[汽车车身修复基础知识讲座(14)] 汽车车身构造基础知识

　　编者按：汽车车身修复基础知识讲座――车身面板修复自发表以后，受到广大一线维修技师及职业院校老师的一致好评，已有多家出版社及职业院校联系到我社及作者本人，要求出版或作为学生用教材。为此，我社特邀全国知名钣金专家臧联防老师继续讲解车身修复的相关知识，希望对大家有所帮助。
　　
　　焊接是指通过热量，将不同块的金属永久性连接在一起的工艺过程。是车身钣金件连接在一起的主要方式。一直以来，车身修复时主要使用氧乙炔焊和手工电弧焊的焊接方法，来焊接车身上的钣金零部件和结构件。
　　随着高强度钢在整体式车身上的广泛使用，上述两种方法逐渐失去了其主导地位。因为氧乙炔焊接将导致高强度钢板过热，材质改变、钢板变薄，从而造成其性能恶化，削弱钢板的机械性能，另外由于热量较为集中，焊接时产生的应力较大，且难以采取有效的控制措施。而手工电弧焊焊接后的焊缝部位一般硬度较高，但韧性不足，薄板容易出现熔穿孔，相对于二氧化碳保护焊，其对薄板的焊接质量相差较远。目前，维修行业应用于车身焊接的方式，主要有二氧化碳保护焊接和电阻点焊焊接，基于此，以下内容主要针对这两种焊接方式。氧乙炔焊虽然有上述缺点，但在维修企业仍能发挥其它的作用，如焊接钎焊、金属表面清洁、加热后取出难以松动的螺丝等。
　　
　　近年来，各种新的焊接设备、新工艺层出不穷，很多已经在车身制造中得到广泛应用，如激光焊接车顶、缝焊焊接车门立柱等(图1a、b)。
　　
　　第一节　钣金件连接方式、焊接种类及常用术语解释
　　
　　一、车身钣金件的连接方式
　　1　铰链连接
　　常见于车门、发动机舱盖、油箱盖、后背厢盖等部位(图2)，为活动连接方式，以方便乘员进入驾驶舱、发动机及变速器等相关部位的维修、放置行李、随时加注燃料等。很多敞篷车的车顶部位，也采用了这种电动齿轮铰接的连接方式。铰链连接的钣金件损伤较重时，可以比较方便地采取更换的方式进行维修。
　　2　螺栓连接
　　车身零部件较常用的连接方式，方便拆装、维修及更换。常见于前翼子板、水箱框架、前后保险杠骨架等部位，大部分的铰链采取这种螺栓连接的方式进行固定，有的车型后翼子板也采用了螺栓连接方式(图3)。
　　3　粘接连接
　　粘接连接具有密封、降噪、防腐及防止异响等作用，通常需要与螺栓、电阻点焊(图4)、铆接、折边咬接等方式配合使用。常见于内外层钣金件折边咬接部位，铝板结构件的连接部位，车顶、地板、立柱、前后挡泥板、纵梁与横梁等双层或多层需要密封的连接部位等。除铝板专用的双组分粘接剂以外。其它主要以密封、降噪、防腐为目的的密封剂一般连接强度较小。车身上有一些小的钣金件则是通过双面胶粘接的，主要目的为了装饰车身的外观及固定一些橡胶密封条、玻璃绒槽等。
　　
　　4　铆接连接
　　常见于车架、车身蒙皮、铝板(图5)等部位。主要用于不同材质、厚度的部位连接，如钢铝结合、塑料车身等。
　　5　折边咬接连接
　　用来连接内外层钣金件。如车门、引擎盖、后备箱盖等钣金件的边缘部位(图6)。
　　6　卡扣连接
　　主要用于内饰件、外饰件等。连接强度较低，车身上只有极少数面积较小的钣金件，采用此种连接方式。
　　7　焊接连接
　　整体式车身最常用的连接方式，通过此种方式，将车身纵梁、横梁、车顶、地板、门槛、立柱等众多钣金件。连接在一起形成整体。
　　
　　二、焊接种类
　　由于焊接生产效率高、不受形状限制、焊接后可保持车身的整体性、不增加车身重量、对空气和水的密封性好等优点，一直是车身制造和车身修复的主要连接方式。根据焊接工艺、作业方式、焊接温度等，焊接可分为：压焊、熔焊和钎焊(图7)。
　　1　压焊
　　压焊是指在加压条件下，使两个工件的搭接部位在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。汽车维修行业中常用的压焊设备主要是电阻点焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时。在轴向压力作用下连接成为一体。
　　
　　压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不添加焊料。多数压焊方法没有熔化过程，因而没有像熔焊那样的有益合金元素烧损和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接工作的安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。
　　2　熔焊
　　通过火焰或电弧加热等方式将金属工件加热到熔点，使它们或者与填充金属熔化在一起。熔焊时，热源将待焊工件接口处迅速加热熔化，形成液态熔池，熔池随热源向前移动，在这个过程中，如果需要，随时向熔池中添加焊丝或焊条等填料，冷却后形成焊缝而将两工件连接成为一体。
