焊[见图2.81（a）]，就是在进行永久性焊接前，用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。与定位装置或薄板金属螺钉一样，定位焊是一种临时性的措施。各焊点间的距离大小与板件的厚度有关，一般其距离为板件厚度的15 ～30 倍[见图2.81（b）]。定位焊要求板件之间要正确地对准。
图2.81 定位焊
2.连续焊
焊枪缓慢、稳定地向前运动，形成连续的焊缝（见图2.82）。操作中，应保持焊枪的稳定进给，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。导电嘴与板件之间应保持适当的距离，焊枪应保持正确的角度。如果不能正常焊接，原因可能是焊丝太长。
图2.82 连续焊
图2.83 连续焊的焊缝
焊丝过长，金属的焊接熔深将会减小。为了得到适当的焊接熔深，提高焊接质量，应使焊枪靠近板件。平稳、均匀地操纵焊炬，将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（见图2.83）。
3.塞焊
进行塞焊时[见图2.84（a）]，应在外面的一个或若干个板件上打一个孔，电弧穿过此孔，进入里面的工件，这个孔被熔化的金属填满[见图2.84（b）]，板件被焊接在一起。
图2.84 塞焊
4.点焊
当送丝定时脉冲被触发时，电弧引入被焊的两块金属板（见图2.85），将两层金属板熔化后熔合焊接在一起。点焊又称可熔性点焊，是因为焊丝在焊接处熔化。可熔性点焊有多种操作方法，在所有的车身部位借助各种喷嘴都可进行可熔性点焊。当对厚度不同的金属进行点焊时，应将较轻的金属焊接到较重的金属上。
5.搭接点焊
搭接点焊法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（见图2.86）。
图2.85 点焊
6.连续点焊
连续点焊就是一系列相连的或重叠的点焊，可形成连续的焊缝（见图2.87）。
图2.86 搭接点焊
图2.87 连续点焊
四、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。在整体式车身上进行焊接中，有90% ～95%都采用电阻点焊。
（一）电阻点焊的焊接原理
电阻点焊是利用低电压、高强度的电流流过夹紧在一起的两块金属板时产生大量的电阻热，用焊枪（焊炬）电极的挤压力把它们熔合在一起的（见图2.88）。
图2.88 电阻点焊原理
1.电阻点焊优点
①焊接成本比气体保护焊低。
②没有焊丝、焊条或气体等消耗。
③焊接过程中不产生烟或蒸气。
④焊接时，不需要去除板件上的镀锌层。
⑤焊接接头的外观质量与制造厂的焊接接头完全相同。
⑥不需要对焊缝进行研磨。
⑦速度快。只需1 s 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。
⑧焊接强度高、受热范围小、金属不易变形。
2.电阻点焊的主要参数
1）电极压力
两个金属件之间的焊接机械强度与焊枪电极施加在金属板上的力有直接的关系。当焊枪电极将金属板挤压到一起时，电流从焊枪电极流入金属板，使金属熔化并熔合。焊枪电极的压力太小、电流过大都会产生焊接飞溅物，导致焊接接头强度降低。焊枪电极压力太大，会引起焊点过小（见图2.89），并降低焊接部位的机械强度；焊枪电极压力过高，会使电极头压入被焊金属软化的部位过深，导致焊接质量降低。
2）焊接电流
给金属板加压后，一股很强的电流流过焊枪电极，然后流入两个金属板件。在金属板的接合处电阻值最大，电阻热使温度迅速上升[见图2.90（a）]。如果电流不断流过，金属便熔化并熔合在一起[图2.90（b）]。电流太大或压力太小，将会产生内部溅出物。如果适当减小电流强度或增加压力，可使焊接溅出物减少到最小值。焊接电流和施加在点焊部位的压力对焊接质量都有直接的影响。
一般通过对焊点部位的颜色变化就可判断电流的大小。如图2.91（a）所示，焊接电流正常时焊点中间电极触头接触部分的颜色不会发生变化，与未焊接之前的颜色相同；如图2.91（b）所示，焊接电流大时焊点中间电极触头接触部分的颜色变深呈蓝色。
