汽車車身板件焊接操作技術(shù)解析
——以對(duì)接焊、填孔焊為例

廣州市交通運(yùn)輸職業(yè)學(xué)校 李賢林

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，小型客車車身的結(jié)構(gòu)由車架式車身逐步轉(zhuǎn)變到整體式車身結(jié)構(gòu)，整個(gè)車身形狀都是由薄鋼板沖壓制成，再通過(guò)各種連接方式形成一個(gè)整體。在車身材料的選擇方面，20世紀(jì)70年代中期以后，高強(qiáng)度低合金材料、超高強(qiáng)度材料、鋁合金材料及鍍層材料逐漸代替了原有的低碳鋼板材質(zhì)。鋼材的厚度也發(fā)生了很大的變化，外板材零件的厚度由0.9 mm下降到0.7 mm, 結(jié)構(gòu)零件的板材從3 mm下降到1.2 mm～2 mm。

以一臺(tái)后部發(fā)生撞擊的事故轎車為例，后翼子板（厚度通常為0.7 mm）發(fā)生嚴(yán)重變形，需要重新更換該零件，車身的整個(gè)側(cè)圍是一個(gè)整體，整體更換側(cè)圍工時(shí)和成本均較高，因此，維修改事故車采用切割更換的方式，在后翼子板的C柱上端位置和車門檻和后尾燈等位置需要切割變形零件，新的零件采用氣體保護(hù)焊對(duì)接焊及填孔焊完成焊接作業(yè)，本文對(duì)氣體保護(hù)焊對(duì)接焊、填孔焊操作技術(shù)進(jìn)行解析。

1 焊接種類及其在車身維修中的應(yīng)用

汽車車身板件維修應(yīng)用焊接時(shí)，根據(jù)焊接接頭所處的狀態(tài)不同，可分為壓焊、熔化焊和釬焊。

（1）壓焊。先對(duì)金屬施加壓力使其壓緊，同時(shí)通過(guò)大電流形成的電阻熱將被焊金屬熔化形成焊點(diǎn)。壓焊焊接時(shí)，從操作方式來(lái)說(shuō)，加熱和加壓并存。在各種壓焊方法中，電阻點(diǎn)焊（壓焊中的一種）是汽車制造業(yè)不可缺少的焊接方法，在汽車修理業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。

（2）熔化焊。將金屬件加熱到熔點(diǎn)，形成熔池，然后冷卻結(jié)晶，形成焊點(diǎn)。實(shí)施熔化焊時(shí)，只需將金屬加熱形成熔池，不需要加壓。目前，在車身維修作業(yè)中，氣體保護(hù)焊（熔化焊中的一種）應(yīng)用最為廣泛。

（3）釬焊。在需要焊接的板件上，將熔點(diǎn)比它低的焊料熔化（被焊板件不需熔化），而使被焊板件形成連接。根據(jù)釬焊材料的溫度，可分為軟釬焊和硬釬焊。汽車車身維修中，應(yīng)用的主要是銅焊，用于車身零件接口處密封，可防止水分和灰塵滲入，使用黃銅焊條作為焊料，屬于硬釬焊。

2 焊接在車身零件連接中的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）由于焊接的形狀不受限制，它適合于連接整體式車身結(jié)構(gòu)，焊接后仍保持車體的完整性。

（2）可減輕重量（不需要增加接合件）。

（3）對(duì)空氣和水的密封性好。

（4）生產(chǎn)效率高。

（5）焊接接頭的強(qiáng)度很大程度上受到操作者技術(shù)水平的影響。

（6）如果過(guò)多地加熱，周圍板件將會(huì)變形。

3 焊接方法及其對(duì)應(yīng)的操作要領(lǐng)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)汽車車身板件實(shí)施焊接，對(duì)接焊和填孔焊是最常見(jiàn)的焊接方法。對(duì)接焊用來(lái)實(shí)施零件接口位置焊接，根據(jù)操作方式和板材厚度不同可分為連續(xù)焊和連續(xù)點(diǎn)焊。填孔焊用來(lái)實(shí)施零件邊沿重疊位置焊接，根據(jù)操作方式和板材厚度不同可分為5 mm孔徑填孔焊和8 mm孔徑填孔焊。

