钣金焊接工艺毕业论文

汽车涂装技术及工艺【摘 要】当今社会汽车工业高速发展，汽车涂装作为汽车生产与维修工艺中重要的一个环节，也在各方面快速发展。但在重视可持续发展的今天，节能环保成为涂装工艺中一项重要指标。本文介绍了当前汽车涂装的操作工艺和一些新技术，以及涂装作用和汽车涂装的材料进行了分析。在汽车产业高速发展的21世纪里.，汽车维修行业更是备受关注。近年来，我国汽车维修企业在轿车钣金修复和整形过程中运用的技术、工艺、材料和设备都较以前有了很大进步，但在基础涂装工艺方面却还显得有些滞后。特别是在防锈措施上方法不是很多,许多只依赖于刷涂防锈漆。这样往往导致在焊接处及修复结合面等部位过早锈蚀，从而降低汽车局部车身的使用寿命，甚至还会影响到整车的安全性。作为一名从事与汽车涂装相关的人来说，他对汽车涂装有着自己独特的见解。从以前的纯人工作业，到现在的半机械化操作以及行业今后的发展趋势，都应有一个全面的认识。不论是从涂装的材料方面还是技术、操作工艺、以及涂装的作用等来讲，其目的均是为了使汽车的车身外表更具有艺术性、提高它的商品价值和使用时间。下面就以我个人的观点来说说汽车涂装的作用、和操作工艺以及汽车涂装的材料发展状况。21世纪被称为面向环境的新世纪，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是涂装技术发展的主题。本文阐述了有关汽车涂装技术的常识，探讨了汽车油漆标准工艺流程，并提出了汽车涂装过程中注意事项。一、汽车涂装作用（1保护作用——由于汽车特殊的使用环境：风吹日晒、雨淋石击，要求汽车有一定的防腐性能和使用寿命。（2）装饰作用——由于汽车不停地穿梭在公路、在城乡，人们希望它能给生活带来色彩斑澜，希望汽车美观舒适、色泽诱人。为此汽车涂装就要进行现代化大规模集约化生产，就需要投入大量人力物力建造并管理好现代化大规模涂装生产线（3）特殊标识——通过给车身喷涂不同的油漆颜色，人们便可轻松的辨认出不同颜色的汽车各代表着什么用途。比如：医用车是以白色为主色，加上一个红色的“十 ”字符号，而消防车则是采用全红色涂料涂装而成。（4）特殊作用——由于汽车的具体用途不同，所以在涂装时要考虑这辆车是做什么用。比如：用于运输粮油或是牛奶的必须是要无毒的；运输酸碱物时，一定要防腐蚀。二、汽车涂装工艺汽车涂装工艺，一般可分为两大部分：一是涂装前金属的表面处理，也叫喷涂前处理技术；二是涂装的施工工艺。表面处理主要包括清除车辆表面的油污、尘土、锈蚀、以及进行修补作业时旧涂料层的清除等，以改善工件的表面状态，为下一步作业打下基础。其前处理具体包括，根据各种不同车辆受损情况对车身板件表面进行机械加工和化学处理。如磷化、氧化和钝化处理。1、表面处理工艺 表面处理是防锈涂装的重要工序之一。防锈涂装质量的好坏与表面处理的方式和质量有着很大的联系。据相关资料介绍说, 涂层的使用寿命受 3个方面因素影响：（a） 表面处理 , 占 60%; (b) 涂装施工 , 占 25%; (c) 涂料本身质量 , 占 15% 。薄板冲压件的表面处理称一般用化学表面处理，工艺流程为 : 预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥。上述的薄板件前处理工艺过程也可根据薄板冲压件的油、锈情况作适当调整 , 或不用酸洗工序 , 或不用预脱脂工序。而脱脂和磷化是化学处理工艺中的关键工序 , 这两道工序直接影响工件化学处理的质量和防锈涂层的质量。在表面处理作业中，打磨这一项对最后的质量影响十分大。特别是早期的传统作业---人工水磨，水磨后残留在板件的水分可导致多项油漆缺陷，所以现在行业里取而代之的便是干磨作业。干磨在现在的行业中已经占据了很大的位置，因为他和传统的水磨相比有着明显的优势。