企业培训_电阻焊知识培训教材

电阻焊知识培训 电阻点焊 一 电阻焊的特点及其分类将被焊工件置于两电极之间加压 并在焊接处通以电流 利用电流流经工件接触面及其邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态 使之达到金属结合而形成牢固接头的工艺过程 称之为电阻焊 由此可见 电阻焊有如下工艺特点 利用电流通过工件焊接处的电阻产生的热量对工件加热 属内部热源 整个焊接过程都是在压力作用下完成 即必须施加压力 在焊接处不须加任何填充材料 也不需任何保护剂 形成电阻焊接头的基本条件是 电极压力和焊接电流 通常把一个焊点形成的完整过程叫做一个点焊循环 图1和图2分别表示常规及脉冲点焊循环 图1常规点焊循环图图2脉冲点焊循环图 焊接4 5周波 冷却1周波 两层低碳钢薄板点焊时 一般采用常规点焊循环即可获得满意的焊接质量 当焊接两层较厚或三层以上带镀层的钢板组合时 一般较焊接同种规格的裸板 需要增加焊接电流 20 30 这时需采用多脉冲 大电流点焊循环 电极压力也要作相应调整 才能保证焊接区域有足够的能量输入和获得合格的焊点 目前我们采用恒电流监控技术保证焊接产生的热量 即 在焊接过程中 维持焊接电流有效值的恒定 以保证焊接区产生的热量基本不变 从而获得稳定的焊点熔核区尺寸 其原理 实际上焊接产生的热量主要消耗于两部分 Q Q1 Q2Q1 形成熔核的热量Q2 损失的热量有效热量Q1取决于金属的热物理性质及熔化金属量而与所用焊接条件无关 Q1 10 30 Q 电阻率低 导热好的取低限 铝 铜合金等 电阻率高 导热差的取高限 不锈钢 高温合金等 30 50 Q和通过工件传导的热量 20 Q 辐射到大气的热量约占5 可忽略 损失的热量Q2主要包括通过电极传导的热量工件本身的电阻RW两工件间接触电阻RC 电极与工件间接触电阻REWR总 2Rw Rc 2Rew 随温度的升高除电阻率增高使工件电阻增高外 同时金属的压溃强度降低 使工件与工件 工件与电极间的接触面增大因而引起工件电阻减小 点焊低碳钢时 在两种矛盾着的因素影响下 加热开始时工件电阻逐渐升高 熔核形成时有逐渐降低 影响接触电阻的主要因素有 电极压力 表面状态和加热温度等 电极压力 电极压力增加 接触电阻减小 表面状态 焊前机械清理 接触电阻减小 加热温度 加热温度升高 接触电阻减小 焊件的内部电阻是形成焊点的主要热源 假定焊接时 电流在电极直径d所限定的金属柱中通过 则焊件内部电阻式中 T 温度为t 时 焊件电阻系数 mm 焊件厚度 mm S 电极与焊件的接触面积 mm2 影响焊件内部电阻的主要因素 除了电极直径d和焊件厚度 还有焊接材料 加热温度T等 焊接材料 材料导电性 导热性增加 焊件内部电阻减小 加热温度 加热温度升高 中心区电阻系数增加 熔化形核 电流线向周围温度较低处扩展 熔核长大如果在相同焊接生产条件下 t也不变 可近似的认为R不变 则Q只与i有关 欲保持焊接电流恒定 需根据焊机回路负载阻抗的变化和电源电压的变化等 计算每半波电流的有效值 并与设定电流值比较其差值 调节焊机主电力回路中晶闸管的触发角 使焊接电流保持恒定 大量试验和生产实践证明 焊接电流有效值与焊点熔核直径有密切关系 因此 当生产条件较稳定时 控制焊接电流为恒定 则可实现焊点熔核尺寸的控制 点焊质量的一般要求焊点外观上要求表面压痕浅而平滑 呈均匀过渡 无明显凸肩或局部挤压的表面鼓包 外表面没有明显的环状或径向裂纹 也无熔化 烧伤或粘附的铜合金 从内部看 焊核形状规则 均匀 无超标的裂纹和缩孔等内部缺陷 以及热影响区金属组织和力学性能不发生明显变化等 图片1 焊点强度虚焊缺陷 C 合格 焊核直径 4mm或 6mm或 监控计划规定值 撕裂孔洞 无撕裂孔洞 不合格 无焊核 图片2 焊点强度弱焊缺陷 F 焊核直径 4mm或 6mm或 监控计划规定值 直径 4或6或者监控计划规定值 不合格 焊核直径 4mm或 6mm或 监控计划规定值 直径 或6或者监控计划规定值 图片3 