1、电阻焊中工艺参数电极工件材质等各方面基本知识 点焊普通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。典型双面点焊方式是最惯用方式,这时工件两侧均有电极压痕。大焊接面积导电板做下电极,这样可以消除或减轻下面工件压痕。惯用于装饰性面板点焊。同步焊接两个或各种点焊双面点焊,使用一种变压器而将各电极并联,这时,所有电流通路阻抗必要基本相等,并且每一焊接部位表面状态、材料厚度、电极压力都需相似,才干保证通过各个焊点电流基本一致采用各种变压器双面多点点焊,这样可以避免c局限性。 单面点焊时,电极由工件同一侧向焊接处馈电,典型单面点焊方式,单面单点点焊,不形成焊点电极采用
2、大直径和大接触面以减小电流密度。无分流单面双点点焊,此时焊接电流所有流经焊接区。有分流单面双点点焊,流经上面工件电流不通过焊接区,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。当两焊点间距l很大时,例如在进行骨架构件和复板焊接时,为了避免不恰当加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻,采用了特殊铜桥A,与电极同步压紧在工件上。 在大量生产中,单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一种变压器供电,各对电极轮流压住工件型式,也可采用各对电极均由单独变压器供电,所有电极同步压住工件型式.后一型式具备较多长处,应用也较广泛。其长处有:各变压器可以安顿得离所联电极近来,因而。 其功
3、率及尺寸能明显减小;各个焊点工艺参数可以单独调节;所有焊点可以同步焊接、生产率高;所有电极同步压住工件,可减少变形;多台变压器同步通电,能保证三相负荷平衡。 点焊电极 点焊电极是保证点焊质量重要零件,它重要功能有:(1)向工件传导电流;(2)向工件传递压力;(3)迅速导散焊接区热量。基于电极上述功能,就规定制造电极材料应具备足够高电导率、热导率和高温硬度,电极构造必要有足够强度和刚度,以及充分冷却条件。此外,电极与工件间接触电阻应足够低,以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间合金化。电极材料按国内航空航天工业部航空工业原则HB5420-89规定,分为4类,但惯用是前三类。1类高电
4、导率、中档硬度铜及铜合金。此类材料重要通过冷作变形办法达到其硬度规定。合用于制造焊铝及铝合金电极,也可用于镀层钢板点焊,但性能不如2类合金。1类合金还惯用于制造不受力或低应力导电部件。2类具备较高电导率、硬度高于1类合金。此类合金可通•236•过冷作变形与热解决相结合办法达到其性能规定。与1类合金相比,它具备较高力学性能,适中电导率,在中档限度压力下,有较强抗变形能力,因而是最通用电极材料,广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低铜合金,以及镀层钢等。2类合金还合用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机猜等电阻焊机中各种导电构件。:、3类电导率低于1类和2
5、类,硬度高于2类合金。此类合淦可通过热解决或冷作变形与热解决相结合办法达到其性能要黔。此类合金具备更高力学性能和耐磨性能好,软化温度高,但吨导率较低。因而合用于点焊电阻率和高温高强度材料,如不爵严、“温““”’此类“金“适于“造各”受“”电“点焊电极由四某些构成:端部、主体、尾部和冷却水孔。原则电乏(即直电极)有五种形式。.电极端面直接与高温工件表面接触,在焊接生产中重复元受高温和高压,因而,粘附、合金化和变形是电极设计中应着重隐问题。 点焊工艺参数选取 普通是依照工件材料和厚度,参照该种材料焊接条件表选用,一方面拟定电极端面形状和尺寸。另一方面初步选定电极压力和焊接时间,然后调
6、节焊接电流,以不同电流焊接试样,经检查熔核直径符合规定后,再在恰当范畴内调节电极压力,焊接时间和电流,进行试样焊接和检查,直到焊点质量完全符合技术条件所规定规定为止。最惯用检查试样办法是撕开法,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,但可通过剪切断口判断熔核直径。必要时,还需进行低倍测量、拉抻实验和X光检查,以鉴定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。 以试样选取工艺参数时,要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响,以及装配间隙方面差别,并恰当加以调节。 不等厚度和不同材料点焊 当进行不等厚度或不同材料点焊时,熔核将
7、不对称于其交界面,而是向厚板或导电、导热性差一边偏移,偏移成果将使薄件或导电、导热性好工件焊透率减小,焊点强度减少。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相似引起。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;材料不同步,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 调节熔核偏移原则是:增长薄板或导电、导热性好工件产热而减少其散热。惯用办法有: (1)采用强条件 使工件间接触电阻产热影响增大,电极散热影响减少。电容储能焊机采用大电流和短通电时间就能焊接厚度比很大工件就是明显例证。 (2)采用不同接触表面直径电极在薄件或导电、导热性好工件