　　焊接过程中，为避免熔池与空气中的氧、氮及氢等接触，造成焊缝出现气孔、夹渣、裂纹等质量缺陷，需要通过气体、药皮等进行熔池保护，以获得稳定的电弧和优质焊缝。
　　汽修行业曾经或目前常用的熔焊种类有氧乙炔焊、手工电弧焊及二氧化碳保护焊。
　　3　钎焊
　　使用比工件熔点低的金属材料做钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
　　根据钎焊材料融化的温度，可分为软钎焊和硬钎焊。焊料熔点高于454℃的是硬钎焊，其中以铜焊为代表，低于上述温度的则为软钎焊，常见的如锡焊、银焊。钎焊焊接过程中，金属母材并不需要熔化。其中软钎焊多为母材表皮活化，硬钎焊时则为母材表皮熔化。
　　从以上焊接种类不难看出，并不是所有的焊接都是将母材和填充金属完全熔融后，才能连接在一起，很多焊接类型只需要将母材活化、表皮融化或者达到半熔融状态即可。
　　
　　三、常用焊接名词及术语
　　GMAW：熔化极气体保护焊，美国焊接学会对气体保护电弧焊的缩写。
　　电弧：由焊接电源供给，在两极间产生强烈而持久的气体放电现象，可分为：交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。电弧是高温高导电率的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长。
　　熔点：熔点是指金属经过加热后由固态转为液态时的温度。反之，冷却后由液态转为固态的温度，称之为凝固点。与沸点不同，熔点受压力的影响很小，大多数情况下一个物体的熔点就等于凝固点。
　　熔深：熔深是指母材熔化后熔池内最深位置与母材表面之间的距离。即俗称的渗透性能。也可以理解为，在母材表面下方热量所能熔化的深度。
　　母材：待焊工件的材料。焊接时，应根据母材来选择焊料，才能确保焊接质量。
　　熔池：金属加热熔化后具有一定几何形状的液态金属，即焊缝凝固前的熔融状态。熔池与电流、电压和焊枪的角度、焊接速度、焊材种类、母材自身的特性有关。与前两者的关系更为密切，电流越大，熔池越深；电压越大，熔池越宽。
　　焊缝：焊接形成的两个被连接体的接缝称 为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热量作用，发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。
　　坡口：为保证较厚的焊件能够焊透，在焊件的待焊部位加工或装配成的一定几何形状的沟槽。采用的坡口形式有不开坡口(I形坡口)、Y形坡口、双Y形坡口、U形坡口等。车身焊接时，除较厚的车架以外，很少需要加工坡口。
　　焊层：焊接的层数(图8)，主要针对较厚或金属的堆焊。
　　焊道布置：为保证焊接质量，需要对焊接部位进行合理安排和布置。
　　保护气体：防止熔池和电弧与空气发生有害反应的气体，由气瓶提供，从焊枪喷出。
　　填充金属：也称填料，焊接时用于添加到焊缝、堆焊层中的金属合金材料的总称，通常可以增加焊接接头的强度和质量。包括焊丝、焊条、钎料等。
　　惰性气体：不与其它元素发生反应的气体。如氦、氖、氩、氪、氡、氙，通常情况下，它们不与其它元素化合，而仅以单个原子的形式存在。
　　活性气体：常温下很活跃，可与其它元素发生反应的气体，如氧气、二氧化碳。
　　焊丝：丝状熔化电极。由于焊丝不需要经常更换，因此生产率比焊条高。
　　焊程：在焊缝上焊接一次的过程，焊程的结果是形成焊道。
　　熔化电极：一种向电弧传导电流，同时会作为填充金属而熔进焊缝的电极，这里特指焊丝。
　　还原剂：可从熔池和电弧中去除氧、氮、氢的物质。
　　送丝速度：从焊枪送出焊丝的速度。
　　预热：在焊接之前加热母材。某种情况下，焊接前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以降低金属的硬度，改善焊缝质量，减少热裂纹倾向。
　　飞溅：焊接过程中溅出的液体金属颗粒。飞溅会在工件表面留下不需要的金属粒。
　　硅：常被添加到熔化电极中的非金属元素，起到还原剂的作用。
　　锰：熔化电极中的一种坚硬、脆的灰白色金属，可以充当还原剂。同时可增加焊缝的强度和硬度。
　　镍：一种坚硬可锻的银白色金属，常被添加到熔化电极中，可以增加强度和硬度，而不会减小延展性。
　　熔滴：焊条或焊丝前部端头受热熔化，并向熔池过度的液态金属。
　　焊接工艺：焊接过程中的一整套工艺程序及技术规范。包括：焊接方法、焊前准备、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数及焊后处理等。(未完待续)