3.1 對(duì)接焊-連續(xù)焊

（1）操作要領(lǐng)。在實(shí)施對(duì)接連續(xù)焊時(shí)（圖1），首先是板件的定位與裝夾，保證板件裝夾的平面一致性，正式焊接時(shí)，焊絲對(duì)準(zhǔn)焊縫的中心，平穩(wěn)拉動(dòng)焊槍，勻速移動(dòng)，保證電弧的平順燃燒，為防止焊穿，通常每段焊接長(zhǎng)度為25 mm～38 mm。

圖1 對(duì)接連續(xù)焊操作

（2）質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。焊疤長(zhǎng)度為25 mm～38 mm/段；焊疤高度＜2 mm；焊疤寬度5 mm～10 mm；焊疤的正面高度和寬度一致；焊點(diǎn)背面面高度＜1.5 mm；焊點(diǎn)背面的熔深有且連續(xù)；焊點(diǎn)正背面無(wú)氣孔；焊點(diǎn)正背面無(wú)裂紋、夾渣。

3.2 對(duì)接焊-連續(xù)點(diǎn)焊

（1）操作要領(lǐng)。在實(shí)施對(duì)接連續(xù)點(diǎn)焊時(shí)，先對(duì)板件進(jìn)行定位點(diǎn)焊，通常定位點(diǎn)焊的距離為10倍～30倍板件厚度，板件越薄，定位焊點(diǎn)的距離越小。正式焊接時(shí)，焊槍傾斜10°～15°，形成第一個(gè)焊點(diǎn)的熔池后，下一個(gè)焊點(diǎn)焊接時(shí)，焊絲對(duì)準(zhǔn)上一個(gè)焊點(diǎn)的邊緣，聽(tīng)到電弧平順燃燒的聲音后再焊接下一個(gè)焊點(diǎn)（圖2）。要點(diǎn)：每一個(gè)焊點(diǎn)的焊接時(shí)間盡量相同，保持勻速的焊接節(jié)奏。

圖2 對(duì)接連續(xù)點(diǎn)焊操作

（2）質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。焊點(diǎn)直徑為5 mm～6 mm；焊點(diǎn)正面高度＜2 mm；焊點(diǎn)背面面高度＜1.5 mm；焊點(diǎn)背面的熔深是否有且連續(xù)；焊點(diǎn)重疊1/3～1/2；6焊點(diǎn)正背面無(wú)氣孔、裂紋、夾渣；對(duì)接焊區(qū)域是否存在拱起或者凹陷變形；焊疤的正面高度和寬度是否一致。

3.3 5 mm孔徑填孔焊

（1）操作要領(lǐng)。在實(shí)施直徑5 mm的填孔焊時(shí)，焊槍垂直對(duì)準(zhǔn)孔徑的中心，引燃電弧，觀察焊接位置是否性形成直徑約為7 mm左右的紅圈，填滿孔口以后稍作停留再松開(kāi)焊槍扳手，一次焊接成型，避免二次焊接（圖3）。

（2）質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。焊點(diǎn)正面直徑為7 mm～8 mm；焊點(diǎn)背面直徑＞2.5 mm；焊點(diǎn)正面高度＜2 mm；焊點(diǎn)背面高度＜1.5 mm；焊點(diǎn)正背面無(wú)氣孔；焊點(diǎn)正背面無(wú)裂紋、夾渣；是否存在燒穿或者未熔合；焊接面是否存在扭曲變形。

3.4 8 mm孔徑塞焊

（1）操作要領(lǐng)。在實(shí)施直徑8 mm或以上的填孔焊接時(shí)，建議采用螺旋運(yùn)槍法。如果內(nèi)外板的板件厚度一致，在孔的邊緣靠中1 mm處位置引燃電弧，然后均勻緩慢移動(dòng)電弧作圓周旋轉(zhuǎn)，填滿孔口后松開(kāi)焊槍扳機(jī)。若內(nèi)板的厚度較外板的厚度大，建議由焊點(diǎn)的中心起弧，移動(dòng)電弧均勻緩慢向外旋轉(zhuǎn)，填滿孔口后松開(kāi)焊槍扳機(jī)，這樣做的目的是分配大多數(shù)熱量給內(nèi)板，保證外板和內(nèi)板的連接強(qiáng)度。操作要點(diǎn)：進(jìn)行一個(gè)孔的焊點(diǎn)塞焊時(shí)要求一次完成，8 mm孔徑塞焊操作（圖4）。