8、一侧采用较小直径,以增长这一侧电流密度、并减少电极散热影响。 (3)采用不同电极材料 薄板或导电、导热性好工件一侧采用导热性较差铜合金,以减少这一侧热损失。 (4)采用工艺垫片 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),以减少这一侧散热。 点焊接头设计 点焊普通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工件构成。在设计点焊构造时,必要考虑电极可达性,即电极必要能以便地到达工件焊接部位。同步还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。 边距最小值取决于被焊金属种类,厚度和焊接条件。对于
9、屈服强度高金属、薄件或采用强条件时可取较小值。 点距即相邻两点中心距,其最小值与被焊金属厚度、导电率,表面清洁度,以及熔核直径关于。 规定点距最小值重要是考虑分流影响,采用强条件和大电极压力时,点距可以恰当减小。采用热膨胀监控或可以顺序变化各点电流控制器时,以及能有效地补偿分流影响其她装置时,点距可以不受限制。 装配间隙必要尽量小,由于靠压力消除间隙将消耗一某些电极压力,使实际焊接压力减少。间隙不均匀性又将使焊接压力波动,从而引起各焊点强度明显差别,过大间隙还会引起严重飞溅,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,普通为0.1-2mm。 单个焊点抗
10、剪强度取决于两板交界上熔核面积,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规定,焊透率表达式为:η=h/δ-c×100%。两板上焊透率只容许介于20-80%之间。镁合金最大焊透率只容许至60%。而钛合金则容许至90%。焊接不同厚度工件时,每一工件上最小焊透率可为接头中薄件厚度20%,压痕深度不应超过板件厚度15%,如果两工件厚度比不不大于2:1,或在不易接近部位施焊,以及在工件一侧使用平头电极时,压痕深度可增大到20-25%。 点焊接头受垂直面板方向拉伸载荷时强度,为正拉强度。由于在熔核周边两板间形成尖角可引起应力集中,而使熔核算际强度减少,因而点焊接头普通不这样加载。普通
11、以正拉强度和抗剪强度之比作为判断接头延性指标,此比值越大,则接头延性越好。 各种焊点形成接头强度还取决于点距和焊点分布。点距小时接头会由于分流而影响其强度,大点距又会限制可安排焊点数量。因而,必要兼顾点距和焊点数量,才干获得最大接头强度,多列焊点最佳交错排列而不要作矩形排列。 惯用金属点焊 一、电阻焊前工件清理 无论是点焊、缝焊或凸焊,在焊前必要进行工件表面清理,以保证接头质量稳定。 清理办法分机械清理和化学清理两种。惯用机械清理办法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。 不同金属和合金,需采用不同清理办法。简介如下: 铝及其合金对表面清理规定十分严格,
12、由于铝对氧化学亲合力极强,刚清理过表面上会不久被氧化,形成氧化铝薄膜。因而清理后表面在焊前容许保持时间是严格限制。 铝合金氧化膜重要用以化学办法去除,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,在腐蚀同步进行纯化解决。最惯用纯化剂是重铬酸钾和重铬酸钠。纯化解决后便不会在除氧化膜同步,导致工件表面过度腐蚀。 腐蚀后进行冲洗,然后在硝酸溶液中进行亮化解决,后来再次进行冲洗。冲洗后在温度达75℃干燥室中干燥,活用热空气吹干。这样清理后工件,可以在焊前保持72h。 铝合金也可用机械办法清理。如用0-00号纱布,或用电动或风动钢丝刷等。但为防
13、止损伤工件表面、钢丝直径不得超过0.2mm,钢丝长度不得短于40mm,刷子压紧于工件力不得超过15-20N,并且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。 为了保证焊接质量稳定性,当前国内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。 铝合金清理后必要测量放有两铝合金工件两电极间总阻值R。办法是使用类似于点焊机专用装置,上面一种电极对电极夹绝缘,在电极间压紧两个试件,这样测出R值可以最客观地反映出表面清理质量。对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超过120微欧姆,刚清理后R普通为40-50微欧,对于导电性更好LF21、LF2铝合金以及烧结铝类材料,R不得超过28-40微欧
14、 镁合金普通使用化学清理,经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。这样解决后会在表面形成薄而致密氧化膜,它具备稳定电气性能,可以保持10昼夜或更长时间,性能仍几乎不变。镁合金也可以用钢丝刷清理。 铜合金可以通过在硝酸及盐酸中解决,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重要,由于油、尘土、油漆存在,能增长硫脆化也许,从而使接头产生缺陷。清理办法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。对于特别重要工件,有时用电解抛光,但这种办法复杂并且生产率低。 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。也可以用钢丝刷或喷丸解决。
