铝合金电阻点焊和缝焊工艺.doc

HB/Z 77-84
中华人民共和国航空工业部部标准
HB/Z 77-84
铝合金电阻点焊和缝焊工艺
1 总则
1.1 本标准适用于LF2、LF3、LF6、LF21、LY12、LY16、LC4、LC9变形铝合金电阻点焊及LF2、LF3、LF6、LF21变形铝合金电阻缝焊工艺。
1.2 焊工应有焊接航空产品的焊接操作证书。
2 设备
2.1 焊机:点焊机、缝焊机。
2.1.1 焊接铝合金一般选用直流脉冲式、电容储能式、次级整流式等类型的焊机,缝焊机建议选用步进式的。
2.1.2 焊机最好具有三种加压方式:不变的压力、附加锻压力、附加予压和锻压力。
2.1.3 焊机电极臂应有足够的刚性,当施加最大额定压力时,臂长不大于500㎜,弹性挠度应不超过1.5㎜,臂长不大于1200㎜,挠度应不超过2㎜。
2.1.4 焊机在规定气压范围和额定焊接速度下工作时,电极压力的波动应不超过+8%。上电极下降时应平稳无冲击现象。
2.1.5 焊机工作时,电源电压应在额定值的+5%范围内。管道压缩空气压力应不低于5kg/cm2,室温应不低于15℃。
2.1.6 焊机的次级回路电阻,直流脉冲焊机应不大于60μΩ,交流焊机应不大于100μΩ,单个活动连结处电阻不大于20μΩ,单个固定结合处电阻不大于2μΩ。焊机的次级回路电阻至少三个月测量一次,并记入设备档案中。
2.1.7 焊机应定期检修,活动导电部分应定期更换石墨润滑剂。
2.1.8 焊机应配备必要的专用工具。
2.1.9 焊机在安装、改装、大修或改变动力线路之后,由工厂主管部门组织进行鉴定,鉴定合格后才允许投入生产使用。
焊机鉴定内容如下:
a. 按附录A《焊机鉴定表》规定内容测量焊机的参数。
b. 选用生产中常用的一种材料,取最薄和最厚的两种相同厚度的组合进行工艺稳定性试验,试验内容列于表1,试验结果应符合表1及HB5276--84《铝合金电阻点焊和缝焊质量检验》的规定。在全部试验项目中有一项不合格，则应调整焊机重新试验，直到全部试验项目合格为止。鉴定试验结果应记入焊机鉴定表中(附录A)。
c. 焊机鉴定试验应按生产需要在该焊机上焊接的最高等级接头的要求进行。
2.2 电极和滚盘
2.2.1 电极和滚盘可以采用镉青铜或其它铜合金，其导电率应不低于80%IACS(国际标准退火铜)。布氏硬度不小于110kgf/mm2。当电极压力不大于600kgf时，可选用布氏硬度不小于80 kgf/mm2的冷拉钢。
2.2.2 电极和滚盘应按不同材料分别打上印记，并不在损伤其工作面的条件下存放。
航空工业部1983-05-30发布 1984-07-01实施

表1 焊机鉴定焊接试验检验项目
类别
接 头 级 别
试 样 形 状
焊点总数焊缝长度
目 视 检 验
X 光 检 验
低 倍 检 验
强 度 试 验
稳定性要求
点 焊
一
图一
105点
100%
100%
5点
100点
强度试验至少有90%的试样强度，值在Pt的±12.5%范围内
二
强度试验至少有90%的试样强度，值在Pt的±20%范围内
三

强度试验至少有90%的试样强度，值在Pt的±30%范围内
缝 焊
一.二
图二
800mm
100%
100%
强度试验就达到HB5276-84表4的规定
三
图三

5个
5个

注:Pt为一组试样搞剪强度的平均值

mm
a
B
L
t
≦1.0
20
100
20
>1.0~1.5
25
100
25
>2.5~4.0
30
100
30
图1 点焊接头抗剪试样

图2
mm
a
b
B
H
h1
L
L1
t
>0.5~1.0
10
32
40
20.7
141
20
25或按产品图纸要求
>1.0~2.0
15
18.8
153
35
>2.0~3.0
15
18.8
153
40
图2 缝焊接头拉伸试样

2.2.3 电极和滚盘的推荐尺寸列于表2。
2.2.4 电极应采用内部流动水冷却，其冷却面与工作表面之间的距离应不大于15mm，不小于4mm。
板 厚
电 极
滚 盘
直径
球面半径
厚度
直径
球面半径
0.5~1.0
8~13
25~75
12~16
250~350
30~75
1.1~2.0
13~16
75~100
16~20
75~100
2.1~3.0
16~25
100~150
20~26
100~150
表2 mm