（2）質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。焊點(diǎn)直徑為9 mm～12 mm；焊點(diǎn)正面高度＜2 mm；焊點(diǎn)背面面高度＜1.5 mm；焊點(diǎn)背面直徑為8 mm～10 mm；焊點(diǎn)正背面無(wú)氣孔；焊點(diǎn)正背面無(wú)裂紋、夾渣；焊點(diǎn)是否失圓（最大直徑和最小直徑只差超過(guò)1 mm）；是否存在燒穿或未熔合（圖5）。

4 影響焊接質(zhì)量的工藝參數(shù)

4.1 焊接電流

焊接電流越大，焊珠寬度越寬，同時(shí)焊珠的表面容易塌陷，因此焊接表面容易過(guò)低。當(dāng)然，因?yàn)殡娏髯銐虼螅附拥娜廴肷疃纫矔?huì)更深。 焊接電流越小，電流過(guò)小導(dǎo)致焊絲和焊接鋼板未能夠充分熔合，所以焊珠寬度越窄，同時(shí)，鋼板沒(méi)有充分熔合，導(dǎo)致焊絲金屬堆積在鋼板表面，從而造成焊縫高度過(guò)高（圖6）。

圖3 5 mm孔徑塞焊操作示意

圖4 8 mm孔徑塞焊操作示意

操作要點(diǎn)：焊接電流在氣體保護(hù)焊接操作中，不是一個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)參數(shù)，因?yàn)槊恳粋€(gè)焊點(diǎn)都是經(jīng)過(guò)了金屬溶化、形成熔池、冷卻結(jié)晶的過(guò)程，所以，焊接電流的調(diào)節(jié)需要搭配送絲速度，才能形成穩(wěn)定燃燒的電弧。

4.2 焊接電壓

電弧電壓適當(dāng)時(shí)，可以獲得良好的焊珠效果。電弧電壓太低時(shí)，電弧的長(zhǎng)度縮短，焊接熔入深度增加，焊珠正面高度過(guò)高，焊珠寬度減小。電弧電壓太高時(shí)，電弧的長(zhǎng)度縮伸長(zhǎng)，焊接熔入深度降低，焊珠正面高度減小，焊珠寬度增大（圖7）。

操作要點(diǎn)：當(dāng)電弧電壓正常時(shí)，會(huì)聽(tīng)到很流暢的“吱吱”聲，同時(shí)產(chǎn)生很明亮的電弧。若電弧電壓太高，電弧長(zhǎng)度會(huì)變長(zhǎng)，電弧燃燒不穩(wěn)定，“吧嗒”的聲音會(huì)增多。若電弧電壓太低，焊絲可能不會(huì)產(chǎn)生電弧，焊絲粘在鋼板上產(chǎn)生“嘭嘭”聲。

4.3 電極到母材的距離

電極到母材的距離太近，遮住了焊接位置的視線，且容易造成焊絲回?zé)斐呻姌O頭堵塞。電極到母材的距離太遠(yuǎn)，電弧被拉長(zhǎng)，容易造成焊絲熔深不夠，電弧燃燒不穩(wěn)定。通常，電級(jí)到母材的距離為8 mm～15 mm（圖8）。

操作要點(diǎn)：從圖8可以看出電極到母材的距離包含焊絲伸出長(zhǎng)度和電弧燃燒的長(zhǎng)度，要調(diào)節(jié)電極到母材的距離，使之達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，首先要調(diào)節(jié)焊絲的

伸出噴嘴的長(zhǎng)度（便于測(cè)量），通常為3 mm～5 mm，同時(shí)，在焊接時(shí)，保持焊槍在運(yùn)行過(guò)程中，縱向的高度一致，才能確保電弧燃燒時(shí)電弧長(zhǎng)度一致。