图2.89 焊接压力对焊点的影响
图2.90 焊接电流对焊点的影响
图2.91 焊接电流影响焊点颜色的变化
图2.92 焊接时间
3）加压时间
电流停止后，焊接部位熔化的金属开始冷却，凝固的金属形成了圆而平的焊点（见图2.92）。焊点施加的压力合适会使焊点的结构非常紧密，有很高的机械强度。加压时间是一个非常重要的因素。时间太短，会使金属熔合不够紧密。焊接操作时的加压时间一般不小于焊机说明书上的规定值。
（二）电阻点焊机设备组成
电阻点焊机由变压器、控制器和带有可更换电极臂的焊枪（焊炬）构成[见图2.93（a）、（b）]。
图2.93 电阻点焊机
1.变压器
变压器将低电流强度的220 V 或380 V 线路电流转变成低电压（2 ～5 V）、高电流强度的焊接电流，避免了电击的危险。小型点焊机的变压器可安装在焊炬上，也可安装在远处通过电缆和焊炬相连。安装在焊炬上的变压器的电效率高，变压器和焊炬之间焊接电流损失很小。焊炬和变压器分离的点焊机的变压器功率必须较大，而且要使用较大的线路电流，以补偿连接变压器和焊炬的长电缆所造成的电力损失。当使用加长型或宽距离的电极臂时，高强电流会因电缆线长度增加而降低。可调整焊机上的控制器，将输出的电流强度调高。
2.焊机控制器
焊机控制器（见图2.94）可调节变压器输出焊接电流的强弱，并可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。一般车身修理所用的焊接时间最好为1/6 ～1 s（10 ～60 次循环/min）。
图2.94 焊机控制器
焊机控制器应能进行全范围的焊接电流调整。焊接电流的大小由需要焊接的金属板的厚度和电极臂长度来决定。当使用缩短型电极臂时，应减小焊接电流；当使用加长型或宽距离的电极臂时，应增大焊接电流。
某些电阻点焊机上还带有另外的控制装置，当需要焊接的金属表面上产生了轻微锈蚀，这种装置可自动提供电流补偿，以达到良好的焊接质量。
3.焊枪（焊炬）
焊枪通过电极臂向被焊金属施加挤压力，并流入焊接电流。大多数电阻点焊机都带有一个加力机构，可产生很大的电极压力来稳定焊接质量。这些加力机构有的是用弹簧的手动夹紧装置，或由气缸产生压力的气动夹紧装置。有些小型的挤压型电阻点焊机不具备增力机构，它完全靠操作人员的手来控制压力的大小，因此，它不能用于修理车身结构时的焊接操作。车身修理所使用的大多数焊枪随着焊臂的加长焊接压力会减小，焊接质量会下降。当配备100 mm 或更短的缩短型电极臂时，其最大焊接能力达二层2.5 mm厚的钢板。一般要求配有加长型或宽距离电极臂的焊机至少可焊接二层1 mm 厚的钢板。(www.xing528.com)
（三）电阻点焊机的调整
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[见图2.95（a）、（b）]。电极臂选择的原则是多个电极臂都可以焊接某一个部位时，尽量选择最短的电极臂。
图2.95 电极臂
2.调整电极臂
为了获得最大的焊接压力，焊枪的电极臂应尽量缩短。要将焊枪电极臂和电极头完全上紧，使它们在工作过程中不能松开，如图2.96所示。
3.两个电极头的对准
将上下两个电极头对准在同一条轴线上。若电极头对准状况不好，将引起加压不充分，会造成电流过小，导致焊接部位的强度降低，如图2.97所示。
图2.96 调节焊枪电极臂
图2.97 电极头的正确调整
4.选择电极头直径
电极头直径增加，焊点的直径将减小。电极头直径小到一定值以后，焊点的直径将不再增大。必须选择适当的电极头直径（见图2.98），以便获得理想的焊接深度。
图2.98 确定电极头的方法
在开始操作前，注意电极头直径是否合适，然后用锉刀将它锉光，以便清除电极头表面的燃烧生成物和杂质。当电极头端部的杂质增加，该处的电阻也随之增加，这将会减小流入母材的电流并减少焊接熔深，导致焊接质量下降。连续焊接一段时间后，电缆线和电极头端部会因为散热不好而造成过热，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。在使用没有强制冷却（循环水冷却）的电极操作时，可在焊接5 ～6 次后，让电极头端部冷却后再进行焊接。如果电极头端部损坏，要用电极头端部清理工具进行整形（见图2.99）。
