点焊的基本原理.doc

点焊的基本原理摘要： 本文从点焊的热源及熔核的形成过程、在焊接过程中焊接参数对焊点的影响及调整方法、在焊接过程中易出现的缺陷及处理措施、焊点的一般检验方法及常用的检验标准等四个方面综述了点焊的形成、调整及检验过程。关键词： 点焊 焊接缺陷 参数调整 一、点焊的热源及熔核的形成过程在点焊过程中，点焊的热源主要有电极与金属的接触电阻热、金属内部的电阻热，金属与金属的接触电阻热，而在焊接过程中以金属内部的电阻热为主，占在焊接过程形核热量的95左右。主要原因是在开始阶段，工件是靠接触电阻及工件本身电阻所产生的热量加热。但随着加热的进行，工件之间的接触点熔化消失，金属间接触电阻消失，但金属内部电阻率随着温度的升高而增大，所以在焊接过程中金属内部电阻为主要热源。焊点的形成一般要经常过四个过程：预压焊接维持休止。预压的作用是在焊件的接触点得到尽可能大的接触面积。在焊接过程中，从宏观方面来看，件与件之间的接触是面与面之间的接触；但是从微观方面来看，件与件之间的接触其实是点与点之间的接触，因为每个工件的表面是不可能绝对光滑的，也就是说工件表面都有凸起和凹坑，所以件与件之间的接触就变成了件上面的凸起点之间的接触。当瞬间有很大的电流通过时，由于产生的电阻热很高，很快就使工件的接触点开始熔化，随着熔化金属的加多，工件之间的接触面也不断加大，电流密度相对减少。但是，如在电流闭合瞬间电极压力不够大，则接触面积相对较小，接触电阻相对较大，在接触点上会立即产生很多热量，接触点处金属会很快熔化，并以火花的形式飞溅出来，产生飞溅。这时，工件可能被烧穿，电极可能被烧坏。最先熔化的接触点 在维持阶段，当熔核达到合格的形状与尺寸后，切断电流电源。熔核是在电极压力作用下冷却结晶。结晶一般从温度较低、散热较好、首先达到结晶温度的的熔核周界开始，即从半熔化晶粒表面开始，以结晶形式沿着与散热相反的方向生长。休止时间是指第一个焊点焊接结束与第二个焊点焊点焊接开始之间的间隔时间，一般在焊接时无要求。熔核的结晶是在封闭的金属模内进行的，结晶时不能自由收缩，用电极挤压可使正在结晶的金属变得致密，使之不易产生缩孔或裂缝。如压力不足则可能会造成外部缺陷。二、在焊接过程中各焊接参数对焊点的影响及调整方法熔核的形成过程中对熔核的形成产生重要影响的参数主要有：焊接电流、焊接时间、电极压力、电极头端面尺寸。焊接电流及焊接时间的影响根据焦耳定率 Q=I2RT当时间一定时，电流增大时，在一定时间内的产热量增加；当电流一定时，时间增大，在一定时间内的产热量也会增加。电极压力的影响电极压力将影响焊接区的加热程度和塑性变形程度。随着电极力的增大，焊件接触电阻和本身电阻会减小，电流密度也会降低。在其他参数不变的情况下，增大电极力将减慢加热速度，并使焊点熔核尺寸减小而导致焊点强度降低。电极头端面尺寸的影响电极头端面尺寸加大时，由于接触面积增大、电流密度减小、散热效果增强，均使焊接区加热程度减弱，因而熔核尺寸减小，使焊点承载能力降低。 在焊接过程中，因为各种外界原因的存在，会使熔核在焊后产生很多问题，而一般解决的方法是从参数的调整上下手。通常是焊接参数的调整是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表（如本公司现采用的是NES标准，祥见附表）选取，首先确定电极的端面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样，经过检查熔核直径符合要求后，再在适当的范围内调节电极压力，焊接时间和电流，进行试样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。最常用的检验试样的方法是撕开法，优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，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，但可通过剪切的断口判断熔核的直径。必要时，还需进行低倍测量、拉伸试验和X光检验，以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。焊接时板厚的选取标准如2层板厚焊接，以薄板作为基准；在3层板、4层板焊接时，取各板厚的相加平均板厚（小数点第2位以下四舍五入）作为基准。三、在焊接过程中易出现的缺陷及处理措施点焊主要质量问题一览表名称质量问题产生的可能原因改进措施熔核尺寸缺陷未焊透或熔核尺寸过小电流小，通电时间短，电极压力过大调整焊接参数电极接触面过大修整电极表面清理不良清理表面焊透率过大电流过大，通电时间长电极压力不足调整焊接参数电极冷却条件差加强冷却，改换导电好的电极材料外部缺陷焊点压痕过深电极接触面过小修整电极电流过大，通电时间长电极压力不足调整焊接参数电极冷却条件差加强冷却表面局部烧穿、溢出、表面喷溅电极修整的太尖锐修整电极电极或焊件表面有异物清理表面电极压力不足或电极与焊件虚接触提高电极压力，调整行程表面压痕电极形面不正确或磨损不均匀修整电极焊点表面环裂纹焊接时间过长调整焊接参数焊点表面径向裂纹电极压力，锻压压力不足或加得不及时调整焊接参数电极冷却条件差加强冷却焊件表面粘损电极端面倾斜修整电极电极材料选材不当调整合适电极材料焊件表面发黑、包覆层破坏电极、焊件表面清理不良清理不良电流过大，焊接时间过长，电极压力不足调整焊接参数接头边缘压溃或开裂边距过小改进接头设计大量喷溅调整焊接参数电极未对中调整电极同轴度焊点脱开焊件刚性大而又装配不良调整板件间隙，注意装配装配；调整焊接参数内部缺陷裂纹、缩孔、缩松焊接时间过长，电极压力不足，锻压力加得不及时调整焊接参数熔核淬硬选用适当焊接循环大量喷溅清理表面，增大电极压力核心偏移热场分布对贴面不对称调整热平衡（不等电极端面，不同电极材料，改为凸焊等）结合线伸入表面氧化膜清除不干净高熔点氧化膜应严格清除并防止焊前的再氧化板缝间有金属溢出（内部喷溅）电流过大、电极压力不足调整焊接参数板间有异物或贴合不紧密清理表面提高压力或用调幅电流波形边距过小改进接头设计脆性接头熔核及近缝区淬硬采用合适的焊接循环熔核成分宏观偏析（旋流）焊接时间短调整焊接参数环形层状花纹（洋葱环）焊接时间过长调整焊接时间气孔表面有异物（镀层、锈等）清理表面胡须耐热合金焊接规范过软调整焊接参数四、焊点的一般检验方法及常用的检验标准在实际的生产过程中，最常用的检验方法是用扁铲或其它工具将两（或三）个工件剥离开，从而看清熔核的外观形状、测量熔核的最小尺寸，以便对熔核的形成情况做出大概的判断。但是，由于各个厂家对焊点强度的要求不同，所以各厂对焊件的检验方法也不同（如本厂采用的是NES标