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点焊方法和工艺一、点焊方法： 点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件两侧向焊接处馈电。经典双面点焊方法图11-5所表示。图中a是最常见方法，这时工件两侧全部有电极压痕。图中b表示用大焊接面积导电板做下电极，这么能够消除或减轻下面工件压痕。常见于装饰性面板点焊。图中c为同时焊接两个或多个点焊双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联，这时，全部电流通路阻抗必需基础相等，而且每一焊接部位表面状态、材料厚度、电极压力全部需相同，才能确保经过各个焊点电流基础一致。图中d为采取多个变压器双面多点点焊，这么能够避免c不足。 单面点焊时，电极由工件同一侧向焊接处馈电，经典单面点焊方法图11-6所表示，图中a为单面单点点焊，不形成焊点电极采取大直径和大接触面以减小电流密度。图中b为无分流单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。图中C有分流单面双点点焊，流经上面工件电流不经过焊接区，形成风流。为了给焊接电流提供低电阻通路，在工件下面垫有铜垫板。图中d为当两焊点间距l很大时，比如在进行骨架构件和复板焊接时，为了避免不合适加热引发复板翘曲和减小两电极间电阻，采取了特殊铜桥A，和电极同时压紧在工件上。 在大量生产中，单面多点点焊取得广泛应用。这时可采取由一个变压器供电，各对电极轮番压住工件型式（图11-7a),也可采取各对电极均由单独变压器供电，全部电极同时压住工件型式（图11-7b).后一型式含有较多优点，应用也较广泛。其优点有：各变压器能够安置得离所联电极最近，所以。其功率及尺寸能显著减小；各个焊点工艺参数能够单独调整；全部焊点能够同时焊接、生产率高；全部电极同时压住工件，可降低变形；多台变压器同时通电，能确保三相负荷平衡。二、点焊工艺参数选择 通常是依据工件材料和厚度，参考该种材料焊接条件表选择，首先确定电极端面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调整焊接电流，以不一样电流焊接试样，经检验熔核直径符合要求后，再在合适范围内调整电极压力，焊接时间和电流，进行试样焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所要求要求为止。最常见检验试样方法是撕开法，优质焊点标志是：在撕开试样一片上有圆孔，另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可经过剪切断口判定熔核直径。必需时，还需进行低倍测量、拉抻试验和X光检验，以判定熔透率、抗剪强度和有没有缩孔、裂纹等。 以试样选择工艺参数时，要充足考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响，和装配间隙方面差异，并合适加以调整。三、不等厚度和不一样材料点焊 当进行不等厚度或不一样材料点焊时，熔核将不对称于其交界面，而是向厚板或导电、导热性差一边偏移，偏移结果将使薄件或导电、导热性好工件焊透率减小，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发。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；材料不一样时，导电、导热性差材料产热易而散热难，故熔核也偏向这种材料（见图11-8） 调整熔核偏移标准是：增加薄板或导电、导热性好工件产热而降低其散热。常见方法有： （1）采取强条件 使工件间接触电阻产热影响增大，电极散热影响降低。电容储能焊机采取大电流和短通电时间就能焊接厚度比很大工件就是显著例证。 （2）采取不一样接触表面直径电极在薄件或导电、导热性好工件一侧采取较小直径，以增加这一侧电流密度、并降低电极散热影响。 （3）采取不一样电极材料 薄板或导电、导热性好工件一侧采取导热性较差铜合金，以降低这一侧热损失。 （4）采取工艺垫片 在薄件或导电、导热性好工件一侧垫一块由导热性较差金属制成垫片（厚度为0.2-0.3mm），以降低这一侧散热。点焊接头设计 点焊通常采取搭接接头和折边接头（图11-9）接头能够由两个或两个以上等厚度或不等厚度工件组成。在设计点焊结构时，必需考虑电极可达性，即电极必需能方便地抵达工件焊接部位。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原因。 边距最小值取决于被焊金属种类，厚度和焊接条件。对于屈服强度高金属、薄件或采取强条件时可取较小值。 搭接量是边距两倍，推荐最小搭接量见表11-2。