图2.99 专用工具对电极头端部进行整形
5.调整电流流过的时间
电流流过的时间也与焊点的形成有关。当电流流过的时间延长时，所产生的热量增加，焊点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。经过一定的时间后，焊接温度将不会再增加，即使通电时间超过了这一时间，点焊直径也不会再增大，有可能产生电极端部的压痕和热变形。许多简单的点焊机都无法调整施加的压力和焊接电流，而且其电流强度值较低。这些焊机在操作时可适当通过延长通电时间（即让低强度的电流流过较长的时间）来保证焊接的强度。根据金属板的厚度来调节电极臂的长度及焊接时间，一般能得到较好的焊接效果。如果焊机的说明书上已列有这些数值，最好在调节过后，对金属样片进行试焊，然后再检验焊接质量来调整焊接参数。对车身上的防锈钢板进行焊接时，应将焊接普通钢板的电流强度提高10% ～20%，以弥补电流强度的损失。一般简单的点焊机如果无法调节电流强度，可适当延长通电时间。一定要将防锈钢材和普通钢材区别开，因为在进行打磨准备焊接时，防锈钢板上的锌保护层不能与油漆一起被清除掉。
【知识拓展】
1.保证电阻点焊质量的操作注意事项
1）消除工件焊接表面的间隙
两个焊接表面之间的任何间隙都会影响电流的通过，如图2.100所示。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2.100 焊接表面的间隙
2）工件焊接表面的处理
需要焊接的金属板表面上的油漆层、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，因此，要将这些物质从焊接的表面上清除掉，如图2.101所示。
3）工件焊接表面的防锈处理
在需要焊接的金属板表面上涂一层导电系数较高的防锈底漆。必须将防锈底漆均匀地涂在所有裸露金属板上（包括金属板的端面上），如图2.102所示。
图2.101 焊接表面的清洁
图2.102 焊接表面的防锈处理
4）点焊操作
进行点焊操作时，要做到以下3 点：
①尽量采用双面点焊的方法。对于无法进行双面点焊的部位，可采用气体保护焊焊接中的塞焊法来焊接，而不能用单面点焊来焊接结构性板件。
②电极和金属板之间的夹角应成90°，如图2.103所示。如果这个角度不正确，电流强度便会减小，会降低焊接接头的强度。
③当三层或更多层的金属重叠在一起时，应进行两次点焊或加大焊接电流，如图2.104所示。
图2.103 电极和金属板之间的夹角
图2.104 三层板的点焊
5）焊点数量
修理用的电阻点焊机功率一般小于制造厂的点焊机功率。因此，与制造厂的点焊相比，修理中进行点焊时，应将焊点数量增加30%，如图2.105所示。
图2.105 焊点数量
6）最小焊接间距
点焊的强度取决于焊点的间距（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。但如果再进一步缩小间距，结合力将不再增大。随着焊点数量的增加，这种往复的分流电流也增加，而这种分流的电流并不会使原先焊接处的温度升高，如图2.106所示。
图2.106 最小焊接间距
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。即使焊接的情况正常，如果到边缘的距离不够大，也会降低焊点的强度。在靠近金属板端部的地方进行焊接时，焊点到金属板端部的距离应符合规定值。如果距离过小，将会降低焊接强度并引起金属板变形。
8）电流的调整
在电阻点焊焊接时，电流流过第一个和第二个焊点的电流强度不同，特别是在两层板之间有防锈剂导致导电系数的降低后，第二点流过的电流会小一些，造成第二个焊点的强度下降。如果电流调大后焊接，会造成第一个焊点电流过大。因此，应在正常焊完第一个焊点后，把第二个焊点的电流调大一些（见图2.107），才能得到两个焊接强度一致的焊点。
图2.107 焊接电流的调整
9）点焊的顺序
