任务二铝合金板件的焊接与修复电子教案.docx
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任务二铝合金板件的焊接与修复电子教案
学习任务二铝合金板件的焊接与修复
【课题名称】
铝合金板件的焊接与修复
【教学目标与要求】
一、知识目标
1.知道铝合金材质的具体特性和种类；
2.知道铝合金材质在不同车型上的具体应用；
二、能力目标
1.可以根据铝合金材质的特点正确选择合适的修复和焊接工具及设备；
2.学会铝合金板件的损伤修复方法；
3.学会铝合金板件的焊接技术；
三、素质要求
能够正确合理使用铝合金板件维修和焊接的工具和设备，具备一定的设备保养能力，养成爱护工具和设备的良好习惯以及规范、安全操作的工作意识。
四、教学要求
1.学会车身铝板的类型以及对应的维修方法；
2.通过对车身铝合金板件的损伤修复练习，理解车身铝合金板件的维修方法并掌握铝合金板件的焊接技术。
【教学重点】
1.铝合金外板损伤的维修技术。
2.铝合金板件的焊接技术.
3.铝合金板件材料在车身的具体应用及不同类型的铝合金材料性能分析
【难点分析】
1.车身铝合金板件损伤维修操作技术。
2.车身铝合金板件的焊接技术。
3.操作过程中的细节把握，理论和实操的分析与融会贯通。
【分析学生】
学生经过任务一的学习，对车身钢板所发生的损伤以及相对应的维修方法有了一定基础，但对于车身铝合金板件的具体应用、铝合金材料的各种特性、如果铝合金板件发生损伤，如何维修、怎样焊接等这些东西没有接触过，所以授课时，需先引导学生回顾钢板损伤维修的专业知识，结合铝板这种材质，理解共性的东西，明确差异的知识，并理论联系实际讲解、练习。
【教学思路设计】
从了解铝合金板件的具体应用着手——分析铝合金材质的具体特性——分析车身铝合金板件如果发生损伤，如何修复、牵涉到的修复方法和操作技术、工具和设备规范使用和保养——铝合金板件损伤维修技术练习——铝合金板件焊接的基础知识、焊接工艺参数分析——铝合金板件焊接技术练习——总结与评价。
【教学安排】
18学时，理论建议6学时（含理论测试），实操练习12学时。
【教学过程】
一．专业知识引导
讲述车身维修作业过程中，我们曾经讲过的车身钢板损伤维修技术，回顾钢制车身的特性、具体车型，如果发生了损伤或者变形，如何维修、有哪些维修技术。
从钢车身中逐渐过渡到当今市场上面的铝合金车型介绍。
二．导入新课
（1）铝合金的特性及其在汽车车身上的应用
（2）修复铝合金板件的注意事项
（3）铝合金板件损伤维修技术
（4）铝合金板件的焊接操作技术。
三．讲授新课
（一）铝合金基础知识及其在汽车车身上的应用：
1.铝金属的来源：
铝金属来自于铁铝氧石；
在地表面，铝金属约占8%（蕴藏量第三多的常见元素，铁约占6%）；
铝在自然环境中，不会单独存在，通常与酸性物质组合成矿物型化合物。
2.铝材的基础知识
1）熔点很低，只有660摄氏度；
2）沸点为2477摄氏度；
3）不会被磁化；
4）美观、无毒适于再生；
5）很容易被氧化，生成的氧化膜具有2050摄氏度；
5）工业纯铝的强度很低，抗拉强度仅为50Mpa；因纯铝强度低，车身零件应用的均是铝合金材料。
6）铝合金的导电性是铜的60-65%，是铁的4倍。
3.铝合金材质的应用
（1）铝合金为什么被车身应用
车身构成了车重的百分之三十。
如果车身用全铝合金板制成，则与使用全钢板相比，车重就会降低百分之二十左右，举例说明。
根据车辆各部件重量比图形的分析，借此举例分析奥迪A8和大众辉腾的车重对比。
（2）铝合金材质的具体应用
铝合金在LEXUSSC430上的应用分析；
丰田PRIUS中，铝合金板的应用分析；
奥迪A6、别克GL8、标志307和欧宝维特C等车型使用铝合金材料的分析；
使用全铝合金的车型或者使用全铝合金前车身的车型分析；
4.铝合金材料的分类和特性分析
（1）铝合金的类型和特性
铝合金的定义？
铝合金的类型？
什么是热处理铝合金，有哪些型号？
什么是非热处理型铝合金，包括哪些？
与热处理型铝合金之间的差异？
铝合金的类型和特性及其应用表2-1总结讲解和分析。
从特性分析过渡到具体应用的介绍：
前隔板、发动机罩、加强梁、后备箱盖、奥迪R8车身结构等使用什么类型的铝合金?