4.4 保護(hù)氣體的流量

保護(hù)氣體的流量根據(jù)鋼板的焊接厚度來(lái)確認(rèn)，鋼板的厚度越大，焊接所需要的熱量越大，所需的保護(hù)氣體流量越多。通常，對(duì)于2 mm以下的鋼板，推薦將保護(hù)氣體流量調(diào)整到10 L/min～15 L/min（圖9）。保護(hù)氣體流量過(guò)大，造成氣體浪費(fèi)，容易在焊接位置形成渦流，過(guò)快冷卻焊接部位，容易造成氣孔；保護(hù)氣體流量太小，保護(hù)效果不夠，焊接部位容易氧化。

操作要點(diǎn)：調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量時(shí)，先打開(kāi)氣瓶減壓器閥門，再調(diào)節(jié)流量計(jì)，使之達(dá)到目標(biāo)值，每次焊接結(jié)束時(shí)，關(guān)閉減壓閥后，當(dāng)流量計(jì)存留殘余氣體時(shí)，使用焊槍開(kāi)關(guān)放凈流量計(jì)中的殘余氣體。

圖5 8 mm孔徑塞焊焊疤形態(tài)

圖6 焊接電流影響焊疤形態(tài)

圖7 不同焊接電壓形成的焊疤

圖8 電極到母材的距離

4.5 焊接方向

焊接過(guò)程中焊接方向一般分為前進(jìn)法和后退法兩種（圖10）。

（1）前進(jìn)法。焊槍指向未焊接部分，方便于在焊接時(shí)判斷焊接位置，但因?yàn)楹附又赶蛭春附硬糠郑附拥玫降娜凵钶^淺，焊縫扁平。

（2）后退法。焊槍的焊接方向與焊槍傾斜方向相反，焊槍指向已焊部位，焊接位置金屬融化比較充分，熔深較大。

操作要點(diǎn)：實(shí)施前進(jìn)法焊接時(shí)，較容易出現(xiàn)焊接熔深不足，焊點(diǎn)正面過(guò)高的缺陷，故適宜采用較大電流、較慢的焊接速度。反之，后退法焊接時(shí)，因熱量較集中，故適宜采用較小的焊接電流，焊接速度不宜過(guò)慢，防止燒穿。

4.6 焊接速度

焊接速度取決于焊接電流的大小、鋼板厚度和個(gè)人的操作技術(shù)。若電流大小不變，焊接速度過(guò)慢，導(dǎo)致焊接熱影響區(qū)增大，板件產(chǎn)生過(guò)大的熱變形，還可能導(dǎo)致燒穿。焊接速度過(guò)快，焊點(diǎn)直徑小，熱影響區(qū)域小，但過(guò)快可能導(dǎo)致焊接熔深不足。在保證焊接熔深的前提下，為抑制焊接熱變形，建議采用小電流、較快速度焊接（圖11）。

操作要點(diǎn)：焊接速度因人而異，并沒(méi)有絕對(duì)的參考值，在實(shí)施過(guò)程中，確保電弧的穩(wěn)定燃燒，每個(gè)焊點(diǎn)的焊接頻率盡量保持一致。

5 對(duì)接及填孔焊常見(jiàn)焊疤缺陷及其引發(fā)原因

對(duì)車身板件實(shí)施對(duì)接焊及填孔焊時(shí)，若操作不當(dāng)，容易引發(fā)焊疤各種缺陷，這些缺陷非但影響到焊疤的美觀，更容易造成被焊零件的連接強(qiáng)度缺失，如果返工，則造成車身鋼板二次損傷，同時(shí)增加維修成本。

5.1 氣孔

（1） 缺陷現(xiàn)象。焊接時(shí)熔池過(guò)快冷卻，導(dǎo)致氣體來(lái)不及析出從而在焊疤上形成小孔（圖12）。

（2）引發(fā)原因。CO2氣體不純或供氣不足；焊接時(shí)卷入空氣；預(yù)熱器不起作用；風(fēng)大保護(hù)不完全；噴嘴被飛濺物堵塞；噴嘴與工件的距離過(guò)大；焊接區(qū)表面被污染、油銹、水分未清除；電弧過(guò)長(zhǎng)、電弧電壓過(guò)高不正確。