表2 mm

2.2.5 电极与电极座为锥形面配合，配合精度为4~6级。电极压力不大于1500kgf或电极直径不大于35mm时，锥度建议采用1:10。电极压力大于1500kgf时，锥度可选用1:5。
2.2.6 电极和滚盘工作面应在车床上精加工，工作面上不应有碰伤、划伤和其它缺陷。
2.2.7 电极和滚盘工作面尺寸应经常用样板检查，当球面半径变化超过规定尺寸15%时，应更换或按样本修正。
2.2.8 上下电极不允许相互直接接触，停止工作时，应在电极间垫上不致损伤其工作表面的垫片。
3 焊接工艺
3.1 一般要求
3.1.1 铝合金点焊和缝焊接头一般应为同牌号金相组合。点焊接头组合层数，一、二级接头应为2层，一般不超过3层。缝焊接头应为2层。接头组合板材厚度比一般大于2，三级接头应不大于3。
3.1.2 焊件应有良好的开敞性。板形件的宽度或筒形件的长度应小于焊机机臂有效伸出长度的两倍。简形件直径一般不小于400mm。
3.1.3 承受动载荷的接头建议采用双排焊缝。
3.1.4大型或复杂的点焊件，建议在焊缝的两端以及在焊缝上每隔400~500mm铆一个铆钉。
3.1.5 点焊接头的搭接尺寸，焊点位置及分布尺寸列于表
板 厚
搭 接 量
点 距
行 距
边距
单 排
双 排
最 小 尺 寸
0.5
10
22
15
10
6
0.6
12
22
15
10
6
0.8
12
22
15
10
6
1.0
14
24
15
10
7
1.2
16
26
15
12
7
1.5
18
30
20
15
8
1.8
20
35
25
15
10
2.0
20
35
25
15
10
2.5
22
38
30
20
13
3.0
26
46
30
20
13
表3 mm

注: 接头组合超过2层时，表中尺寸须增加15%~20%。
搭接量指平面部分，不包括园角半径。
3.1.6 零件焊接以前，表面不允许人工氧化或涂干燥底漆及其它涂层。
3.1.7 焊件需用多种连接方法时，应首先进行点焊和缝焊，然后再熔焊或铆接。
3.1.8 涂胶点焊零件按工厂编制的专用说明书施焊。
3.1.9 焊件生产中的焊接质量检验按HB5276—84表2的规定。点焊试样按本标准图1和图4。缝焊试样按图2、图3和图5。