15、 低碳钢和低合金钢在大气中抗腐蚀能力较低。因之,这些金属在运送、存储和加工过程中常惯用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间赃物或其他不良导电材料所污染,在电极压力下,油膜很容易被挤开,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,必要用喷砂、喷丸,或者用化学腐蚀办法清除氧化皮,可在硫酸及盐酸溶液中,或者在以磷酸为主但具有硫脲溶液中进行腐蚀,后一种成分可有效地同步进行涂油和腐蚀。 有镀层钢板,除了少数例外,普通不用特殊清理就可以进行焊接,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,焊接电流无法通
16、过限度。只有采用较高压力才干进行焊接。 二、镀锌钢板点焊 镀锌钢板大体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。相对点焊外观规定很高时,可以采用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,推荐采用端面半径为25-50mm球面电极。 为提高电极使用寿命,也可采用嵌有钨极电极头复合电极,以2类电极合金制成电极体,可以加强钨电极头散热。 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,易于获得所需塑性变形而不必使用很大电极压力;碳与微量元素含量低,无高
17、熔点氧化物,普通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,因而开裂倾向小。此类钢具备良好焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具备较大调节范畴。 钢具备良好焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具备较大调节范畴。 四、淬火钢点焊 由于冷却速度极快,在点焊淬火钢时必然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、改进接头性能,普通采用电极间焊后回火双脉冲点焊办法,这种办法第一种电流脉冲为焊接脉冲,第二个为回火解决脉冲,使用这种办法时应注意两点: (1)两脉冲之间间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度
18、如下; (2)回火电流脉冲幅值要恰当,以避免焊接区金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。 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(具有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都可以获得强度良好焊点。 由于镀层导电、导热性好,因而需要较大焊接电流。并应采用硬铜合金球面电极。下表为第一类镀铝钢板点焊焊接条件。对于第二类,由于镀层厚,应采用较大电流和较低电极压力。 六、不锈钢点焊 不锈钢普通分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不
19、锈钢三种。由于不锈钢电阻率高、导热性差,因而与低碳钢相比,可采用较小焊接电流和较短焊接时间。此类材料有较高高温强度,必要采用较高电极压力,以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢热敏感性强,普通采用较短焊接时间、强有力内部和外部水冷却,并且要精确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流,以防热影响区晶粒长大和浮现晶间腐蚀现象。 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。 七、铝合金点焊 铝合金应用十分广泛,分为冷作强化和热解决强化两大类。铝合金点焊焊接性较差,特别是热解决强化铝合金。其因素及应采用工艺办法如下: (1)电导率和热导率较高 必要采用较大电流和较短
20、时间,才干做到既有足够热量形成熔核;又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、减少接头抗腐蚀性。 (2)塑性温度范畴窄、线膨胀系数大 必要采用较大电极压力,电极随动性好,才干避免熔核凝固时,因过大内容拉应力而引起裂纹。对裂纹倾向大铝合金,如LF6、LY12、LC4等,还必要采用加大锻压力办法,使熔核凝固时有足够塑性变形、减少拉应力,以避免裂纹产生。在弯电很难以承受大定锻压力时,也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲办法避免裂纹。对于大厚度铝合金可以两种办法并用。 (3)表面易生成氧化膜 焊前必要严格清理,否则极易引起飞溅和熔核成形不良(撕开检查时,熔核形状不规则,凸台
