搜索
3.点焊工艺一、点焊缝代号d-熔核直径e-点距n-焊点数量二、点焊接头设计点焊通常采用搭接接头和折边接头接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。在设计点焊结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便地抵达工件的焊接部位。同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。边距的最小值取决于被焊金属的种类，厚度和焊接条件。对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时可取较小值。搭接量是边距的两倍，推荐的最小搭接量：点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率，表面清洁度，以及熔核的直径有关，推荐的最小点距：装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，通常为0.1-2mm。单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积，为了保证接头强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也应符合要求，焊透率的表达式为：η=h/δ×100%。两板上的焊透率只允许介于30-70%之间。镁合金的最大焊透率只允许至60%。而钛合金则允许至90%。焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的15%，如果两工件厚度比大于2:1，或在不易接近的部位施焊，以及在工件一侧使用平头电极时，压痕深度可增大到20-25%。点焊排数一般不多于3点焊接头形式三、点焊的焊前清理清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。不同材料采用不同清洗方法，参见P25表1-5.点焊和凸焊的焊接循环由“预压”、“通电”、“维持”、“休止”4个基本阶段组成。三、点焊的焊接循环1、预压阶段特点：Fw0、I=0；作用：克服构件刚性，获得低而均匀的接触电阻，以保证焊接过程中获得重复性好的电流密度；对厚板或刚度大的冲压零件，可在此期间先加大预压力，再回复到焊接时的电极压力，使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率，或通过预热电流以达上述目的。2、通电加热阶段特点：Fw=c、I=Iw；作用：焊件加热熔化形成熔核；焊接电流可基本不变，亦可逐渐上升或阶段上升。此阶段是焊接循环中的关键。点焊和凸焊过程中通电加热必须是在电极压力达到满值且稳定后进行的。否则可能因压力过低，接触电阻太大而引起强烈飞溅，或因压力前后不一致，影响加热，造成焊点强度的波动电阻点焊熔核形成过程3、维持阶段特点：Fw0、I=0；作用：熔核体积小，夹持在水冷电极间，冷速高，如无外力维持，将产生三向拉应力，极易产生缩孔、裂纹等缺陷；对厚板、铝合金、高温合金等零件，还需增加顶锻力来防止缩孔、裂纹；此外，加热后缓冷电流可降低凝固速度，也可防止缩孔、裂纹，对焊接易淬硬的材料时，应加回火电流以改善金相组织。4、休止阶段特点：Fw=0、I=0；作用：恢复到起始状态所必须的工艺时间；电极提起也必须在电流全部切断之后，否则电极与焊件之间会引起火花，甚至烧穿工件为了改善接头的性能，有时会将下列各项中的一项或多项加于基本循环：1）加大预压力，以消除厚焊件之间的间隙，Fpr=1.5-2Fw；2）用预热脉冲提高金属达到塑性，使焊件之间紧密贴合，反之飞溅；凸焊时这样做可以使多个凸点在通电前与电极平衡接触，以保证各点加热的一致性。预热电流I1=0.25-0.5I。3）加大锻压力，以使熔核致密，防止产生裂纹和缩孔。Ff0=2-3Fw；4）用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织，提高接头的力学性能。缓冷或回火电流I3=0.5-0.7I。回火时间为1.5-3.0t（焊接时间）四、点焊的规范参数1、焊接电流I焊接电流对产热的影响比电阻和通电时间大，它是平方正比关系，因此是必须严格控制的重要参数。当焊接电流较小，热源强度不足，此时不能形成熔核，因此，焊点的拉剪载荷较低且不稳定；随着电流的提高，内部热源急剧增大，熔核尺寸稳定增加，焊点的拉剪载荷不断提高；当电流过大时，会引起金属过热和喷溅，接头性能反而降低。