比如：工作效率可以提高40%--60%左右；因为干磨不会产生废水，所以对环境的污染很明显要比水磨的轻；员工的劳动强度也减轻了许多；车辆的返修率以及涂膜的质量等均要好于水磨。比如干磨不会由于有残留在板件中的水分而导致漆膜起泡、长痱子、鱼眼、底材生锈等缺陷。干磨工艺在现有的4S店已经得到普遍的推广，所以干磨技术的推广是行业发展的必然趋势。有关工艺参数和相关辅助设备也是影响表面处理质量的不可忽视的因素。2、面漆喷涂工艺（1）整车修补涂装：整车修补涂装是汽车美容修补施工中最有代表性、最为全面的涂装工艺。它的关键是要保持有湿边，同时应尽量减少水平表面上飞漆，以防止漆雾沉积到已干的部位而造成砂状表面。在整车涂装程序中，首先喷涂车顶，然后是发动机前盖和侧面等，这样在尽量减少水平表面上飞漆的同时总能保持“湿边”，可以防止飞漆落到已干区域而产生砂状表面。如果有可能，选用下吸式喷漆室较好。这时由于有气流从车顶流向车底，雾形有所不同。(A) 车顶的喷涂。在车顶与风挡玻璃、后窗交界处采用带状涂装法进行涂装。首先从靠近漆工的车边缘的地方开始喷涂。尽可能保持枪与车顶表面在15~20cm左右等距，从左到右，再从右到左进行喷涂，喷成中等湿度（每层走枪都是从车顶的边缘开始）。由于修补施工时多采用重力式或虹吸式喷枪，受喷枪杯的影响，喷枪的俯角受到一定限制（要尽可能保持垂直，不要把喷枪拿歪）。每层扇幅重叠覆盖面为50%或65%的方法从边缘向中心喷涂，一直喷涂到可以看见明显柔和的光泽时为止。(B) 发动机前盖的喷涂。首先用粘尘抹布把表面擦拭干净（注意：不得采用气枪来消除表面，以免前盖上灰尘吹到刚刚喷过涂料的车顶上）。采用带状喷涂法喷涂风挡玻璃与前盖交界处（在前盖边缘最好不要采用带状喷涂法），扇幅重叠覆盖50%或65%。每层都从边缘到中心进行喷涂，随后中另外一边，从中心开始往边缘移动进行喷涂，每层扇幅的覆盖约10cm。(C) 后盖的喷涂。用粘尘抹布擦干净表面，要准备足够的涂料，避免喷涂中途涂料用完而造成色差。采用带状喷涂法，沿后窗玻璃的底边喷涂一遍，两层扇幅之间覆盖约。随后换到另一边，从中心开始向边缘移动进行喷涂。在整个喷涂过程中，50%或65%涂层要湿，走枪速度要快。每层扇幅的覆盖约10cm。（D）侧面的喷涂。和粘尘抹布擦拭表面，备足涂料，由于汽车侧面较长，需要采用分段喷涂法。在适合于漆工走枪的距离处采用带状喷涂法垂直向直喷涂一层，以此分隔成段。在这一段内从底部或顶部开始走两道枪，先从左到右，再从右到左，采用一道喷涂法继续喷涂下去。每一道枪之间扇幅覆盖50%，直到这一段表面全部被喷涂覆盖完毕。接着转移到下一段，也是先采用带状喷涂法垂直向下喷一枪，划出第二段。重复上述操作，喷涂第二段，如此重复直到该侧面全部喷涂完毕。（2）整板修补涂装：汽车车身的某一部分，如前盖、车门、后盖等整板大面积的涂层遭到破坏时，就要进行整板修补涂装。一般可能出现两种情况：其一是在板面上没有大的变形或裂痕，只需要对整块板面进行面漆涂装；其二就是板面被破坏，需要整修后面再安装到车身上。前者可以在车身清洗后，涂抹封闭隔离漆，再直接喷涂面漆；后者必须在车身清洗后进行除锈、防腐涂底漆、刮腻子填补凹凸不平之处，喷涂中间漆、封闭隔离漆后，才能喷面漆。整板修补与整车修补不同。整车修补时，面漆的颜色不作重点考虑，因为只要保持整车颜色的一致性，与客户指定的颜色色号相符即可。而整板修补必须考虑到这块的颜色与车身上其他部位原厂漆的色差问题，所以，在进行整板修补之前，必须将修补漆的样板与车身上其他原厂漆的部位进行严格比色，待正确无误才能正式开始涂装。三、汽车涂装材料汽车车身面漆是车辆最外层的涂层，它是车辆外观装饰及防腐的直接反映，一般都希望汽车涂层具有极好的光泽度。光泽的优劣除与汽车车身外形设计、车身加工的外表精度以外（如一般感觉圆弧面或凸出面的光泽较平面要好），还与选用的涂料与表面涂层的配套工艺有关。