表11-2 接头最小搭接量（mm)3最薄板件厚度单排焊点双排焊点结构钢不锈钢及高温合金轻合金结构钢不锈钢及高温合金轻合金0.5 0.81.01.21.52.02.53.03.54.08 910111214161820226 78910121416182012 12141416202426283016 18202224283236404214 16182022263034384022 222426303440464850 点距即相邻两点中心距，其最小值和被焊金属厚度、导电率，表面清洁度，和熔核直径相关。表11-3为推荐最小点距。表11-3 焊点最小点距（mm)3最薄板件厚度点距结构钢不锈钢及高温合金轻合金0.5 0.81.01.21.52.02.53.03.54.010 1212141416182022248 10101212141618202215 151515202525303535 要求点距最小值关键是考虑分流影响，采取强条件和大电极压力时，点距能够合适减小。采取热膨胀监控或能够次序改变各点电流控制器时，和能有效地赔偿分流影响其它装置时，点距能够不受限制。 装配间隙必需尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际焊接压力降低。间隙不均匀性又将使焊接压力波动，从而引发各焊点强度显著差异，过大间隙还会引发严重飞溅，许用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。 单个焊点抗剪强度取决于两板交界上熔核面积，为了确保接头强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也应符合要求，焊透率表示式为：=h/-c100%（参见图11-10）。两板上焊透率只许可介于20-80%之间。镁合金最大焊透率只许可至60%。而钛合金则许可至90%。焊接不一样厚度工件时，每一工件上最小焊透率可为接头中薄件厚度20%，压痕深度不应超出板件厚度15%，假如两工件厚度比大于2:1，或在不易靠近部位施焊，和在工件一侧使用平头电极时，压痕深度可增大到20-25%。图11-10示低倍磨片上熔核尺寸。 点焊接头受垂直面板方向拉伸载荷时强度，为正拉强度。因为在熔核周围两板间形成尖角可引发应力集中，而使熔核实际强度降低，所以点焊接头通常不这么加载。通常以正拉强度和抗剪强度之比作为判定接头延性指标，此比值越大，则接头延性越好。 多个焊点形成接头强度还取决于点距和焊点分布。点距小时接头会因为分流而影响其强度，大点距又会限制可安排焊点数量。所以，必需兼顾点距和焊点数量，才能取得最大接头强度，多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。常见金属点焊 一、电阻焊前工件清理 不管是点焊、缝焊或凸焊，在焊前必需进行工件表面清理，以确保接头质量稳定。 清理方法分机械清理和化学清理两种。常见机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光和用纱布或钢丝刷等。 不一样金属和合金，需采取不一样清理方法。介绍以下： 铝及其合金对表面清理要求十分严格，因为铝对氧化学亲协力极强，刚清理过表面上会很快被氧化，形成氧化铝薄膜。所以清理后表面在焊前许可保持时间是严格限制。 铝合金氧化膜关键用以化学方法去除，在碱溶液中去油和冲洗后，将工件放进正磷酸溶液中腐蚀。为了减慢新膜成长速度和填充新膜孔隙，在腐蚀同时进行纯化处理。最常见纯化剂是重铬酸钾和重铬酸纳（见表1）。纯化处理后便不会在除氧化膜同时，造成工件表面过分腐蚀。 腐蚀后进行冲洗，然后在硝酸溶液中进行亮化处理，以后再次进行冲洗。冲洗后在温度达75干燥室中干燥，活用热空气吹干。这么清理后工件，能够在焊前保持72h。 铝合金也可用机械方法清理。如用0-00号纱布，或用电动或风动钢丝刷等。但为预防损伤工件表面、钢丝直径不得超出0.2mm，钢丝长度不得短于40mm，刷子压紧于工件力不得超出15-20N，而且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。 为了确保焊接质量稳定性，现在中国各工厂多在化学清理后，在焊前再用钢丝刷清理工件搭接内表面。 铝合金清理后必需测量放有两铝合金工件两电极间总阻值R。方法是使用类似于点焊机专用装置，上面一个电极对电极夹绝缘，在电极间压紧两个试件，这么测出R值能够最客观地反应出表面清理质量。对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超出120微欧姆，刚清理后R通常为40-50微欧，对于导电性愈加好LF21、LF2铝合金和烧结铝类材料，R不得超出28-40微欧。 