21、和孔不呈圆形),使焊点强度减少。清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。 基于上述因素,点焊铝合金应选用品有下列特性焊机: 1)能在短时间内提供大电流; 2)电流波形最佳有缓升缓降特点; 3)能精准控制工艺参数,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。 当前国内使用多为300-600KVA直流脉冲、三相低频和次级整流焊机,个别达到1000KVA,均具备上述特性。也有采用单相交流焊机,但仅限于不重要工件。 点焊铝合金电极应采用1类电极合金,球形端面,以利于压固熔核和散热。 由于电流密度大和氧
22、化膜存在,铝合金点焊时,很容易产生电极粘着。电极粘着不但影响外观质量,还会因电流减小而减少接头强度。为此需经常修整电极。电极每修整依次后可焊工件点数与焊接条件、被焊金属型号、清理状况、有无电流波形调制,电极材料及其冷却状况等因素关于。普通点焊纯铝为5-10点,点焊LF6,LY12时为25-30点。 防透铝LF21强度低,延性后,有较好焊接性,不产生裂纹,普通采用固定不变电极压力。硬铝(如LY11、LY12),超硬铝(如LC4、LC5)强度高、延性差,极易产生裂纹,必要采价形曲线压力。但对于薄件,采用大焊接压力或具备缓冷脉冲双脉冲加热,裂纹也不是不可避免。 采用价形压力时,锻压力滞后
23、于断电时刻十分重要,普通是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,导致焊点强度减少和波动。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,这是由于电磁气阀动作延迟,或气路不畅通导致锻压力提高缓慢,不提前施加局限性以防止裂纹缘故。 八、铜和铜合金点焊 铜合金与铝合金相比,电阻率稍高而导热性稍差,因此点焊并无太大困难。厚度不大于1.5mm铜合金,特别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。 普通需要在电极与工件间加垫片,或使用在电极端头嵌入钨复合电极,以减少向电极散热。钨极直
24、径普通为3-4mm。 焊接铜和高导电率黄铜和青铜时,普通采用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,采用2类电极合金。也可以用嵌入钨极复合电极焊接铜合金。由于钨导热性差,故可使用小得多焊接电流,在惯用中档功率焊机上进行点焊,但钨电极容易和工件粘着,影响工件外观。下面两表为点焊黄铜焊接条件。 铜和高电导率铜合金因电极粘附严重,很少采用点焊,虽然用复合电极也只限与点焊薄铜板。 点焊办法 点焊普通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。典型双面点焊方式是最惯用方式,这时工件两侧均有电极压痕。大焊接面积导电板做下电极,这样可以消除或减轻下面工
25、件压痕。惯用于装饰性面板点焊。同步焊接两个或各种点焊双面点焊,使用一种变压器而将各电极并联,这时,所有电流通路阻抗必要基本相等,并且每一焊接部位表面状态、材料厚度、电极压力都需相似,才干保证通过各个焊点电流基本一致采用各种变压器双面多点点焊,这样可以避免c局限性。 单面点焊时,电极由工件同一侧向焊接处馈电,典型单面点焊方式,单面单点点焊,不形成焊点电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。无分流单面双点点焊,此时焊接电流所有流经焊接区。有分流单面双点点焊,流经上面工件电流不通过焊接区,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。当两焊点间距l很大时,例如在进行骨架构件和复
26、板焊接时,为了避免不恰当加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻,采用了特殊铜桥A,与电极同步压紧在工件上。 在大量生产中,单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一种变压器供电,各对电极轮流压住工件型式,也可采用各对电极均由单独变压器供电,所有电极同步压住工件型式.后一型式具备较多长处,应用也较广泛。其长处有:各变压器可以安顿得离所联电极近来,因而。 其功率及尺寸能明显减小;各个焊点工艺参数可以单独调节;所有焊点可以同步焊接、生产率高;所有电极同步压住工件,可减少变形;多台变压器同步通电,能保证三相负荷平衡。 点焊电极 点焊电极是保证点焊质量重要零件,它重要功能有:(1)向
27、工件传导电流;(2)向工件传递压力;(3)迅速导散焊接区热量。基于电极上述功能,就规定制造电极材料应具备足够高电导率、热导率和高温硬度,电极构造必要有足够强度和刚度,以及充分冷却条件。此外,电极与工件间接触电阻应足够低,以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间合金化。电极材料按国内航空航天工业部航空工业原则HB5420-89规定,分为4类,但惯用是前三类。1类高电导率、中档硬度铜及铜合金。此类材料重要通过冷作变形办法达到其硬度规定。合用于制造焊铝及铝合金电极,也可用于镀层钢板点焊,但性能不如2类合金。1类合金还惯用于制造不受力或低应力导电部件。2类具备较高电导率、硬度高于1类合金。此类合金可通&