必须进行精心的涂装设计和具备良好的涂装环境条件，才能使表面涂层有优良的装饰性。同时，因为汽车涂装属于高级保护性涂装，所以面漆涂膜必须具有优良的耐腐蚀性、耐候性和耐崩裂性。要想得到色泽鲜艳、光亮度好、防锈能力强的油漆表面，涂料的质量是不可轻视的。在20世纪20~30年代，汽车漆料是比较单一的品种——硝基纤维素涂料。到了20世纪50年代中期，开始使用醇酸树脂涂料。20世纪60年代中期，热塑性两烯酸树脂涂料在国外开始大量进入市场，取代硝基纤维素涂料而成为汽车修补涂料的主导产品。20世纪70年代中期，一系列双组份涂料开始进入市场，如硝基纤维素丙烯酸异氰酸酯、丙烯酸异氰酸酯等。目前丙烯酸聚氨酯树脂涂料、聚酯聚氨酯涂料已在国内外作为汽车修补的主导产品。由于行业的不断发展，当今的涂料品种已是满目琳琅，今后涂料还会有什么样的发展趋势呢?近年来，水性漆的出现使的汽车涂装这个行业又有了一个新的发展方向。首先来说说什么是水性漆，它有何特点呢？水性漆是以水为分散介质，以特殊水性树脂为基料，配以高科技合成的特种助剂，采用新工艺精制而成。水性漆是涂料工业的革命性换代产品。与传统的油性漆相比，水性漆无毒、无味、不燃烧，不用稀料稀释，无需额外的劳保费用，是国际上公认的绿色环保产品。 作为涂装行业里的新型产品，那么它与油性漆比它的好处也就很明显了：1. 环保：水性漆为无公害产品，在生产过程中无废渣、废气、废水排放，不存在环境污染。在使用中无毒无味，无苯系物，重金属含量大大低于国家环保限量标准，对人体无危害，是保护生态环境的新一代绿色产品。2. 经济：水性漆涂刷面积是一般油漆的两倍以上；水性漆防锈漆可直接在锈层上涂刷（需去浮漆和油污）。3. 安全：阻燃、防爆，水性漆可在常温、常压下进行生产、运输、储存和使用。4. 快捷：水性漆漆膜干燥速度快，在常温下是普通油漆的1/5。5. 方便：水性漆直接用自来水稀释即可，施工方便、安全，施工后的工具、设备极易清洗。综上所述，未来的汽车涂装在不断地提高涂膜耐蚀性、抗石击性及装饰性同时，也一定朝着环保、节能的方向发展。因为干磨工艺的突出性能，我相信今后行业所用的干磨将会越来越普遍，利用干磨的优势带给行业的最大利益。随着汽车市场竞争的不断加剧和汽车制造、修理技术的日益更新，基础涂装工艺已经引起了汽车制造商和维修服务人员的高度重视。种类繁多、规格齐全和功能良好的涂装材料，无疑会进一步促进维修质量的提高，促进汽车使用寿命的延长 。

晶 间 腐 蚀随着现代工业的快速发展，不锈钢在现代机械生产加工中得到广泛应用。通常不锈钢指空气中能够抵抗腐蚀的钢。它有两种分类法：一种是按化学成分，分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；另一种则按正火状态下钢的组织状态，分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体一铁素体不锈钢等。奥氏体不锈钢是目前应用最广的不锈钢：它以铬、镍为主要合金元素，因具有优良的耐蚀性、力学性能等综合性能，导致它在生产中需求快速地增长，并占据重要的地位。奥氏体不锈钢化学成分类型有Crl8％一Ni9％ (18— 8型不锈钢)、C T1 8％一Ni1 2％、C T2 3％一Ni13％、Cr25％一Ni20％等。常用的有1CT18Ni9Ti。奥氏体不锈钢的焊接性从理论上讲，与铁素体、马氏体不锈钢相比，被认为是较好的，它不因温度变化发生相变，对氢脆不敏感，在焊态下接头也有较好的塑性和韧性。但这并不意味着在所有的情况下该钢的焊接质量都能达到较高的使用要求。在役的奥氏体不锈钢焊接结构中，焊后接头出现晶间腐蚀破坏的时有发生，这不仅影响了结构的正常使用和安全性，还给企业造成经济损失。