（2）铝合金的物理属性分析：
（讲解此表中的特性指标，理论联系实际应用介绍）
表2-2铝合金的物理属性
属性
特点
导致效应
导热性
大约是钢的4倍
难以在确定点集中热量
熔化
特性
熔点是钢的一半，钢:
1540℃铝:
660℃
熔化时不发生色变
加热时容易烧穿，在可控温度下，使用热敏笔监控加热位置
导电性（铝的电阻率为26.548（ρ/nΩ·m），钢的电阻率为97.1（ρ/nΩ·m））
大约是钢的3.5-4倍
以致无法进行点焊（在BP车间）
氧化性
表面会很快生成一层熔点极高的氧化膜（2020℃）
防锈氧化膜生成，可以保护下层金属。
但这也使与底材金属的熔合受到抑制
热
膨胀
大约是钢的2倍
形成焊接变形
必须遵照焊接程序
硬化
收缩
大约是钢的1.5倍
硬化后容易断裂
（3）铝合金的物理特性分析
着重从铝合金的物理特性分析，有意识的引导学生对于物理特性和维修之间的关联，让学生对铝合金板件维修有一个初步的概念。
（4）铝合金的化学特性
1.金属的锈蚀过程和特性就讲解。
2,铝板和钢板之间形成电化学腐蚀的过程和原理介绍。
（二）修复铝合金板件的注意事项讲解分析：
了解了铝合金材料的具体应用、材料特性，过渡到铝合金板件维修中需要特备注意的地方：
（概括性介绍），着重突出工作的安全性，让学生了解下述所项的必要性。
1.铝合金的维修工具不应与钢板车身维修工具混用；
2.如果要使用钢制螺丝来固定铝合金零件，则使用有特殊涂层的钢制螺丝固定，这种钢制螺丝的特殊涂层可以防止铝板和钢材之间发生电化学腐蚀。
3.打磨时，如果研磨材料渗有铁粉，不要用于铝合金研磨，研磨时候可以使用不锈钢钢丝刷或者其他研磨工具。
4.因为铝材为易燃易爆品，我们在研磨时候还需注意：
（1）研磨时使用适当的真空防暴吸尘器；
（2）铝合金粉末具有可燃性，且具有产生多重化合反应的特性，当与空气混合后，有可能产生爆炸；在研磨时，方圆3m内为爆炸危险区。
所以我们在研磨操作时，因使用铝合金专用个隔帘对维修区域进行隔离。
（三）铝合金的加工特性分析：
工种
钢板
铝合金板
锤击
铁锤
木锤
木锤
塑料锤
垫圈焊接
可能
不可能
（需要铝车身修复设备）
点焊
可能
无法在BP车间进行
MIG
（金属惰性体）焊接
使用CO2,
CO2+氩气
可以使用100%氩气
（无法使用CO2气体）
此项主要联系钢板维修维修过程的具体操作，对照铝板维修的差异介绍。
有条件的话，可以通过在铝合金维修车间的操作，让学生直观理解铝板的加工特性。
（四）铝合金板件的损伤维修技术练习：
任务描述：
铝合金车身在行驶过程中，不慎与其他物体发生碰撞或者刮蹭，则在铝合金车身零件的表面很容易产生凹陷损伤，有的损伤比较轻微，没有产生明显的塑形变形，只是产生小的凹陷变形，有点损伤比较严重，铝合金板件产生塑形变形甚至裂开，下面请你针对不同情况，选择合适的方法（不伤漆面修复铝合金表面凹陷、使用加热及其它工具修复区域凹陷、更换新件的方法维修铝合金车身），规范的操作对损伤进行修复。
（介绍在维修工作中，铝合金板件发生的概率，初步介绍下维修方法的相关应用）
（一）工作准备
1.损伤的区分和维修方法的选取
（1）板件存在破裂或穿孔的维修方法选取，原因分析：
（2）凹陷处在车身线上的损伤维修方法，原因分析：