图4

图5

3.2 焊前准备
3.2.1 零件焊接处和试样表面不允许有氧化膜、油污及其它污物。点焊工艺试样长150~200mm，宽30mm。缝焊工艺试样长200~300mm，宽30mm。试样可预先制备储存。
3.2.2 铝合金焊前表面准备可采用工厂制定的化学清洗方法或机械方法清理。
3.2.3 工艺试样的材料应与零件同牌号、同规格、同热处理状态，并一起清洗，其搭接接触电阻应不大于120μΩ。用测定试样电阻值验证零件的清洗质量，测量方法按HB/Z5128-79《铝合金酸洗工艺》进行。
3.2.4 化学清洗后的零件和试样，在搬运和存放过程中必须防尘和防油污，搬运零件必须戴洁净的手套。
3.2.5 零件化学清洗后至焊接完毕的时间应不超过72小时。当超过72小时时，如能用选定的焊接规范参数焊出合格的焊缝。则允许继续焊接，否则必须重新化学清洗。重新化学清洗后的零件必须在24小时内装配并焊接完毕。
3.2.6 零件在机械清理后必须立即装配和定位焊，并应在24小时内焊接完毕。
3.3 焊接规范参数选定
3.3.1在选定的焊机上，根据焊件的材料、厚度、组合要求，用工艺试样按HB5276-84规定的内容，并参照本标准附录B推荐的焊接规范参数，通过试验选定焊件的具体焊接规范参数，试验时应先进行撕破试验。
3.3.2 在选定焊接规范参数，以及对焊接规范参数进行验证时，所用试样的材料牌号、厚度、热处理状态和表面状态应与焊件的相同。
3.3.3 缝焊筒形零件时，外滚盘的直径一般要比内滚盘的大。
3.3.4 全部试验数据应记录保存，选定的焊接规范参数应编入焊件的工艺规程或生产专用记录档案中。
3.3.5低倍检验用的试样经磨光后腐蚀，腐蚀方法可参考表4
表4
腐蚀剂
I
II
成 份 %
盐酸 15
氢氧化钠 10~20
硝酸 15
氢氟酸 20
水 余 量
水 50
温 度
室 温
室 温 40
腐蚀时间
5~10秒
2~3分锺 约1分锺
3.4 零件的定位焊
3.4.1 凡互换性差并且装配中需修合的大型复杂零件，应按型架或装配孔进行予装配，予装配好的零件检验后，拆开并成套进行表面清洗。
3.4.2 零件的最终装配，可采用工艺螺栓、定位销或工艺铆钉，装配时不允许有再修合，并保持零件洁净。
3.4.3 焊接夹具宜采用非磁性材料制造。
3.4.4 点焊件的装配间隙应不大于1mm，局部间隙大于1mm时，如用手力可以压合，则允许存在。缝焊件的局部装配间隙应不大于0.3mm。
3.4.5 零件经检验后进行定位焊。定位焊点的位置、分布和顺序应符合图纸和工艺规程的规定。
3.4.6 定位焊应保证结构的刚性。尽量防止变形。定位焊一般先焊曲径半径小或装配间隙较大的部位。大型零件可以从中间向两端定位。定位焊点的间距一般为150~200mm。定位焊后的间隙，防锈铝合金应不大于0.3mm，硬铝合金不大于0.5mm。
3.4.7 点焊件定位焊的焊接规范参数和焊点质量要求与正式点焊的相同。缝焊前的定位焊点，其熔核直径应为缝焊熔核宽度的70%~80%，焊点应在焊缝的中心在线。
3.4.8 零件的定位焊后，经检验合格，方允许焊接。
3.5 零件的焊接
3.5.1 每批焊件的首件用已选定的焊接规范参数焊接并检验合格后，方可焊接成批零件。
3.5.2 开始焊接前应检查焊机，上下电极轴心应在同一垂在线，上电极的行程(上电极端面至焊件上表面的距离)调至5~6mm为宜。施加电极压力时，上下电极在零件上滑移应不超过0.5mm。焊机冷却水系统应正常，在各连接处和电极配合处无渗漏水现象。
3.5.3 在焊接过程中应注意:焊机上的气压和电源电压在正常工作范围;电极头工作面保持清洁、形状正确、无过热现象;一般焊接10~50个焊点打磨一次。
3.5.4 焊接时应防止焊件其余部份与焊接回路中的机件相接触，以免电击烧伤焊件，一般可采用绝缘材料隔开以防止接触。
3.5.5 不封闭的长焊缝应从中间向两端焊接。曲面变化的焊件可先点焊曲率半径小的部位。
3.5.6 当型材缘边宽度较小或要求焊件表面压痕平滑时，建议在型材或要求平滑的一面采用平面电极。
3.5.7 焊接较大厚度比的零件时，与厚板接触的电极球面半径应比与薄板接触的大，焊接规范参数可按薄板的参数适当增大。
3.5.8 焊件图纸规定的点距小于表3所列数据时，可先用间隔点焊，焊接其余焊点应适当增大焊接电流或延长通电时间，具体参数应通过试验确定。
3.5.9 缝焊气密焊缝时，整个焊接过程应尽可能不中断，如已中断，接头处焊缝应重迭15~25mm。
3.5.10 铝合金缝焊时应采用外部水冷却。
3.5.11 为了减小焊件变形必须注意:避免应力装配;装配间隙应符合要求;选择焊接规范参数时尽量选用小的电极压力;焊接过程防止焊件过热;焊接表面保持与电极垂直;正确选择焊接顺序和方向;尺寸长刚性小的焊件应采用夹具或在托架上施焊。
3.5.12 焊件焊后局部变形，允许用木质或橡皮鎯头或加静载荷进行校正。校正后的焊件必须仔细检验。
3.5.13 焊接过程中发现焊接缺陷，应停止焊接，找出原因并予以排除。须改变焊接规范参数时，单个参数变化不超过选定的值10%，多个参数变化应不超过50%，当超过上述规定时，应按3.3.1款要求重新选定焊接规范参数。
3.5.14 零件焊接完毕后应在图纸规定位置打上焊工印记。
3.6 零件焊接缺陷的修补
3.6.1 零件焊接缺陷的修补应符合HB5276-84的规定。
3.6.2 点焊补焊可在原焊点之间焊上新的焊点，或在原焊点上重新点焊。重新点焊时须适当加大焊接电流或延长通电时间。
3.6.3 缝焊补焊可在原焊缝上重新缝焊、连续点焊或采用氩弧焊。
3.6.4 在不影响零件装配和使用的条件下，允许采用铆钉修补缺陷焊点，质量应符合铆接的规定。
3.6.5 修补焊件应由经验丰富的焊工担任。
4 技术安全
4.1 焊工必须严格遵守工厂有关技术安全规程。
4.2 焊机机壳必须良好接地，接地螺钉直径不小于8mm。
4.3 焊机工作场地应有木制或橡皮绝缘垫板。
4.4 焊工工作时，应穿工作服和绝缘鞋、戴工作帽、手套和眼镜。电极用外部水冷时，应穿防水围裙和绝缘胶靴。
附录A在Excel 窗体中
附 录 B
推荐的焊接规范参数
(补充件)
表B1 LF2、LF21铝合金在直流脉冲缝焊机上的焊接规范参数
序号
板厚 mm
焊接压力 kgf
变压器级数
通电时间 S
步距 mm
焊接速度 点/分
LF2
LF21
LF
LF21
LF2
LF1
1
1.0+1.0
--
280~350
--
7
--
0.06
2.2
100
2
1.2+1.2
300~350
--
2~3
--
0.1~0.14
--
2.2
100~130
3
1.5+1.5
400~450
400~450
2~3
4~5
0.1~0.12
0.1
2.2~2.5
100~130
4
2.0+2.0
500~550
--
4~5
--
0.12~0.14
--
2.5
70~100
5
2.0+1.5
500~550
--
3~4
--
0.12~0.14
--
2.5
70~100
6
2.5+2.0
550
--
4~6
--
0.12~0.14
--
2.5
70~100