奥氏体不锈钢的晶间腐蚀问题归根结底是与其焊接性相关，然而人们往往对它的认识不足，对它焊接性能不甚了解，选用不当的焊接工艺，而产生晶问腐蚀缺陷，导致具有寿命优势的奥氏体不锈钢早期失效。为此，通过查阅资料将对铬镍奥氏体不锈钢晶间腐蚀缺陷的产生机理进行探讨，并据此开展预防不锈钢晶间腐蚀，提高耐蚀性的初步探讨。2 晶间腐蚀的形成条件 机理典型的18—8 型不锈钢(1C T1 8Ni9Ti)一般是在固溶处理状态下使用，于常温下腐蚀介质中工作，它的耐蚀性能是基于钝化作用：奥氏体不锈钢含有较高的铬，铬易氧化形成致密的氧化膜，能提高钢的电极电位，因此具有良好的耐蚀性能。当含铬量1 8％ 、镍量8％时，能得到均匀的奥氏体组织，且含铬和镍量越高，奥氏体组织越稳定，耐蚀性能就越好，故通常没有晶间腐蚀现象。但如经再次加热到450～850℃或在此温度区间工作，并且钢中含碳量超过0．02～0．03％ ，又缺少Ti、Nb等能控制碳的元素时，处于腐蚀介质中往往就可以见到晶间腐蚀现象。这说明，晶间腐蚀和钢的成分(碳和碳化物形成元素)有关，还与加热条件有关。现已有一些学说对晶问腐蚀现象做了解释，其中以碳化铬在晶界沉淀为前提的“贫铬理论” 较普遍为人们所接受。铬是决定不锈钢耐蚀性的主要元素，有效含量应超过12％。以含碳量为0．03％的普通18—8型钢为例。室温时的碳的溶解度只有0．02～0．03％ ，固溶处理后奥氏体必为碳过饱和，而呈不稳定状态。若经再次中温加热(在450～850℃ 之间)， 则过饱和的碳将向晶界扩散，与铬结合而形成Cr23C6或(Cr、Fe)23 C6沉淀于晶界。这时，由于铬的原子半径较大，在晶粒内部的扩散速度较慢，来不及向晶界扩散，故在形成铬的碳化物时，晶界处可能发生铬的“供不应求”现象，致使靠近晶界的晶粒表面一个薄层严重缺铬(铬的有效含量低于1 2％)。当有腐蚀介质作用时，这一缺铬区域将产生明显腐蚀，即晶间腐蚀。Ti、Nb的有利作用在于，可优先与碳结合形成TiC或NbC，消耗掉晶界过饱和的碳，从而防止碳与铬结合，避免缺铬现象发生。所以，含有Ti或Nb的钢一般不具有晶间腐蚀倾向。超低碳不锈钢由于不存在碳的过饱和，就无所谓碳的过饱和析出，因此也不发生晶间腐蚀。加热条件的影响主要是与合金元素的扩散相联系。加热温度低(<450℃)或加热时间短，不利于扩散而难以形成铬的碳化物，不致产生缺铬现象；加热温度较高(> 8 5 0℃)，铬的扩散速度加快， “供铬” 条件得到改善， 晶粒表层缺铬现象可以逐步消失；加热时间充分长时，也有利于铬的均匀扩散而不致形成贫铬层。3 晶间腐蚀的预防在了解奥氏体不锈钢晶间腐蚀的形成机理后，据此提出以下几条预防措施：(1)严格控制含碳量碳是造成晶间腐蚀的主要元素，碳含量在0．08％以下时，能够析出碳的数量少；碳含量在0．08％以上时，则析出碳的数量迅速增加。所以常控制母材金属和焊条的含碳量在0．0 8％以下，如0Cr1 8Ni9Ti、A107等。另外，奥氏体钢中含碳量小于0．02％ ～0．03％时，全部碳都溶解在奥氏体中，不会产生晶间腐蚀。超低碳不锈钢(如00 Cr 1 8Ni 1 0，A002)的大量应用就是此原理。(2)采用双相组织钢中的合金元素是形成双相组织的主要因素。奥氏体化元素有Ni、C、Mn、N、C U等；而铁素体化元素则有C r、Nb、Ti、M O、V、W 、Si等。当不锈钢中铬与镍的质量分数之比大干1．8时，就会出铁素体组织。调整钢的化学成分，在焊缝中加入铁素体形成元素，就可促使焊缝形成奥氏体加少量铁素体的双相组织。形成双相组织的优势在于，双相组织中的奥氏体，其碳的浓度较大，碳有向铁素体扩散的趋势；而铁素体中铬的浓度较大，铬就有向奥氏体扩散的趋势。