不要只沿着一个方向连续进行点焊操作，因这种方法会使电流产生分流而降低焊接质量。应按如图2.108所示的正确顺序进行点焊。当电极头发热并改变颜色时，应停止焊接使其冷却。
图2.108 焊接顺序
10）角落处的焊接
不要对角落的半径部位进行焊接（见图2.109）。对这个部位进行焊接将产生应力集中而导致开裂。
焊接下列部位时，需要注意以下3 点：
①前支柱和中心支柱的顶部角落。
②后顶侧板的前上方角落。
图2.109 焊接角落处的正确方法
③前后车窗角落。
2.电阻点焊焊接质量的检验
焊点质量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，而外观检验则是通过外观判断焊接质量。
1）外观检验
除用肉眼看和手摸来检验焊接处的表面粗糙度外，还有下面的项目需要检验。
（1）焊接位置
焊点的位置应在板件边缘的中心，不可超过边缘，还要避免在原有的焊接过的焊点位置进行焊接。
（2）焊点的数量
焊点的数量应大于汽车制造厂焊点数量的1.3 倍。例如，原来在制造厂点焊的焊点数量为4，则4 的1.3 倍即大约为5 个新的修理焊点。
（3）焊点间距
修理时，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。间距的最小值以不产生分流电流为原则。
（4）压痕（即电极头压痕）
焊接表面的压痕深度不能超过金属板厚度的1/2，电极头不能焊偏产生电极头孔。
（5）气孔
不能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
（1）破坏性检验
首先取一块与需要焊接的金属板同样材料、同样厚度的试验板件，按如图2.110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断开，可判断焊接质量的优劣。如果焊接处被整齐分开，则可判断焊接的质量。实际进行修理焊接时，不能用这种方法来检验，其试验的结果只能作为调整焊接参数的参考依据。
（2）破坏性试验
这种实验有以下两种方法：
图2.110 扭曲试验
①扭曲实验
扭曲后在其中一片焊片上留下一个与焊点直径相同的孔（见图2.111）。如果留下的孔过小或根本就没有孔，则说明焊点的焊接强度太低，需要重新调整焊接参数。
②撕裂实验
撕裂后在其中一个焊片上留下一个大于焊点直径的孔（见图2.112），如果留下的孔过小或根本没有孔，则说明焊点的焊接强度太低，需要重新调整焊接参数。
图2.111 扭曲试验后的效果
图2.112 撕裂试验后的效果
3）非破坏性试验
在一次点焊完成后，可用錾子和锤子按以下方法检验焊接质量：
①将錾子插入焊接的两层金属板之间（见图2.113），并轻敲錾子的端部，直到在两层金属间形成2 ～3 mm 的间隙（当金属板的厚度大约为1 mm 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、焊接间距及其他因素决定。这里给出的只是一个参考值。
②如果两层金属板的厚度不同，操作时必须将两层金属板之间的间隙限制在1.5 ～3 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2.113 非破坏性试验
五、钎焊
（一）钎焊的原理
钎焊只能用在车身密封结构处。在焊接过程中，只熔化有色金属（铜、锌），而不熔化板件（有色金属的熔点低于金属板），如图2.114所示。
图2.114 钎焊的原理
钎焊类似于将两个物体粘在一起。在钎焊过程中，熔化的黄铜充分扩散到两层板件之间，形成牢固的熔合区。焊接处强度与熔化黄铜的强度相等，小于板件的强度。因此，只能对制造厂已进行过钎焊的部位进行钎焊，其他地方不可使用钎焊焊接。
钎焊有两种类型，即软钎焊和硬钎焊（用黄铜或镍）。在车身修理中，所用的钎焊一般是指硬钎焊。
（二）钎焊的特性
①钎焊过程中，两块板件是在较低的温度下结合在一起。因板件不熔化，故板件产生变形和应力较小。
②因板件不熔化，故能将焊接时不相熔的两种金属结合在一起。
③黄铜在熔化后有优异的流动性，它能顺利地进入板件的狭窄间隙中，很容易填满车身上各焊缝的间隙。
④因板件没有熔化，而只是在金属的表面相结合，故钎焊接头的强度很低。