镁合金通常使用化学清理，经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。这么处理后会在表面形成薄而致密氧化膜，它含有稳定电气性能，能够保持10昼夜或更长时间，性能仍几乎不变。镁合金也能够用钢丝刷清理。 铜合金能够经过在硝酸及盐酸中处理，然后进行中和并清除焊接处残留物。 不锈钢、高温合金电阻焊时，保持工件表面高度清洁十分关键，因为油、尘土、油漆存在，能增加硫脆化可能，从而使接头产生缺点。清理方法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。对于尤其关键工件，有时用电解抛光，但这种方法复杂而且生产率低。 钛合金氧化皮，可在盐酸、硝酸及磷酸钠混合溶液中进行深度腐蚀加以去除。也能够用钢丝刷或喷丸处理。 低碳钢和低合金钢在大气中抗腐蚀能力较低。因之，这些金属在运输、存放和加工过程中常常见抗蚀油保护。假如涂油表面未被车间赃物或其它不良导电材料所污染，在电极压力下，油膜很轻易被挤开，不会影响接头质量。 钢供货状态有：热轧，不酸洗；热轧，酸洗并涂油；冷轧。未酸洗热轧钢焊接时，必需用喷砂、喷丸，或用化学腐蚀方法清除氧化皮，可在硫酸及盐酸溶液中，或在以磷酸为主但含有硫脲溶液中进行腐蚀，后一个成份可有效地同时进行涂油和腐蚀。 有镀层钢板，除了少数例外，通常不用特殊清理就能够进行焊接，镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。带有磷酸盐涂层钢板，其表面电阻会高到在地电极压力下，焊接电流无法经过程度。只有采取较高压力才能进行焊接。二、镀锌钢板点焊 镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板，前者镀层比后者薄。 点焊镀锌钢板用电极，推荐用2类电极合金。相对点焊外观要求很高时，能够采取1类合金。推荐使用锥形电极形状，锥角120度-140度。使用焊钳时，推荐采取端面半径为25-50mm球面电极。 为提升电极使用寿命，也可采取嵌有钨极电极头复合电极，以2类电极合金制成电极体，能够加强钨电极头散热。 下表是日本焊接学会第3委员会推荐镀锌钢板点焊焊接条件 镀锌钢板点焊焊接条件镀层种类电镀锌热浸镀锌镀层厚(um)2-32-32-310-1515-2020-25焊接条件等级板厚（mm)0.81.21.60.81.21.6电极压力（KN)AB2.72.03.32.54.53.22.71.73.72.54.53.5焊接时间（周）AB8101012121581010121215电流（KA)AB10.08.511.510.514.512.010.09.912.511.015.012.0抗剪强度AB4.64.46.76.511.510.55.04.89.08.71312三、低碳钢点焊 低碳钢含碳量低于0.25%。其电阻率适中,需要焊机功率不大；塑性温度区宽，易于取得所需塑性变形而无须使用很大电极压力；碳和微量元素含量低，无高熔点氧化物，通常不产生淬火组织或夹杂物；结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小，所以开裂倾向小。这类钢含有良好焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数含有较大调整范围。 钢含有良好焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数含有较大调整范围。 下表为美国RWMA推荐低碳钢点焊焊接条件，可供参考： 低碳钢点焊焊接条件板厚电极最小点距最小搭接距最好条件（A类）中等条件（B类）最大d最小D电极压力焊接时间焊接电流熔核直径抗剪强度14%电极压力焊接时间焊接电流熔核直径抗剪强度17%电极压力焊接时间焊接电流熔核直径抗剪强度20%（mm)(mm)(mm)(KN)(周）（KA)(mm)(KN)（KN)(周）（KA)(mm)（KN)(KN)(周）（KA)(mm)(KN)0.40.50.60.81.01.21.61.82.02.33.23.24.84.84.86.46.46.48.08.08.09.510101010131313161616168910121820273135405010111111121416171820221.151.351.501.902.252.703.604.104.705.808.20456781013151720275.26.06.67.88.89.811.512.513.315.017.44.04.34.75.35.86.26.97.47.98.610.31.82.43.04.46.17.810.613.014.518.531.00.750.901.001.251.501.752.402.753.003.705