奥氏体中的碳和铁素体中的铬都向两相交界处扩散， 由于碳的扩散速度很大，有可能碳首先从奥氏体越过边界与铬形成碳化铬；又由于铬在铁素体里的扩散速度要比在奥氏体中快得多，所以一旦在晶界处出现贫铬层，铬能够较快地从铁素体内部得到补充，而使贫-铬层消失，使奥氏体晶界上析出的碳化铬数量减少、分布不连续，并打乱单一奥氏体柱状晶的方向性，从而避免贫铬层贯穿于晶粒之间构成腐蚀介质的集中通道，降低了晶间腐蚀倾向。形成双相组织有利于防止晶间腐蚀，但也应注意铁素体含量的控制。铁素体含量超过5％时，o相(FeC r金属间化合物)很快形成。o相硬而脆(H RC>6 8)，分布在晶界，不仅使焊缝冲击韧性和塑性急剧下降，还将增大晶间腐蚀倾向。因此综合考虑，奥氏体不锈钢焊缝的铁素体数量为4～12％较适宜。实践表明，5％左右的铁素体能获得较满意的抗晶阃腐蚀性能。 (3)添加稳定剂焊接材料中加入钛、铌等与碳的亲和力比铬强的元素，能提高抗晶间腐蚀能力。因此常用焊接材料1Cr18Ni9Ti、A137、A302等，都含有钛或铌。(4)进行固溶处理在焊后把接头加热到1050～1150℃，保温1 h后水淬(图3)。此时晶界碳化铬被全部溶解，部分钛和铌的碳化物也被溶解，使碳重新溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳来不及析出，形成稳定均一的奥氏体组织，消除晶界处的贫铬层，避免产生晶阃腐蚀。(5)进行均匀化处理将奥氏体不锈钢加热到850～900℃，保温2 h，使晶粒内部的铬也扩散到晶粒边界，使晶界铬的质量分数重新恢复到大于1 2％，从而消除晶界贫铬层。(6)减小焊接线能量在焊接工艺方面，采用小电流，大焊速，短弧，直道焊接。多层多道焊时，层间温度不宜过高，应待先焊的一层完全冷却后(<6 0℃)，再进行下一层焊接，且层间接头错开。奥氏体钢的电阻率大(约为碳钢的5倍)，导热系数小，焊接电流应比同样直径的低碳钢焊条小1 0～20％ 。以手弧焊为例，平焊的焊接电流为焊芯直径的2 5～3 5倍，在立焊或仰焊时，焊接电流还要再减小1 0～30％ 。小线能量、小电流、快速焊，冷却速度快，在敏化温度区停留时间短，有利于防止晶间腐蚀；短弧，焊丝或焊条芯中所含对氧亲和力大的合金元素T i、Nb、C r、Al等烧损少，有利于防止晶间腐蚀。 (7)Jjn快接头的冷却焊件焊前不预热，焊后应尽可能加快接头的冷却，如使用铜垫板等，甚至条件允许还可用水冷等强制措施，来减少接头在危险温度的停留时间，防止晶间腐蚀产生。(8)合理安排焊接顺序多层焊和双面焊时，后一条焊缝的热作用可能对先焊焊缝的过热区起到敏化温度加热的作用。为此，双面焊缝中与腐蚀介质接触的一面应尽可能最后焊接。焊缝布局上应尽量避免交叉焊缝，减少焊缝接头。与腐蚀介质接触的焊缝若无法安排最后焊接，则应调整工艺参数，使后焊焊缝的敏化区不与第一面焊缝表面的过热区重合。进一步提高 锈钢焊缝的耐蚀性，则还应严格控制以下几项：(1)为避免损伤不锈钢表面，在坡口两侧刷涂石灰水或商品化的专用防飞溅剂，并在焊后彻底清除飞溅物、残渣；(2)禁止在坡口之外的焊件上随处任意打弧；(3)焊接电缆卡头在工件上要卡紧，以免发生打弧或过烧现象；(4)焊接前、后的处理对产品耐蚀性影响很大：①钢材的贮存及运输应与一般结构钢分开，以免被铁锈等污染；②钢材表面光滑平整，避免碰撞或摩擦损伤，划线下料时不要打冲眼和不用划针；③尽可能用机械加工或等离子弧切割下料，避免用碳弧切割；④封头等零件最好冷压成形，热压 1ooo度 ≈ 6O0度成形时应检查耐蚀性变化，并做相应的热处理；⑤焊接前后热处理时，加热前必须将钢材表面污物洗净，以免加热时产生渗碳。⑥表面处理(磨平、抛光、酸洗、钝化)必须严格遵守操作规程，以表面呈均匀的银白色为宜。奥氏体不锈钢焊接易出现晶间腐蚀缺陷，且存在导热性能差、线膨胀系数大、熔池的流动性差等不利因素，因此只有选择合适的焊接方法、焊接材料，遵循相关的焊接工艺，才能保证奥氏体不锈钢的焊接质量，使其寿命优势得到充分发挥，让它的应用范围进一步扩大。