注:焊机型号FJ-400-1

表B2 LF3、LF6铝合金在直流脉冲缝焊机上的焊接规范参数
序号
板厚 mm
焊接压力 kgf
变压器级数
通电时间 S
步距 mm
焊接速度 点/分
LF3
LF6
LF3
LF6
LF3
LF6
1
1.2+1.2
--
450
--
2
--
0.1
2.2
70~100
2
1.5+1.5
450~550
550~850
2~3
3
0.1~0.14
0.1
2.2
100
3
2.8+2.8
650~700
--
4~5
--
0.16~0.2
--
2.5~2.9
70
4
1.2+2.8
450
--
3
--
0.16~0.18
--
2.9
70
5
1.5+3.0
--
500

3
--
0.16
2.5
100
6
1.8+3.0
800
--
5
--
0.12
--
2.5
100

注:焊机型号FJ-400-1

表B3 LY12CZ铝合金在直流脉冲点焊机上的焊接规范参数
序号
板厚 mm
电极球面半径 mm
变压器 级数
通电时间 S
焊接压力 kgf
锻压力 kgf
锻压时间 S
1
1.0+1.0
50
6
0.04~0.06
400
800
0.04
2
1.5+1.5
75
10
0.06~0.08
700
1500
0.04
3
2.0+2.0
100
13
0.08~0.10
800
2000
0.06

注:焊机型号DJ-300-1

表B4 LY12CZ铝合金在电容储能点焊机上的焊接规范参数
序号
板厚 mm
电极球面半径 mm
变压器 级数
电容容量 μF
电容器电压 v
焊接压力 kgf
锻压力 kgf
1
1.0+1.0
50
12
7500
825
380
1120
2
1.2+1.2
50
14
9000
1080
750
1410
3
1.5+1.5
75
15
13500
1100
750
1670
4
2.0+2.0
100
20
22500
1170
970
2140
5
2.5+2.5
100
20
27000
1220
1230
2660

注:焊机型号DRN-3 (自制)

表B5 LC4CS、LC9CS铝合金在直流脉冲点焊机上的焊接规范参数
序号
板厚 mm
电极球面半径 mm
变压器 级数
通电时间 S
焊接压力 kgf
锻压力 kgf
焊机型号
1
1.5+1.5
100
10~15
0.04~0.08
750
2000
DJ-300-1
2
2.5+2.5
150
10~12
0.08~0.12
970
2500
D-600-1
3
3.5+3.5
150
12~16
0.12~0.16
1970
3200
DJ-600-1

附加说明
本标准由航空工业部六二一研究所提出
本标准由航空工业部一七二厂、六二一所、和三二零厂起草
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