5.2 咬邊

（1）缺陷現(xiàn)象。咬邊是由于過(guò)分熔化的母材形成一個(gè)凹坑，使母材的橫截面減小，嚴(yán)重降低了焊接部位的強(qiáng)度（圖13）。

圖9 隔離氣體流量示意圖

圖10 前進(jìn)與后退兩種焊接方向示意圖

圖11 不同的焊接速度形成的不同形態(tài)焊疤

（2）引發(fā)原因。電弧過(guò)長(zhǎng)、電弧電壓過(guò)高；焊槍角度不正確；焊接速度太快；焊接電流過(guò)大；焊炬擺動(dòng)不當(dāng)；6）焊絲位置不當(dāng)，沒(méi)對(duì)中。

5.3 不正確熔化

（1）缺陷現(xiàn)象。不正確熔化發(fā)生在母材與焊接金屬之間，或發(fā)生在兩種熔敷金屬之間的熔化不良現(xiàn)象（圖14）。

（2）引發(fā)原因。焊槍不對(duì)中；焊接時(shí)位置未對(duì)準(zhǔn)；焊接時(shí)電流與板件厚度不匹配；焊接操作時(shí)不穩(wěn)，電弧燃燒不平順。

5.4 熔深不足

（1）缺陷現(xiàn)象。板件未熔透，板件背面未見(jiàn)連續(xù)焊疤（圖15）。

（2）引發(fā)原因。電流過(guò)小；電弧過(guò)長(zhǎng),送絲不均勻；焊絲端部沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)兩層金屬板的對(duì)接位置；焊接速度過(guò)快；焊縫坡口角度過(guò)小，焊縫裝配間隙過(guò)小。

5.5 焊接濺出物太多

（1）缺陷現(xiàn)象。過(guò)多的濺出物在焊縫的兩邊形成許多斑點(diǎn)和凸起（圖16）。

（2）引發(fā)原因。電弧過(guò)長(zhǎng)；焊接電流與電弧電壓配合不當(dāng)；焊絲和焊件清理不良；焊接電流與電弧電壓配合不當(dāng)；焊槍角度太大。

5.6 焊縫不均勻

（1）缺陷現(xiàn)象。焊縫寬度不一致，焊縫不是均勻的流線形，而是不規(guī)則的形狀（圖17）。

（2）引發(fā)原因。焊接工藝參數(shù)不合適；焊絲位置不當(dāng)，對(duì)中差；導(dǎo)電嘴出絲孔被損壞或變形，導(dǎo)電嘴松動(dòng)；送絲滾輪的中心偏移；移炬速度不穩(wěn)。

5.7 燒穿

（1） 缺陷現(xiàn)象。焊縫被熔穿，表面形成較大的孔洞（圖18）。

圖12 氣孔

圖13 咬邊

圖14 不正確熔化

圖15 熔深不足

圖16 焊接濺出物太多

（2）引發(fā)原因。焊接電流太大；2塊金屬之間的焊縫太寬；焊槍移動(dòng)速度太慢；焊槍到母材之間的距離太短；焊件上有銹、油漆或油污；焊點(diǎn)焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

汽車車身維修作業(yè)中，車身板件切割更換、車身零件總成更換等作業(yè)形式都不可避免要應(yīng)用到各種焊接方法，尤其是氣體保護(hù)焊對(duì)接焊和填孔焊。在實(shí)際的車身維修作業(yè)中，車身零件焊接質(zhì)量好壞，非但影響工作效率，同時(shí)對(duì)汽車的安全性也會(huì)產(chǎn)生直接影響。了解氣體保護(hù)焊的焊接技術(shù)的特性，學(xué)會(huì)對(duì)接焊和填孔焊的操作要領(lǐng)、掌握分析和調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)的方法，有助于提升車身維修從業(yè)人員氣體保護(hù)焊的操作技術(shù)水平；同時(shí)，明確焊接質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助維修人員在實(shí)際工作過(guò)程中，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接質(zhì)量檢驗(yàn)；通過(guò)焊接缺陷的現(xiàn)象分析，引導(dǎo)車身維修人員總結(jié)引起缺陷的原因，提升其對(duì)焊接技術(shù)的理解能力。

圖17 焊縫不均勻

圖18 燒穿