•2、通电时间•焊接时间对接头性能的影响与焊接电流相似。3、电极压力过小时，会造成因电流密度过大，而引起加热速度增大而产生喷溅；电极压力过大时将使焊接区总电阻和电流密度均减小，焊接散热增加，熔核尺寸下降，接头性能降低。为了使焊接热量达到原有水平，保持焊点强度不变，在增大电极压力的同时，应适当增大焊接电流或延长焊接时间以弥补电阻减小的影响。在确定电极压力时，还必须考虑到备料或装配质量，如果工件已经变形，以致焊接区不能紧密接触，则需采用较高的电极压力以克服这种变形。4、电极形状及其材料电极的接触面积决定着电流密度和熔核的大小，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失。电极必须有合适的强度和硬度，不至于在反复加压过程中发生变形和损耗，使接触面积加大，接头强度下降。电极头端面尺寸增加，焊接区电流密度减小，散热增强导致熔核尺寸减小，接头承载能力降低。锥台形电极头端面尺寸增大ΔD15%D，水冷端距离：低碳钢点焊h≥3mm，铝合金h≥4mm5、焊件表面状况焊件表面上带有氧化物、铁锈或其他杂质等不均匀覆层时，会因接触电阻的不一致，各个焊点产生的热量就会大小不一致，引起焊接质量的波动。所以焊前彻底清理待焊表面是获得优质焊接接头的必备条件。6、焊接参数间相互关系及选择（1）焊接电流与焊接时间的配合电阻点焊时，为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间和焊接电流在一定范围内可以互为补充，总热量既可通过调节电流也可通过调节焊接时间来改变。但传热情况与时间有关。为了获得一定强度的焊点：可以采用大电流和短时间——强条件（硬规范）焊接；也可以采用小电流和长时间——弱条件（软规范）焊接。在生产中选用强条件还是弱条件要取决于金属的性质、厚度和所用焊接电源的功率。硬规范特点：加热不平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性高，焊点强度稳定性差；温度场分布不平稳，塑性区小，，接头缩孔、裂纹倾向大；有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向大；设备容量大，设备价格高；焊点压痕小，接头变形小，表面质量高；电极磨损小，生产效率高。适用于铝合金、A不锈钢、低碳钢及不等厚板材的焊接软规范特点：加热平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性低，焊点强度稳定性好；温度场分布平稳，塑性区宽，压力作用下接头缩孔、裂纹倾向小，但易变形；有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向小；设备容量小，控制精度不高，设备价格便宜；焊点压痕深，接头变形达，表面质量差；电极磨损快，生产效率低，能耗大。适用于低合金钢、可淬硬钢、耐热合金及钛合金等焊接（2）焊接电流与电极压力的配合焊接过程中不产生喷溅为主要原则。五、点焊时的分流影响分流的因素：（1）焊点距：连续点焊时，点距愈小，板材愈厚，分流愈大；（2）焊接顺序：已焊点分布在两侧时，分流大；（3）焊件表面状态：表面清理不良，接触电阻Rc+2Rew增大，导致焊接区总电阻R增大，分路电阻相对减小，使分流增大。（4）电极与工件非焊接区相接触；（5）焊接装配不良或装配过紧；对焊接质量的危害：A、使通过焊接区的有效电流减小，焊点强度降低（加热不足，熔核直径降低）。B、导致电极与工件接触部的局部（偏向分流方向的部位）产生大电流密度，烧坏电极或工件表面。消除和减少分流的措施：（1）选择合理的焊点距：保证强度的前提下尽量加大焊点距；（2）使结构设计合理；（3）严格清理焊件表面；（4）对开敞性差的焊件，采用专用电极和电极握杆；（5）连续点焊时，适当提高焊接电流：对不锈钢和耐热合金增大5-10%，铝合金增大10-20%；（6）单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形，调幅电流对上焊件的预热作用使分路电阻提高，分流减小，改善了初期表面喷溅。点焊时的熔核偏移在焊接不同厚度或不同材料时，因薄板或导热性好的材料，吸热少，而散热快，导致熔核偏向厚板或导热差的材料的现象称为熔核偏移。