.00891113171925283037504.55.05.56.57.27.79.19.710.311.312.93.64.04.34.85.45.86.77.17.68.49.91.62.12.84.05.46.810.011.813.717.728.50.400.450.500.600.750.851.151.301.501.802.6017202225303343485364883.54.04.35.05.66.17.07.58.08.610.03.33.64.04.65.35.56.36.77.17.99.41.251.752.253.555.36.59.2511.0013.0516.8526.60四、淬火钢点焊 因为冷却速度极快，在点焊淬火钢时肯定产生硬脆马氏体组织，在应力较大时会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采取电极间焊后回火双脉冲点焊方法，这种方法第一个电流脉冲为焊接脉冲，第二个为回火处理脉冲，使用这种方法时应注意两点： （1）两脉冲之间间隔时间一定要确保使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下； （2）回火电流脉冲幅值要合适，以避免焊接区金属重新超出奥氏体相变点而引发二次淬火。 淬火钢双脉冲点焊工艺参数实例，示于下表可供参考： 25CrMnSiA、30CrMnSiA钢双脉冲点焊焊接条件板厚（mm)电极端面直径（mm)电极压力（KN)焊接时间（周）1.01.52.02.55-5.56-6.56.5-77-7.51-1.81.8-2.52-2.82.2-3.222-3224-3525-3730-40板厚（mm)焊接电流（KA)间隔时间（周）回火时间（周）回火电流（KA)1.01.52.02.55-6.56-7.26.5-87-925-3025-3025-3030-3560-7060-8060-8565-902.5-4.53-53.5-64-7五、镀铝钢板点焊 镀铝钢板分为两类，第一类以耐热为主，表面镀有一层厚20-25微米Al-Si合金（含有Si6-8.5%），可耐640度高温。第二类以耐腐蚀为主，为纯铝镀层，镀层厚为第一类2-3倍。点焊这两类镀锌钢板时全部能够取得强度良好焊点。 因为镀层导电、导热性好，所以需要较大焊接电流。并应采取硬铜合金球面电极。下表为第一类镀铝钢板点焊焊接条件。对于第二类，因为镀层厚，应采取较大电流和较低电极压力。 耐热镀铝板点焊焊接条件板厚（mm)电极球面半径（mm)电极压力（KN)焊接时间（周）焊接电流（KA)抗剪强度（KN)0.60.81.01.21.42.02525505050501.82.02.53.24.05.5910111214188.79.510.512.013.014.01.92.54.26.08.013.0六、不锈钢点焊 不锈钢通常分为：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。因为不锈钢电阻率高、导热性差，所以和低碳钢相比，可采取较小焊接电流和较短焊接时间。这类材料有较高高温强度，必需采取较高电极压力，以预防产生缩孔、裂纹等缺点。不锈钢热敏感性强，通常采取较短焊接时间、强有力内部和外部水冷却，而且要正确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流，以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。 点焊不锈钢电极推荐用2类或3类电极合金，以满足高电极压力需要。下表为不锈钢点焊焊接条件：不锈钢点焊焊接条件板厚（mm)电极端面直径（mm)电极压力（KN)焊接时间（周）焊接电流（KA)0.30.50.81.01.21.52.02.53.03.04.05.05.06.05.5-6.57.07.5-8.09-100.8-1.21.5-2.02.4-3.63.6-4.24.0-4.55.0-5.67.5-8.58.5-1010-122-33-45-76-87-99-1211-1312-1613-173-43.5-4.55-6.55.8-6.56.0-7.06.5-8.08-108-1111-13七、铝合金点焊 铝合金应用十分广泛，分为冷作强化和热处理强化两大类。铝合金点焊焊接性较差，尤其是热处理强化铝合金。其原因及应采取工艺方法以下： （1）电导率和热导率较高 必需采取较大电流和较短时间，才能做到现有足够热量形成熔核；又能降低表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降低接头抗腐蚀性。 （2）塑性温度范围窄、线膨胀系数大 必需采取较大电极压力，电极随动性好，才能避免熔核凝固时，因过大内容拉应力而引发裂纹。