汽车车身板件焊接操作技术解析——以对接焊、填孔焊为例

广州市交通运输职业学校 李贤林

随着汽车技术的不断发展，小型客车车身的结构由车架式车身逐步转变到整体式车身结构，整个车身形状都是由薄钢板冲压制成，再通过各种连接方式形成一个整体。在车身材料的选择方面，20世纪70年代中期以后，高强度低合金材料、超高强度材料、铝合金材料及镀层材料逐渐代替了原有的低碳钢板材质。钢材的厚度也发生了很大的变化，外板材零件的厚度由0.9 mm下降到0.7 mm, 结构零件的板材从3 mm下降到1.2 mm～2 mm。

以一台后部发生撞击的事故轿车为例，后翼子板（厚度通常为0.7 mm）发生严重变形，需要重新更换该零件，车身的整个侧围是一个整体，整体更换侧围工时和成本均较高，因此，维修改事故车采用切割更换的方式，在后翼子板的C柱上端位置和车门槛和后尾灯等位置需要切割变形零件，新的零件采用气体保护焊对接焊及填孔焊完成焊接作业，本文对气体保护焊对接焊、填孔焊操作技术进行解析。

1 焊接种类及其在车身维修中的应用

汽车车身板件维修应用焊接时，根据焊接接头所处的状态不同，可分为压焊、熔化焊和钎焊。

（1）压焊。先对金属施加压力使其压紧，同时通过大电流形成的电阻热将被焊金属熔化形成焊点。压焊焊接时，从操作方式来说，加热和加压并存。在各种压焊方法中，电阻点焊（压焊中的一种）是汽车制造业不可缺少的焊接方法，在汽车修理业中应用也较为广泛。

（2）熔化焊。将金属件加热到熔点，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊点。实施熔化焊时，只需将金属加热形成熔池，不需要加压。目前，在车身维修作业中，气体保护焊（熔化焊中的一种）应用最为广泛。

（3）钎焊。在需要焊接的板件上，将熔点比它低的焊料熔化（被焊板件不需熔化），而使被焊板件形成连接。根据钎焊材料的温度，可分为软钎焊和硬钎焊。汽车车身维修中，应用的主要是铜焊，用于车身零件接口处密封，可防止水分和灰尘渗入，使用黄铜焊条作为焊料，属于硬钎焊。

2 焊接在车身零件连接中的优缺点

（1）由于焊接的形状不受限制，它适合于连接整体式车身结构，焊接后仍保持车体的完整性。

（2）可减轻重量（不需要增加接合件）。

（3）对空气和水的密封性好。

（4）生产效率高。

（5）焊接接头的强度很大程度上受到操作者技术水平的影响。

（6）如果过多地加热，周围板件将会变形。

3 焊接方法及其对应的操作要领和质量标准

对汽车车身板件实施焊接，对接焊和填孔焊是最常见的焊接方法。对接焊用来实施零件接口位置焊接，根据操作方式和板材厚度不同可分为连续焊和连续点焊。填孔焊用来实施零件边沿重叠位置焊接，根据操作方式和板材厚度不同可分为5 mm孔径填孔焊和8 mm孔径填孔焊。

3.1 对接焊-连续焊

（1）操作要领。在实施对接连续焊时（图1），首先是板件的定位与装夹，保证板件装夹的平面一致性，正式焊接时，焊丝对准焊缝的中心，平稳拉动焊枪，匀速移动，保证电弧的平顺燃烧，为防止焊穿，通常每段焊接长度为25 mm～38 mm。

图1 对接连续焊操作

（2）质量检验标准。焊疤长度为25 mm～38 mm/段；焊疤高度＜2 mm；焊疤宽度5 mm～10 mm；焊疤的正面高度和宽度一致；焊点背面面高度＜1.5 mm；焊点背面的熔深有且连续；焊点正背面无气孔；焊点正背面无裂纹、夹渣。

3.2 对接焊-连续点焊

（1）操作要领。在实施对接连续点焊时，先对板件进行定位点焊，通常定位点焊的距离为10倍～30倍板件厚度，板件越薄，定位焊点的距离越小。正式焊接时，焊枪倾斜10°～15°，形成第一个焊点的熔池后，下一个焊点焊接时，焊丝对准上一个焊点的边缘，听到电弧平顺燃烧的声音后再焊接下一个焊点（图2）。要点：每一个焊点的焊接时间尽量相同，保持匀速的焊接节奏。

图2 对接连续点焊操作

（2）质量检验标准。焊点直径为5 mm～6 mm；焊点正面高度＜2 mm；焊点背面面高度＜1.5 mm；焊点背面的熔深是否有且连续；焊点重叠1/3～1/2；6焊点正背面无气孔、裂纹、夹渣；对接焊区域是否存在拱起或者凹陷变形；焊疤的正面高度和宽度是否一致。

