第二章凸焊

第二章 凸焊 1 压焊方法及设备 合肥工业大学材料学院 李萌盛、华鹏第二章 凸 焊第二章 凸焊 2凸焊 (projection welding)凸焊是在两工件贴合面上通过预制的凸点接触（或利用零件原有型面、倒角的局部接触），加压并通电加热，在压塌的凸点部位形成焊点的电阻焊方法。凸焊接头形成过程凸焊工艺特点与参数常用金属材料的凸焊第二章 凸焊 3凸焊接头形成过程预压阶段 ：在电极压力作用下，凸点发生变形，压力达到预定值以后，凸点高度约下降一半以上。凸点与下板贴合面增大，不仅使焊接区导电通路稳定，且破碎贴合面上的氧化膜，造成比点焊时更好的接触。通电加热阶段 （包括两个过程）凸点压溃过程 ：通电后，电流将集中流过凸点贴合面。当采用预热电流时，凸点的压溃缓慢，随着焊接电流的接通，凸点才彻底被压平。形核过程 ：凸点压溃、两板贴合后形成较大的加热区，随着加热的进行，由个别接触点的熔化逐步扩大，形成足够尺寸的熔核和塑性环。冷却结晶阶段： 切断焊接电源，熔核在压力作用下开始冷却结晶，其过程与点焊熔核的结晶过程基本相似。 第二章 凸焊 4焊接接头抗剪力与焊接时间的关系第二章 凸焊 5凸焊接头设计 凸焊时必须预先制备凸点。 凸点形状以半圆形和圆锥形应用最广。圆锥形凸点刚度大，可预防凸点过早压溃，还可减少因电流线过于密集而发生飞溅。 为防止压塌的凸点金属挤压在加热不良的周围间隙内而引起电流密度的降低，也可用带溢出环形槽的凸点。第二章 凸焊 6凸焊工艺特点与参数凸焊的电极压力 取决于被焊金属的性能、凸点的尺寸和一次焊成的凸点数量等。电极压力应足以在凸点达到焊接温度时将其完全压馈，并使两工件紧密贴合。电极压力过大会过早地压馈凸点，失去凸焊的作用，同时因电流密度减小而降低接头强度。压力过小又会引起严重飞溅。电极压力焊接时间焊接电流凸焊的焊接时间 由焊接电流和凸点刚度决定。通常凸焊的加热时间比点焊过程短。在凸焊低碳钢、低合金钢时，焊接时间的可选范围比较宽。凸焊的焊接电流 比点焊时小，但在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点熔化，采用递增的调幅电流可以减小凸焊时的喷溅。和点焊一样，被焊金属的性能和厚度仍然是选择焊接电流的主要依据。 多点凸焊时，总的焊接电流大约为每个凸点所需电流乘以凸点数。第二章 凸焊 7凸焊的应用凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。凸焊的种类很多，除板件凸焊外，还有螺帽、螺钉类零件的凸焊、线材交叉凸焊、管子凸焊和板材 T型凸焊等。第二章 凸焊 8凸焊的应用T型凸焊滚凸焊线材交叉焊环形凸焊第二章 凸焊 9凸焊的特点（与点焊相比）优点：一次可高质量地焊接多个焊点且分流影响小；可用较小的电流进行焊接；采用大平面电极，焊件表面质量好，电极使用寿命长；焊件表面的油、锈、氧化皮、镀层对凸焊的影响较小。不足之处：需要事先预制凸点；需要较高的电极压力 ;对加压机构的随动性能要求高。第二章 凸焊 10板件凸焊最适宜的厚度为 0.5-4mm。焊接更薄的板件时，凸点设计要求严格，需要随动性极好的焊机。厚度小于0.25mm的板件更易于采用点焊。第二章 凸焊 11常用金属材料的凸焊金属材料的凸焊性能与点焊性能类似，但强度级别过低（如铝合金）或塑性温度区间过窄（如可淬硬钢）的材料一般很少采用凸焊。 低碳钢的凸焊 镀锌钢板的凸焊 不锈钢的凸焊 第二章 凸焊 12低碳钢的凸焊 板料的凸焊适合于板厚大于 0.5mm的冲压件大批量生产的场合 ,凸点形状为半球状或圆锥状。 厚板单点凸焊 （含不等厚板的凸焊） 环形凸焊 凸缘截面呈等腰三角形，顶角一般取 60 90。 十字形凸焊 为防止焊件（特别是细线材）被压扁而造成强度降低，电极端面应开出 V形或 U形槽。 第二章 凸焊 13电极压力及焊接电流两项参数指的都是每个凸点的数值。板厚 点距 焊核直径 A参数 (用于单个凸点 ) B参数 (用于 2个凸点 ) C参数 (用于多个凸点 )mm 时间 /周电极压力/N焊接电流/A时间/周电极压力/N焊接电流/A时间/周电极压力/N焊接电流/A0.60.80.91.01.21.51.82.02.53.07910101215181823272.534456778933588101314161880011001300150018002500300036004600680050006600730080008800103001130011800141001490066810162025283238700700900100012001600200024003100450043005100550060006500770080008800106001130061013151925323442505006006507001000150018002100280036003300380040004300460054006000640075008300低碳钢薄板凸焊的焊接参数 2mm厚度的低碳钢的点焊一般规范： 10300A， 0.60s， 3000N；硬规范： 13300A， 0.34s， 4700N。第二章 凸焊 141.5+3.0mm不等厚低碳钢板的凸焊0.006s凸焊模拟条件：焊接电流 9.5KA；焊接时间 0.4s；电极压力 3.5KN。0.018s 0.20s 0.40s0.04s 0.20s 0.30s 0.40s点焊模拟条件：焊接电流 10.3KA；焊接时间 0.4s；电极压力 3.5KN。第二章 凸焊 15低碳钢厚板单点凸焊的焊接参数 板厚/mm凸点尺寸 /mm 最小间距/mm电极压力 /N 递增时间 /周焊接时间 /周焊接电流/kA焊点拉剪力 /N直径 高度 焊接 锻压正 常 凸 点4568.510.512.51.652.132.6045516195601300016700190002600033400121725548412115.818.823.3347005000076900小 尺 寸 凸 点4567.08.59.51.521.832.16414443630071008900126001420017800121725548412111.513.917.3246003420053300不同板厚的板材凸焊时，凸点应尽可能地加工在较厚的一块板材上，以减少熔核偏移；而参数应按较薄的一面选取，以免喷溅。第二章 凸焊 16镀锌钢板的凸焊 因凸点的存在和采用平面电极，故镀锌钢的凸焊性能要比点焊时好得多。 与无镀层钢板凸焊相比，所用的焊接电流要大一些，且应随着镀层厚度的增大而增加。每板板厚/mm电极压力/N时间/周焊接电流/A凸点尺寸 /mm 熔核直径/mm焊点拉剪力 /N直径 高度1.01.62.02.42.811001800250033004300131721252810000115001600016000220004.55.56.46.46.41.01.21.41.41.43.86.46.47.67.941009100120001900022000表中数据用于焊接具有 3.81g/m2镀层的市售镀层钢，两板厚度相等，表面无污物、油脂或油漆，但允许有薄的油膜。2mm厚度的低碳钢的凸焊规范： 11800A， 0.28s， 3600N；点焊硬规范： 13300A， 0.34s， 4700N。第二章 凸焊 17不锈钢的凸焊板厚 /mm 凸点尺寸 /mm 焊接电流/A电极压力/N时间/周d h0.60.81.01.21.62.02.33.22.42.42.62.83.23.53.84.50.60.60.70.70.80.91