对裂纹倾向大铝合金，如LF6、LY12、LC4等,还必需采取加大锻压力方法，使熔核凝固时有足够塑性变形、降低拉应力，以避免裂纹产生。在弯电极难以承受大定锻压力时，也能够采取在焊接脉冲以后加缓冷脉冲方法避免裂纹。对于大厚度铝合金能够两种方法并用。 （3）表面易生成氧化膜 焊前必需严格清理，不然极易引发飞溅和熔核成形不良（撕开检验时，熔核形状不规则，凸台和孔不呈圆形），使焊点强度降低。清理不均匀则将引发焊点强度不稳定。 基于上述原因，点焊铝合金应选择含有下列特征焊机： 1）能在短时间内提供大电流； 2）电流波形最好有缓升缓降特点； 3）能正确控制工艺参数，且不受电网电压波动影响； 4）能提供价形和马鞍形电极压力； 5）机头惯性和摩擦力小，电极随动性好。 目前中国使用多为300-600KVA直流脉冲、三相低频和次级整流焊机，部分达成1000KVA，均含有上述特征。也有采取单相交流焊机，但仅限于不关键工件。 点焊铝合金电极应采取1类电极合金，球形端面，以利于压固熔核和散热。 因为电流密度大和氧化膜存在，铝合金点焊时，很轻易产生电极粘着。电极粘着不仅影响外观质量，还会因电流减小而降低接头强度。为此需常常修整电极。电极每修整依次后可焊工件点数和焊接条件、被焊金属型号、清理情况、有没有电流波形调制，电极材料及其冷却情况等原因相关。通常点焊纯铝为5-10点，点焊LF6，LY12时为25-30点。 防透铝LF21强度低，延性后，有很好焊接性，不产生裂纹，通常采取固定不变电极压力。硬铝（如LY11、LY12），超硬铝（如LC4、LC5）强度高、延性差，极易产生裂纹，必需采价形曲线压力。但对于薄件，采取大焊接压力或含有缓冷脉冲双脉冲加热，裂纹也不是不可避免。 采取价形压力时，锻压力滞后于断电时刻十分关键，通常是0-2周。锻压力加得过早（断电前），等于增大了焊接压力，将影响加热，造成焊点强度降低和波动。锻压力加得过迟，则熔核冷却结晶时已经形成裂纹，加锻压力已无济于事。有时也需要提前于断电时刻施加锻压力，这是因为电磁气阀动作延迟，或气路不通畅造成锻压力提升缓慢，不提前施加不足以预防裂纹缘故。 在直流脉冲点焊机上焊接铝合金焊接条件见下表：板厚（mm)电极球面半径（mm）电极压力（KN）焊接时间（周）焊接电流（KA）锻压压力（KN）0.8 1.01.52.02.53.075 1001502002002002.0-2.5 2.5-3.63.5-4.04.5-5.06.0-6.582 2355-76-925-28 29-3235-4045-5049-5557-60- -22板厚（mm）电极球面半径（mm）电极压力（KN）焊接时间（周）焊接电流（KA）锻压压力（KN）锻后滞后断电时刻（周）0.5 0.81.01.31.61.82.02.32.53.075 1001001001502002002002002002.3-3.1 3.2-3.53.6-4.04.0-4.25.0-5.96.8-7.37.0-9.08.0-108.0-1111-121 22233557819-26 26-3629-3640-4641-5445-5050-5570-7580-8590-943.0-3.2 5.0-8.08.0-9.010-10.513.5-1415-1619-19.523-2425-2630-320.5 0.50.51111112八、铜和铜合金点焊 铜合金和铝合金相比，电阻率稍高而导热性稍差，所以点焊并无太大困难。厚度小于1.5mm铜合金，尤其是低电导率铜合金在生产中用最广泛。纯铜电导率极高，点焊比较困难。 通常需要在电极和工件间加垫片，或使用在电极端头嵌入钨复合电极，以降低向电极散热。钨极直径通常为3-4mm。 焊接铜和高导电率黄铜和青铜时，通常采取1类电极合金做电极，焊接低导电率黄铜、青铜和铜镍合金时，采取2类电极合金。也能够用嵌入钨极复合电极焊接铜合金。因为钨导热性差，故可使用小得多焊接电流，在常见中等功率焊机上进行点焊，但钨电极轻易和工件粘着，影响工件外观。下面两表为点焊黄铜焊接条件。 黄铜点焊焊接条件板厚（mm)电极压力（KN）波形调制（周）焊接时间（周）焊接电流（KA）抗剪强度（KN）0.8+0.8 +1.6+2.3+3.21.2+1.21.6+1.6+2.3+3.22.3+2.3+3.23.2+3.23 333444.54.556103 33333333336 6810810101014141623 232222232526262631431.5 -2.32.9-5.3-8.5 用复合电极点焊黄铜焊接条件板厚（mm）电极压力（KN）焊接时间（周）焊接电流（KN）抗剪强度（KN）0.4 0.60.81.00.6 0.81.01.25 68118 99.5101 1.223 铜和高电导率铜合金因电极粘附严重，极少采取点焊，即使用复合电极也只限和点焊薄铜板。