3.3 5 mm孔径填孔焊

（1）操作要领。在实施直径5 mm的填孔焊时，焊枪垂直对准孔径的中心，引燃电弧，观察焊接位置是否性形成直径约为7 mm左右的红圈，填满孔口以后稍作停留再松开焊枪扳手，一次焊接成型，避免二次焊接（图3）。

（2）质量检验标准。焊点正面直径为7 mm～8 mm；焊点背面直径＞2.5 mm；焊点正面高度＜2 mm；焊点背面高度＜1.5 mm；焊点正背面无气孔；焊点正背面无裂纹、夹渣；是否存在烧穿或者未熔合；焊接面是否存在扭曲变形。

3.4 8 mm孔径塞焊

（1）操作要领。在实施直径8 mm或以上的填孔焊接时，建议采用螺旋运枪法。如果内外板的板件厚度一致，在孔的边缘靠中1 mm处位置引燃电弧，然后均匀缓慢移动电弧作圆周旋转，填满孔口后松开焊枪扳机。若内板的厚度较外板的厚度大，建议由焊点的中心起弧，移动电弧均匀缓慢向外旋转，填满孔口后松开焊枪扳机，这样做的目的是分配大多数热量给内板，保证外板和内板的连接强度。操作要点：进行一个孔的焊点塞焊时要求一次完成，8 mm孔径塞焊操作（图4）。

（2）质量检验标准。焊点直径为9 mm～12 mm；焊点正面高度＜2 mm；焊点背面面高度＜1.5 mm；焊点背面直径为8 mm～10 mm；焊点正背面无气孔；焊点正背面无裂纹、夹渣；焊点是否失圆（最大直径和最小直径只差超过1 mm）；是否存在烧穿或未熔合（图5）。

4 影响焊接质量的工艺参数

4.1 焊接电流

焊接电流越大，焊珠宽度越宽，同时焊珠的表面容易塌陷，因此焊接表面容易过低。当然，因为电流足够大，焊接的熔入深度也会更深。 焊接电流越小，电流过小导致焊丝和焊接钢板未能够充分熔合，所以焊珠宽度越窄，同时，钢板没有充分熔合，导致焊丝金属堆积在钢板表面，从而造成焊缝高度过高（图6）。

图3 5 mm孔径塞焊操作示意

图4 8 mm孔径塞焊操作示意

操作要点：焊接电流在气体保护焊接操作中，不是一个独立的调节参数，因为每一个焊点都是经过了金属溶化、形成熔池、冷却结晶的过程，所以，焊接电流的调节需要搭配送丝速度，才能形成稳定燃烧的电弧。

4.2 焊接电压

电弧电压适当时，可以获得良好的焊珠效果。电弧电压太低时，电弧的长度缩短，焊接熔入深度增加，焊珠正面高度过高，焊珠宽度减小。电弧电压太高时，电弧的长度缩伸长，焊接熔入深度降低，焊珠正面高度减小，焊珠宽度增大（图7）。

操作要点：当电弧电压正常时，会听到很流畅的“吱吱”声，同时产生很明亮的电弧。若电弧电压太高，电弧长度会变长，电弧燃烧不稳定，“吧嗒”的声音会增多。若电弧电压太低，焊丝可能不会产生电弧，焊丝粘在钢板上产生“嘭嘭”声。

4.3 电极到母材的距离

电极到母材的距离太近，遮住了焊接位置的视线，且容易造成焊丝回烧，造成电极头堵塞。电极到母材的距离太远，电弧被拉长，容易造成焊丝熔深不够，电弧燃烧不稳定。通常，电级到母材的距离为8 mm～15 mm（图8）。

操作要点：从图8可以看出电极到母材的距离包含焊丝伸出长度和电弧燃烧的长度，要调节电极到母材的距离，使之达到标准，首先要调节焊丝的

伸出喷嘴的长度（便于测量），通常为3 mm～5 mm，同时，在焊接时，保持焊枪在运行过程中，纵向的高度一致，才能确保电弧燃烧时电弧长度一致。

4.4 保护气体的流量

保护气体的流量根据钢板的焊接厚度来确认，钢板的厚度越大，焊接所需要的热量越大，所需的保护气体流量越多。通常，对于2 mm以下的钢板，推荐将保护气体流量调整到10 L/min～15 L/min（图9）。保护气体流量过大，造成气体浪费，容易在焊接位置形成涡流，过快冷却焊接部位，容易造成气孔；保护气体流量太小，保护效果不够，焊接部位容易氧化。

操作要点：调节保护气体流量时，先打开气瓶减压器阀门，再调节流量计，使之达到目标值，每次焊接结束时，关闭减压阀后，当流量计存留残余气体时，使用焊枪开关放净流量计中的残余气体。