28、8226;236•过冷作变形与热解决相结合办法达到其性能规定。与1类合金相比,它具备较高力学性能,适中电导率,在中档限度压力下,有较强抗变形能力,因而是最通用电极材料,广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低铜合金,以及镀层钢等。2类合金还合用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机猜等电阻焊机中各种导电构件。:、3类电导率低于1类和2类,硬度高于2类合金。此类合淦可通过热解决或冷作变形与热解决相结合办法达到其性能要黔。此类合金具备更高力学性能和耐磨性能好,软化温度高,但吨导率较低。因而合用于点焊电阻率和高温高强度材料,如不爵严、“温““”’此类“金“适于“造各”受“
29、电“点焊电极由四某些构成:端部、主体、尾部和冷却水孔。原则电乏(即直电极)有五种形式。.电极端面直接与高温工件表面接触,在焊接生产中重复元受高温和高压,因而,粘附、合金化和变形是电极设计中应着重隐问题。 点焊工艺参数选取 普通是依照工件材料和厚度,参照该种材料焊接条件表选用,一方面拟定电极端面形状和尺寸。另一方面初步选定电极压力和焊接时间,然后调节焊接电流,以不同电流焊接试样,经检查熔核直径符合规定后,再在恰当范畴内调节电极压力,焊接时间和电流,进行试样焊接和检查,直到焊点质量完全符合技术条件所规定规定为止。最惯用检查试样办法是撕开法,优质焊点标志是:在撕开试样一片上有圆孔,另
30、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,但可通过剪切断口判断熔核直径。必要时,还需进行低倍测量、拉抻实验和X光检查,以鉴定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。 以试样选取工艺参数时,要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响,以及装配间隙方面差别,并恰当加以调节。 不等厚度和不同材料点焊 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、导热性差一边偏移,偏移成果将使薄件或导电、导热性好工件焊透率减小,焊点强度减少。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相似引起。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
31、件;材料不同步,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 调节熔核偏移原则是:增长薄板或导电、导热性好工件产热而减少其散热。惯用办法有: (1)采用强条件 使工件间接触电阻产热影响增大,电极散热影响减少。电容储能焊机采用大电流和短通电时间就能焊接厚度比很大工件就是明显例证。 (2)采用不同接触表面直径电极在薄件或导电、导热性好工件一侧采用较小直径,以增长这一侧电流密度、并减少电极散热影响。 (3)采用不同电极材料 薄板或导电、导热性好工件一侧采用导热性较差铜合金,以减少这一侧热损失。 (4)采用工艺垫片 在薄件或导电、导热性好工件一侧垫一块由导热性较
32、差金属制成垫片(厚度为0.2-0.3mm),以减少这一侧散热。 点焊接头设计 点焊普通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工件构成。在设计点焊构造时,必要考虑电极可达性,即电极必要能以便地到达工件焊接部位。同步还应考虑诸如边距、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、薄件或采用强条件时可取较小值。 点距即相邻两点中心距,其最小值与被焊金属厚度、导电率,表面清洁度,以及熔核直径关于。 规定点距最小值重要是考虑分流影响,采用强条件和大电极压力时,点距可以恰当减小。采用热膨胀监
33、控或可以顺序变化各点电流控制器时,以及能有效地补偿分流影响其她装置时,点距可以不受限制。 装配间隙必要尽量小,由于靠压力消除间隙将消耗一某些电极压力,使实际焊接压力减少。间隙不均匀性又将使焊接压力波动,从而引起各焊点强度明显差别,过大间隙还会引起严重飞溅,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,普通为0.1-2mm。 单个焊点抗剪强度取决于两板交界上熔核面积,为了保证接头强度,除熔核直径外,焊透率和压痕深度也应符合规定,焊透率表达式为:η=h/δ-c×100%。两板上焊透率只容许介于20-80%之间。镁合金最大焊透率只容许至60%。而钛合金则容许至90%。焊接
34、不同厚度工件时,每一工件上最小焊透率可为接头中薄件厚度20%,压痕深度不应超过板件厚度15%,如果两工件厚度比不不大于2:1,或在不易接近部位施焊,以及在工件一侧使用平头电极时,压痕深度可增大到20-25%。 点焊接头受垂直面板方向拉伸载荷时强度,为正拉强度。由于在熔核周边两板间形成尖角可引起应力集中,而使熔核算际强度减少,因而点焊接头普通不这样加载。普通以正拉强度和抗剪强度之比作为判断接头延性指标,此比值越大,则接头延性越好。 各种焊点形成接头强度还取决于点距和焊点分布。点距小时接头会由于分流而影响其强度,大点距又会限制可安排焊点数量。因而,必要兼顾点距和焊点数量,才干获得最大接