（3）铝合金板材扭曲严重且内架严重变形的维修方法，原因分析：
总结铝合金板件各种不同类型损伤的具体维修方法。
2.工作服及安全方面的准备
维修铝合金板件的安全防护用品有：
防尘口罩、棉纱手套、工作服、工作帽、安全鞋等。
强调使用安全防护用品的必要性，未使用防护用品工作的危害，良好工作习惯的来源。
3.工具和设备方面的准备
铝车身外形修复机（含铝钉、静态拉拔器、平口钳）、不锈钢丝轮或者单作用研磨机、木锤、手顶铁、120号干磨砂纸、锉刀、除尘布、吹尘枪等
由学生自己分组准备工具和设备，并介绍各种工具和设备的使用，学生练习工具和设备的使用，熟悉各种工具和设备的功能。
（二）任务实施阶段：
任务一：
铝合金车身件平坦位置的凹陷修复
根据实训室工作条件，制作铝板损伤，根据制作的损伤，讲解在事故时发生的概率，可以集中多制作不同类型的损伤，逐一介绍。
选取轻微凹陷型损伤做重点介绍和演示，重点是让学生理解标准流程、操作方法等。
（1）判定损伤区域
目视法、触摸法、对比法、指压法
复习各种方法如何实施，各种方法的具体应用，他们之间的差异。
注意提醒学生不要生搬硬套，需要灵活运用。
（2）去除漆面的附着物（不可以伤及到漆面）。
去除漆面操作时，介绍单动研磨机和双作用研磨机的具体使用场合及他们之间的差异，研磨机的正确使用，干磨砂纸的型号以及选用讲解。
（3）对损伤区域加热处理（必要时进行）
列举几种能够进行铝板加热的工具，介绍各种工具的使用用途，注意事项，解释铝板在损伤维修时，什么情况不需要预热，什么情况需要预热。
温度计的放置位置介绍。
讲解铝板在损伤维修时温度计的放置位置，温度控制。
介绍热敏感材料的具体使用。
重点讲解铝板在加热时，与钢板加热时之间的差异。
（4）手锤/手顶铁维修损伤
维修区域立即敲打整平作业。
敲击时，通常使用虚敲的方式，手锤和手顶铁采用的是铝合金专用的木质材料，如果损伤较大，可重复进行平整。
（介绍实敲和需敲，讲解为什么铝板维修时需要采用虚敲的方式）。
维修铝合金板前，须彻底清洁手锤、手顶铁表面（介绍为什么要保持工具表面清洁）。
演示角落位置损伤的维修方法和要点
（5）清洁打磨铝合金板件受损区域表面
讲解吹尘、除油的重要性、操作要点。
演示正确的操作方法和错误操作方法，形成对比。
（6）凹陷位置的铝钉焊接和凹陷修复讲解
试焊演示：
采用一块与维修钢板材质和厚度相近的板材对铝合金外形修复机进行。
演示时，讲解铝焊机如何调节，铝钉焊接时强度、电流之间的关联。
让学生明确什么是铝钉焊接的标准。
介绍铝钉焊接的位置、静态拉拔的操作要点，为什么要采用静态拉拔，敲击位置的选择、焊接位置的选择、重点通过演示讲解此种操作的方法和技术要点。
（7）缩火作业
通过演示碳棒缩火操作，介绍铝板如何缩火。
对比演示使用铜电极缩火，讲解为什么铝合金板件需要采用碳棒缩火而不是铜电极缩火的原因。
（8）修复区域的损伤再次评估
修复后的铝板不应该存在高点和空洞，允许存在1mm以内的低点。
重点介绍修复标准，以及这样设置的标准的原因。
（9）羽状边和原子灰作业
讲解羽状边的定义，为什么需要制作羽状边，羽状边如何制作，制作羽状边的标准是什么？
原子灰作业：
此环节重点介绍原子灰组成成分、应用原子灰的目的，如何正确施涂原子灰，如何正确打磨原子灰。