图5 8 mm孔径塞焊焊疤形态

图6 焊接电流影响焊疤形态

图7 不同焊接电压形成的焊疤

图8 电极到母材的距离

4.5 焊接方向

焊接过程中焊接方向一般分为前进法和后退法两种（图10）。

（1）前进法。焊枪指向未焊接部分，方便于在焊接时判断焊接位置，但因为焊接指向未焊接部分，焊接得到的熔深较浅，焊缝扁平。

（2）后退法。焊枪的焊接方向与焊枪倾斜方向相反，焊枪指向已焊部位，焊接位置金属融化比较充分，熔深较大。

操作要点：实施前进法焊接时，较容易出现焊接熔深不足，焊点正面过高的缺陷，故适宜采用较大电流、较慢的焊接速度。反之，后退法焊接时，因热量较集中，故适宜采用较小的焊接电流，焊接速度不宜过慢，防止烧穿。

4.6 焊接速度

焊接速度取决于焊接电流的大小、钢板厚度和个人的操作技术。若电流大小不变，焊接速度过慢，导致焊接热影响区增大，板件产生过大的热变形，还可能导致烧穿。焊接速度过快，焊点直径小，热影响区域小，但过快可能导致焊接熔深不足。在保证焊接熔深的前提下，为抑制焊接热变形，建议采用小电流、较快速度焊接（图11）。

操作要点：焊接速度因人而异，并没有绝对的参考值，在实施过程中，确保电弧的稳定燃烧，每个焊点的焊接频率尽量保持一致。

5 对接及填孔焊常见焊疤缺陷及其引发原因

对车身板件实施对接焊及填孔焊时，若操作不当，容易引发焊疤各种缺陷，这些缺陷非但影响到焊疤的美观，更容易造成被焊零件的连接强度缺失，如果返工，则造成车身钢板二次损伤，同时增加维修成本。

5.1 气孔

（1） 缺陷现象。焊接时熔池过快冷却，导致气体来不及析出从而在焊疤上形成小孔（图12）。

（2）引发原因。CO2气体不纯或供气不足；焊接时卷入空气；预热器不起作用；风大保护不完全；喷嘴被飞溅物堵塞；喷嘴与工件的距离过大；焊接区表面被污染、油锈、水分未清除；电弧过长、电弧电压过高不正确。

5.2 咬边

（1）缺陷现象。咬边是由于过分熔化的母材形成一个凹坑，使母材的横截面减小，严重降低了焊接部位的强度（图13）。

图9 隔离气体流量示意图

图10 前进与后退两种焊接方向示意图

图11 不同的焊接速度形成的不同形态焊疤

（2）引发原因。电弧过长、电弧电压过高；焊枪角度不正确；焊接速度太快；焊接电流过大；焊炬摆动不当；6）焊丝位置不当，没对中。

5.3 不正确熔化

（1）缺陷现象。不正确熔化发生在母材与焊接金属之间，或发生在两种熔敷金属之间的熔化不良现象（图14）。

（2）引发原因。焊枪不对中；焊接时位置未对准；焊接时电流与板件厚度不匹配；焊接操作时不稳，电弧燃烧不平顺。

5.4 熔深不足

（1）缺陷现象。板件未熔透，板件背面未见连续焊疤（图15）。

（2）引发原因。电流过小；电弧过长,送丝不均匀；焊丝端部没有对准两层金属板的对接位置；焊接速度过快；焊缝坡口角度过小，焊缝装配间隙过小。

5.5 焊接溅出物太多

（1）缺陷现象。过多的溅出物在焊缝的两边形成许多斑点和凸起（图16）。

（2）引发原因。电弧过长；焊接电流与电弧电压配合不当；焊丝和焊件清理不良；焊接电流与电弧电压配合不当；焊枪角度太大。

5.6 焊缝不均匀

（1）缺陷现象。焊缝宽度不一致，焊缝不是均匀的流线形，而是不规则的形状（图17）。

（2）引发原因。焊接工艺参数不合适；焊丝位置不当，对中差；导电嘴出丝孔被损坏或变形，导电嘴松动；送丝滚轮的中心偏移；移炬速度不稳。

5.7 烧穿

（1） 缺陷现象。焊缝被熔穿，表面形成较大的孔洞（图18）。

图12 气孔

图13 咬边

图14 不正确熔化

图15 熔深不足

图16 焊接溅出物太多

（2）引发原因。焊接电流太大；2块金属之间的焊缝太宽；焊枪移动速度太慢；焊枪到母材之间的距离太短；焊件上有锈、油漆或油污；焊点焊接时间过长。

6 结语

汽车车身维修作业中，车身板件切割更换、车身零件总成更换等作业形式都不可避免要应用到各种焊接方法，尤其是气体保护焊对接焊和填孔焊。在实际的车身维修作业中，车身零件焊接质量好坏，非但影响工作效率，同时对汽车的安全性也会产生直接影响。了解气体保护焊的焊接技术的特性，学会对接焊和填孔焊的操作要领、掌握分析和调节焊接工艺参数的方法，有助于提升车身维修从业人员气体保护焊的操作技术水平；同时，明确焊接质量检验标准，可以帮助维修人员在实际工作过程中，对照标准进行焊接质量检验；通过焊接缺陷的现象分析，引导车身维修人员总结引起缺陷的原因，提升其对焊接技术的理解能力。

图17 焊缝不均匀

图18 烧穿