35、头强度,多列焊点最佳交错排列而不要作矩形排列。 惯用金属点焊 一、电阻焊前工件清理 无论是点焊、缝焊或凸焊,在焊前必要进行工件表面清理,以保证接头质量稳定。 清理办法分机械清理和化学清理两种。惯用机械清理办法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。 不同金属和合金,需采用不同清理办法。简介如下: 铝及其合金对表面清理规定十分严格,由于铝对氧化学亲合力极强,刚清理过表面上会不久被氧化,形成氧化铝薄膜。因而清理后表面在焊前容许保持时间是严格限制。 铝合金氧化膜重要用以化学办法去除,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
36、膜孔隙,在腐蚀同步进行纯化解决。最惯用纯化剂是重铬酸钾和重铬酸钠。纯化解决后便不会在除氧化膜同步,导致工件表面过度腐蚀。 腐蚀后进行冲洗,然后在硝酸溶液中进行亮化解决,后来再次进行冲洗。冲洗后在温度达75℃干燥室中干燥,活用热空气吹干。这样清理后工件,可以在焊前保持72h。 铝合金也可用机械办法清理。如用0-00号纱布,或用电动或风动钢丝刷等。但为防止损伤工件表面、钢丝直径不得超过0.2mm,钢丝长度不得短于40mm,刷子压紧于工件力不得超过15-20N,并且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。 为了保证焊接质量稳定性,当前国内各工厂多在化学清理后,在焊前再用钢丝刷清理工件搭
37、接内表面。 铝合金清理后必要测量放有两铝合金工件两电极间总阻值R。办法是使用类似于点焊机专用装置,上面一种电极对电极夹绝缘,在电极间压紧两个试件,这样测出R值可以最客观地反映出表面清理质量。对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超过120微欧姆,刚清理后R普通为40-50微欧,对于导电性更好LF21、LF2铝合金以及烧结铝类材料,R不得超过28-40微欧。 镁合金普通使用化学清理,经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。这样解决后会在表面形成薄而致密氧化膜,它具备稳定电气性能,可以保持10昼夜或更长时间,性能仍几乎不变。镁合金也可以用钢丝刷清理。 铜合金可以通过在硝酸及盐酸中解决,然后
38、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重要,由于油、尘土、油漆存在,能增长硫脆化也许,从而使接头产生缺陷。清理办法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。对于特别重要工件,有时用电解抛光,但这种办法复杂并且生产率低。 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。也可以用钢丝刷或喷丸解决。 低碳钢和低合金钢在大气中抗腐蚀能力较低。因之,这些金属在运送、存储和加工过程中常惯用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间赃物或其他不良导电材料所污染,在电极压力下,油膜很容易被挤开,不会影响接头质量。 钢供货状态有:热轧,不酸洗;
39、热轧,酸洗并涂油;冷轧。未酸洗热轧钢焊接时,必要用喷砂、喷丸,或者用化学腐蚀办法清除氧化皮,可在硫酸及盐酸溶液中,或者在以磷酸为主但具有硫脲溶液中进行腐蚀,后一种成分可有效地同步进行涂油和腐蚀。 有镀层钢板,除了少数例外,普通不用特殊清理就可以进行焊接,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,焊接电流无法通过限度。只有采用较高压力才干进行焊接。 二、镀锌钢板点焊 镀锌钢板大体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。相对点焊外观规定很高时,可以采用1类合金。推荐使用锥形电极
40、形状,锥角120度-140度。使用焊钳时,推荐采用端面半径为25-50mm球面电极。 为提高电极使用寿命,也可采用嵌有钨极电极头复合电极,以2类电极合金制成电极体,可以加强钨电极头散热。 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,易于获得所需塑性变形而不必使用很大电极压力;碳与微量元素含量低,无高熔点氧化物,普通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,因而开裂倾向小。此类钢具备良好焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具备较大调节范畴。 钢具备良好焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等