在此环节中，通过演示和学生练习，初步掌握羽状边、原子灰的制作。
在任务一中，教师的演示讲解是重点，学生通常需要针对单项技能反复练习2-3次，在完成单项技能练习后，每个学生练习2-3次综合损伤维修的流程。
通过流程练习，讲解修复标准和操作要点。
任务二：
铝合金板件损伤的焊接修复
（1）铝合金焊接材料的选择
介绍焊丝牌号、焊丝直径的选择。
气体选择：
应用的主要有氩气和氦气。
讲解使用氩气作为保护气体的原因，分析氩气和氮气的特性。
（2）焊前准备
①焊前清理：
化学清理法、机械清理法（演示两种焊前清理法的具体操作、如何选用）
②垫板铝及铝合金在高温时强度很低，在液态时的流动性能好，焊接时焊缝金属容易塌陷，可以使用铜板或者不锈钢板作为垫板支撑在焊缝背面，为保证焊缝背面成型，可在铜板或者不锈钢板表面开一个圆弧型槽。
通过演示讲解使用点半的必要性。
在什么情况下可以不需要垫板。
③焊前预热
预热温度：
预热的优缺点讲解。
④工件装夹
为防止焊件变形，保留0.8-1mm的焊缝。
⑤定位焊和定位焊点的打磨
演示和讲解定位焊接焊机的调整、定位焊间距的确定，讲解为什么要使用定位焊。
讲解定位焊点打磨工具的使用，操作安全，工作防护，定位焊点打磨的标准。
焊件厚度
<1.5
1.5～3
3～5
5～10
10～20
焊点间距
10～20
20～30
30～50
50～80
80～150
（3）正式焊接
MIG焊：
介绍MIG焊的定义，使用场合。
焊接方向
焊接方向——逆向焊接：
讲解什么是逆向焊接，为什么采用这种焊接方向。
同时演示正向焊接的缺点，形成对比。
②焊接角度
铝合金板材焊接同钢板焊接相同，通常采用的角度是10-30度焊接。
演示并讲解不同的角度，钢板承受的热量之间的差异。
通过演示让学生明白焊接角度的重要性。
③保护气体及其流量
薄板焊接建议采用10-15L/Min的气体流量，厚板建议采用20-30L/Min的气体流量.。
调节流量计，学生掌握焊接流量的调节方法。
④焊接方式
演示连续焊的操作技术
重点讲解操作方法和要点。
同时，通过连续点焊的操作，突出在铝合金板件实施连续喊操作的必要性。
⑤起焊和收焊位置
在板件的30mm处位置起焊，距离边缘30mm左右位置收枪。
（4）焊缝的清洁与打磨
使用钢丝刷对焊缝位置进行清洁。
再使用研磨机对焊缝进行打磨。
注意打磨后表面有没有漏焊位置，有则补焊接。
（5）铝合金焊接缺陷分析
①气孔：
产生原因：
1裂纹产生原因：
2未焊透产生原因：
3焊缝夹钨产生原因：
4咬边产生原因：
分析焊接缺陷时，最好拿实物进行分析，若实在没有，采用图片替代。
四．小结
本学习任务主要针对铝合金材质的性能、特点以及在车身的应用作系统介绍和讲解。
在学会和掌握了铝合金材质的特性以后，通过铝合金板件损伤位置的维修技术、铝合金板件裂纹的焊接修复方法等任务的练习，从而掌握汽车车身用铝合金材质的零件损伤的为维修方法。
本任务总共18学时，理论部分讲解建议6学时，实操部分建议12学时。
五．作业布置
（1）目前有哪些车型应用了铝合金材料？
（2）铝合金零件在焊接时有哪些注意事项？
（3）为什么铝合金板件损伤维修时需要加热？
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