六、特殊情况点焊工艺1、不等厚度及不同材料的点焊偏移产生的原因：当进行不等厚度或不同材料点焊时，熔核将不对称于其交界面，而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移，偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件的焊透率减小，焊点强度降低。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时，厚件一边电阻大、交界面离电极远，故产热多而散热少，致使熔核偏向厚件；材料不同时，导电、导热性差的材料产热易散热难，故熔核也偏向这种材料。调整熔核偏移的原则是：增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。常用的方法有：A、采用硬规范：工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降低。电容储能焊机采用大电流和短的通电时间就能焊接厚度比很大的工件。B、采用不同的电极：在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径的电极，以增加这一侧的电流密度、并减小电极散热的影响；薄件或导电、导热性能好的工件一侧采用导热性能较差的铜合金，以减少这一侧的热损失。C、在薄件上附加工艺垫片：在薄件或导电、导热性能好的工件一侧垫一块由导热性能较差的金属制成的垫片（厚度为0.2-0.3mm），以减少这一侧的散热。D、进行凸焊或环焊2、微型件的点焊微型件点焊的温度场：微型件几何尺寸小，加热过程中，析热少散热强，焊接区温度场分布为沿焊件厚度方向温度梯度小，贴合面与焊件表面温度趋于接近，在贴合面上难以形成集中加热效果。微型件点焊技术要点：（1）焊接电流波形应脉冲幅值大而通电时间极小，可采用半波点焊、电容放电点焊等；（2）接头形式除熔化连接，也可固相连接；（3）采用平行间隙焊。一种可直接焊接漆包线引出接点的平行间隙焊新技术：电容贮能点焊机输出的脉冲电流Io流经二个电极尖端的接触部分，产生电火花，使一部分绝缘漆被烧除，其余部分熔化自动向外侧退缩，使金属裸露出来；在焊接压力和电阻热的作用下，被焊工件间的接触电阻小于SW焊头尖端的接触电阻，大量电阻I2转而流入裸露的金属线和基底，实现焊接，同时，仅有一少量电流I1成为分流。这就实现了用同一电流脉冲完成除漆和焊接。焊接技术要点：1)SW焊头的设计和制造至关重要：采用烧结材料作电极，尖端外形为笔尖形，两个电极尖端的接触是不变的线接触。2)SW焊头对焊接参数的设置，双其他电阻焊要求更加精细。同时，应优化脉冲幅度（电压）、脉冲宽度（时间）、焊接压力等焊接参数。要求用烧结材料作电极，尖端外形为笔尖形减振钢板，指在两层金属板材之间夹一层减振胶的钢板，例如厚度1.45mm的日本NKK钢厂和宝钢生产的减振钢板，其组成为钢板（0.7mm）/热可塑非导电型减振胶层（0.05mm）/钢板（0.7mm）。3、减振钢板的点焊用导电板构成副导电回路，点焊时先使焊机输出电流I2从工件1的上表面通过导电板流到工件2的下表面，I2产生的电阻热使导电区域的减振胶熔化，待焊处已熔化的减振胶在电极压力的作用下被挤出，导致焊接主回路I1导通，焊接区形成熔核，这就是第1个焊点。焊接技术要点：1)副导电回路的导电状况影响到点焊过程是否稳定，其中主要因素有回路长度和导电截面大小，因此调整导电板尺寸和位置非常重要，有时可用2个副导电回路（板两端各1个）。2)使用球面电极能更好的挤出焊接区的减振胶，有利于保证点焊质量稳定。3)减振钢板点焊电流比相同厚度普通低碳钢大15％～30％，且其恒流控制精度应不低于±3％。导电型减振钢板价格较贵，但可以按常规点焊工艺焊接。七、常用金属材料的点焊1、金属点焊时的焊接性评定金属电阻焊是焊接性的主要依据如下：•（1）材料的导电性和导热性•（2）材料的高温强度•（3）材料的塑性温度范围•（4）材料对热循环的敏感性•（5）熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属，其焊接性也比较差。点焊过程是在热-机械联合作用下进行，其焊接性一般比熔焊工艺条件下焊接性好。2、点焊过程应注意的问题：A、在重要结构上，同时进行点焊的焊件数目尽量不要超过两件。因为焊件数目增加，造成电流的分流严重，致使焊点的强度不稳定。当焊件的板厚之比在1：3范围之内时，能够成功地实现点焊；B、焊点的布置受分流和变形条件的限制。当焊件厚度