41、工艺参数具备较大调节范畴。 四、淬火钢点焊 由于冷却速度极快,在点焊淬火钢时必然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、改进接头性能,普通采用电极间焊后回火双脉冲点焊办法,这种办法第一种电流脉冲为焊接脉冲,第二个为回火解决脉冲,使用这种办法时应注意两点: (1)两脉冲之间间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度如下; (2)回火电流脉冲幅值要恰当,以避免焊接区金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。 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(具有Si6-8.5%),可耐
42、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都可以获得强度良好焊点。 由于镀层导电、导热性好,因而需要较大焊接电流。并应采用硬铜合金球面电极。下表为第一类镀铝钢板点焊焊接条件。对于第二类,由于镀层厚,应采用较大电流和较低电极压力。 六、不锈钢点焊 不锈钢普通分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。由于不锈钢电阻率高、导热性差,因而与低碳钢相比,可采用较小焊接电流和较短焊接时间。此类材料有较高高温强度,必要采用较高电极压力,以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢热敏感性强,普通采用较短焊接时间、强有力内部和外部水冷却,并且要
43、精确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流,以防热影响区晶粒长大和浮现晶间腐蚀现象。 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。 七、铝合金点焊 铝合金应用十分广泛,分为冷作强化和热解决强化两大类。铝合金点焊焊接性较差,特别是热解决强化铝合金。其因素及应采用工艺办法如下: (1)电导率和热导率较高 必要采用较大电流和较短时间,才干做到既有足够热量形成熔核;又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、减少接头抗腐蚀性。 (2)塑性温度范畴窄、线膨胀系数大 必要采用较大电极压力,电极随动性好,才干避免熔核凝固时,因过大内容拉应力而引起
44、裂纹。对裂纹倾向大铝合金,如LF6、LY12、LC4等,还必要采用加大锻压力办法,使熔核凝固时有足够塑性变形、减少拉应力,以避免裂纹产生。在弯电很难以承受大定锻压力时,也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲办法避免裂纹。对于大厚度铝合金可以两种办法并用。 (3)表面易生成氧化膜 焊前必要严格清理,否则极易引起飞溅和熔核成形不良(撕开检查时,熔核形状不规则,凸台和孔不呈圆形),使焊点强度减少。清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。 基于上述因素,点焊铝合金应选用品有下列特性焊机: 1)能在短时间内提供大电流; 2)电流波形最佳有缓升缓降特点; 3)能精准控制工艺参数,且不受
45、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。 当前国内使用多为300-600KVA直流脉冲、三相低频和次级整流焊机,个别达到1000KVA,均具备上述特性。也有采用单相交流焊机,但仅限于不重要工件。 点焊铝合金电极应采用1类电极合金,球形端面,以利于压固熔核和散热。 由于电流密度大和氧化膜存在,铝合金点焊时,很容易产生电极粘着。电极粘着不但影响外观质量,还会因电流减小而减少接头强度。为此需经常修整电极。电极每修整依次后可焊工件点数与焊接条件、被焊金属型号、清理状况、有无电流波形调制,电极材料及其冷却状况等因素关于。普
46、通点焊纯铝为5-10点,点焊LF6,LY12时为25-30点。 防透铝LF21强度低,延性后,有较好焊接性,不产生裂纹,普通采用固定不变电极压力。硬铝(如LY11、LY12),超硬铝(如LC4、LC5)强度高、延性差,极易产生裂纹,必要采价形曲线压力。但对于薄件,采用大焊接压力或具备缓冷脉冲双脉冲加热,裂纹也不是不可避免。 采用价形压力时,锻压力滞后于断电时刻十分重要,普通是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,导致焊点强度减少和波动。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,这是由于电磁气阀
47、动作延迟,或气路不畅通导致锻压力提高缓慢,不提前施加局限性以防止裂纹缘故。 八、铜和铜合金点焊 铜合金与铝合金相比,电阻率稍高而导热性稍差,因此点焊并无太大困难。厚度不大于1.5mm铜合金,特别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。 普通需要在电极与工件间加垫片,或使用在电极端头嵌入钨复合电极,以减少向电极散热。钨极直径普通为3-4mm。 焊接铜和高导电率黄铜和青铜时,普通采用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,采用2类电极合金。也可以用嵌入钨极复合电极焊接铜合金。由于钨导热性差,故可使用小得多焊接电流,在惯用中档功率焊机上进行点焊,但钨电极容易和工件粘着,影响工件外观。下面两表为点焊黄铜焊接条件。 铜和高电导率铜合金因电极粘附严重,很少采用点焊,虽然用复合电极也只限与点焊薄铜板。