钎焊操作过程相对较简单，操作较容易。
汽车制造厂使用电弧钎焊将车顶和后顶侧板连接在一起（见图2.115）。
图2.115 采用软钎焊或电弧钎焊的车身构造
电弧钎焊的原理与气体保护焊接相同（见图2.116）。不过电弧钎焊使用氩气来代替惰性气体保护焊接中的CO2或Ar/CO2混合气体，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，母材的变形或弯曲很小。与黄铜熔敷在母材金属上的钎焊方法相比，电弧钎焊缩短了焊接和抛光的时间。另外，电弧钎焊不会产生有毒物质。
图2.116 电弧钎焊示意图
在车身修理中，使用的钎焊设备通常与氧气-乙炔焊的设备相同。进行钎焊时，需要氧气-乙炔焊炬、钎焊条、焊接护目镜、手套等。
（三）钎焊中焊剂的作用
暴露在空气中的金属表面一般都有一层氧化膜，加热会使这层氧化膜变厚。需要钎焊的金属表面上如果有氧化层或粘有外来杂质，钎焊材料就不能与板件充分黏结，而且表面张力将使钎焊材料变成球形，不黏附在板件上（见图2.117）。
图2.117 钎焊中焊剂的使用（一）
给板件的表面涂上焊剂后，加热会把焊剂变成液体，变成液体的焊剂会清除金属表面的氧化层（见图2.118）。氧化层被清除后，钎焊材料将黏结在板件上。焊剂还可预防板件表面进一步氧化，增加板件和钎焊材料之间的黏结强度。
图2.118 钎焊中焊剂的使用（二）
（四）钎焊接头的强度
由于钎焊材料的强度低于板件的强度，因此，接头的形状和间隙决定了钎焊接头结合的强度。钎焊接头的强度取决于需要连接的两个工件的表面积，故需要焊接的部件应尽量加宽搭接接头的宽度。即使是同种材料之间的钎焊，钎焊接头也比其他焊接接头的表面积大，如图2.119所示为基本的钎焊接头与焊接接头的比较。搭接部位的宽度一般应等于或大于金属板厚度的3 倍。
图2.119 焊接接头与钎焊接头
【实训】
1.铝板焊接
由于铝板的导热性好，它最适合采用惰性气体保护焊接。因此，用这种方法更容易进行高质量的焊接。在焊接之前，要清除焊接区域的氧化层，因为氧化层的存在会导致焊缝夹渣和裂纹。
1）焊接铝板时的注意事项
①要使用铝焊丝和100%的氩气。
②与焊接钢板相比，焊接铝板时的送丝速度较快。
③焊接铝板时，焊炬应更接近垂直位置。焊接方向只能从垂直方向倾斜5° ～15°。
④只能采用正向焊接法，不能在铝板上进行逆向焊接。只能推，不能拉。进行垂直的焊接时，应从下面开始，向上焊接。
⑤将送丝滚轴上的压力调低一点，以免焊丝弯曲。但压力过低，易造成送丝速度不稳定。
⑥焊接铝板时，保护气体的数量要比焊接钢板时增加约50%。
⑦焊接铝板会产生更多的溅出物，应在喷嘴和导电嘴的端部涂上防溅剂。
2）铝板焊接的操作过程
①用溶剂和一块干净的布对焊接部位的正面和反面进行彻底的清洁。
②将两块直角边的铝板放在金属台上，并将焊接夹具固定在台上。
③如果铝板表面有涂层，用装有粒度为80 号砂轮的砂轮机磨去宽度为20 mm 范围内的涂层，让金属裸露出来。也可使用双向砂轮机，不将砂轮压得太紧，以免温度升高后，铝板上的微粒脱落，堵塞砂纸或砂轮片。
④用不锈钢钢丝刷刷净铝表面，直到表面发亮为止。
⑤在喷嘴内装入直径为1 mm 的铝焊丝，当焊丝伸出喷嘴大约10 mm 时，启动焊机。
⑥按照焊接机的使用说明书调整电压和送丝速度。但是，说明书上给出的只是大概数值，修理人员还应对这些数值进行调整。与钢板的焊接相比，焊接铝板时的送丝速度较快。
⑦剪断焊丝的端部，以便将熔化的部分清除掉。
⑧将两块铝板放在一起，并在它们之间留一条焊缝。导电嘴到焊接处之间的距离为7 ～14 mm。
⑨采用正向焊接法，按照正确的焊接操作方式来进行焊接。
2.钎焊
1）钎焊操作的一般过程
①清洁母材表面。如果板件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金属表面上。尽管焊剂可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，残存在金属表面上的污染物最终会导致钎焊的失败。因此，在钎焊操作前，要用钢丝刷对表面进行机械清洁。
②施加焊剂。板件被彻底清洁后，在焊接表面均匀地加上焊剂（如果使用带焊剂的钎焊条，则不需要进行该操作）。
③对板件加热。将板件的接合处均匀地加热到能接受钎焊材料的温度。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，推断出钎焊材料熔化的适当温度（见图2.120）。
④对板件进行钎焊。当板件达到适当温度时，将钎焊材料熔化到板件上，并让其流动，钎焊材料流入板件的所有缝隙后，停止对板件接合处加热（见图2.121）。
图2.120 焊接母材的加热
图2.121 钎焊料的涂敷
2）钎焊操作的注意事项
①为了钎焊材料能顺畅流过被加热的表面，必须将整个接合区加热到同样的温度。
②不能让钎焊材料在板件加热前熔化（以免钎焊材料不与板件黏结）。
③如果板件的表面温度太高，焊剂将不能达到清洁板件的目的，这将使钎焊的黏结力减小，接头的接合强度降低。
④钎焊的温度必须比黄铜的熔点高出30 ～60 ℃。
⑤焊炬喷嘴的尺寸应略大于金属板的厚度。
⑥给金属板预热，使硬钎焊得到更好的熔敷效率。
⑦钎焊前，要用大力钳固定好金属板，防止板件的移动和钎焊部位的开裂。
⑧均匀地加热焊接部位，防止板件熔化。
⑨需要调整热量时，移开火焰，使钎焊部位短暂地冷却。
⑩应尽量缩短钎焊的时间（以免降低钎焊的强度），避免同一个部位再次钎焊。
3）钎焊后的处理
钎焊部位充分冷却后，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。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，油漆就不能很好地黏附，而且接头处还可能产生腐蚀和裂纹。
【复习思考题】
一、选择题
1.乙炔与氧气混合燃烧所产生的温度可达（ ）℃。
A.300 ～330 B.3 000 ～3 300 C.30 000 ～33 000
2.气焊焊丝的直径的选择依据是（ ）。
A.焊件厚度 B.氧气-乙炔焰的温度 C.焊炬移动速度
3.气焊时，若熔池突然变大，且无流动金属，则表明（ ）。
A.焊炬移动速度过快 B.焊丝未被熔化 C.焊件烧穿
4.气割速度是否恰当，由（ ）来判断。
A.后拖量 B.火焰颜色和形状 C.熔渣流量
5.乙炔发生器上装置的回火防止器应为（ ）位置。
A.倾斜45° B.水平 C.垂直
6.氧气瓶应距热源不少于（ ）m。
A.5 B.10 C.20
7.电弧阴极区和阳极区之间的区域，称为（ ）。
A.弧柱 B.辉点 C.极区
8.碱性电焊条的烘焙温度一般为（ ）℃。
A.350 ～450 B.550 ～650 C.750 ～850
9.酸性电焊条的烘焙温度一般为（ ）℃。
A.50 ～100 B.150 ～200 C.250 ～300
10.焊接时力求使用（ ）为好。
A.长弧 B.中弧 C.短弧
11.为了维持正常的电弧长度，电焊条应作（ ）运动。
A.送进 B.前移 C.摆动
12.焊条末端沿焊缝纵向作来回直线摆动的运条法，称为（ ）。
A.直线形运条法 B.直线往复形运条法 C.环形运条法
13.最常用的立焊方法是（ ）施焊。
A.由下而上 B.由上而下 C.上半段由上而下，下半段由下而上
14.焊件冷却后仍然存在的应力，称为（ ）。
A.凝缩应力 B.温度应力 C.残余应力
15.产生咬边的原因之一为（ ）。
A.焊接速度过快 B.施焊时中心偏移 C.焊接电流过大，电弧过长
二、简答题
1.矫正的含义是什么？
2.收边操作时，应注意什么？
3.气焊时，焊炬和焊丝运动的目的是什么？
4.定位焊的作用是什么？
5.简述氧气切割的条件。
6.选用电焊条应遵循哪些原则？
7.简述非破坏性检验焊接质量的方法。
8.电阻焊有哪些优点？
9.简述点焊的原理。
10 简述气体保护焊的原理。
11.简述等离子弧的特点。
12.钎焊有哪些优点？
【项目评价】
（1）完成小组评价表，见表2.1。
（2）完成自我评价表，见表2.2。
表2.1 小组评价表
表2.2 自我评价表
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