焊点强度漏焊缺陷 MQ 合格 监控计划要求的焊点分布 监控计划焊点分布图 监控计划要求的焊点漏焊或无压痕 监控计划焊点分布图 不合格 焊点强度错边缺陷 BT 监控计划图 监控计划图 焊点位于搭接钢板的中心部位 合格 不合格 焊点错边钢板变形 错边 1 3焊点直径 合格 图片4 图片5 焊点强度大错边缺陷 S 监控计划图 焊点位于搭接钢板的中心部位 合格 不合格 焊点错边钢板变形 错边 1 3焊点直径 合格 图片6 焊点强度错位缺陷 MP 监控计划图 合格 监控计划焊点分布图 焊点位置符合监控计划要求 大于等于直径的1 3 不合格 监控计划焊点分布图 焊点位置不符合监控计划要求 图片7 焊点强度和外观过烧或烧穿的缺陷 B 监控计划图 合格 不合格 焊点中心无孔洞 焊点的中心有孔洞 图片8 焊点外观变形的缺陷 D 监控计划图 合格 不合格 焊点和钢板无变形 焊点或钢板有变形 图片9 焊点外观焊渣的缺陷 PAPFPP 监控计划图 合格 钢板上没有焊接的火花飞溅 不合格 焊接某个焊点时有火花飞溅 钢板间飞溅 焊点飞溅 焊点飞溅 焊点毛刺 焊点边缘毛刺 焊点边缘飞溅 钢板间毛刺 图片10 焊点外观压痕缺陷 E 监控计划图 监控计划要求焊点外观质量 一般要求 严格要求 极严格要求 合格 不合格 压痕符合监控计划的要求 压痕太深 压痕呈椭圆形 定义一般要求无严格的要求 如以下所述 严格要求 焊点可见 允许小锌粒 鼓包 焊点呈圆形 没有超标变形极严格要求 焊点几乎不可见 无压痕 无变形 焊点质量要求 基本要求 焊点直径要求 焊点步距 为保障产品质量 各焊点间的相互距离是有一定要求的 焊点边距 靠近切边边缘的焊点 其与边缘的最小距离应满足以下要求 具体要求检查的每一个焊点都有一个编号 并与制造号一致 检查卡的图上详细注明焊点位置及编号 并列出每个焊点的外观 直径和属性 焊点直径 即焊点应有的最小直径 当焊点为椭圆或不规则时 取最大和最小直径的平均值 当作目视检查或非破坏性检查时 可以压痕底部直径判别 当破坏性检查时 以实际熔核直径为准 焊点属性 At或 焊点的属性分为A类和B类 A类焊点通过以下标记表示 S 安全项焊点R 法规项焊点SR 安全法规项焊点 焊点外观要求指数 车身上的焊点 其外观质量要求因其所处车身位置不同而不同 如形成商品车后依然可见的外露焊点 其外观质量直接影响整车的外观质量 因而这些焊点的外观要求较高 另有些因安全因素而有要求的焊点 如在焊装以后的工序中或将来车辆维修时 会因为焊点的外观不好或毛刺而划伤操作人员或零件等 焊点可能的外观缺陷有 压痕 焊接变形 毛刺 飞溅 过烧 烧穿等等 我们用焊点的外观等级指数表示焊点缺陷类别和轻重程度 2 或PS 外观很好 允许轻微压痕 禁止其它缺陷 22 或PS 外观好 允许压痕 禁止其它缺陷 6 或PP 允许压痕 变形 禁止毛刺等其它缺陷 7 或C 允许压痕 变形和较小毛刺 禁止其它缺陷允许的缺陷焊点数这里有缺陷的焊点是指漏焊 虚焊 直径过小 错位 烧穿等等不合格的焊点 整体要求每辆车身上的缺陷焊点数不能超过5 前托架上的缺陷焊点不能超过3个 超过极限值时应限期整改或停线返修 为防止缺陷焊点集中 在零件上的一组或一系列焊点中 允许有缺陷的焊点数量是有限制的 如下表 注意表中 一组焊点的首尾两个焊点不允许有缺陷 一组焊点中不允许有两个连续的缺陷点或只间隔一个合格点的两个点 缺陷焊点的处理A重新点焊 B不能进行点焊时进行返修 即用一个相当的焊点取代缺陷焊点 对一般焊点 如不能返修则办理偏差回用 如被拒绝 则报废 对特殊焊点 如安全 法规项 则必须强制性返修 C修理 拆下一个零件进行重新点焊或返修 注 返修工艺由焊装试验室制定 产品工艺部门认可 对于A类焊点 如焊点失效可能影响零件功能 则应按特殊规程 返修条件及程序 处理 应严格限制那些可能失效产生危险焊点中的A类焊点 以下焊点不能有A类焊点 两层或三层厚板焊接 有焊点位置和最小间距要求时 外观焊点 搭接焊有强度要求时 焊点缺陷 焊点强度缺陷是指 焊点虚焊 弱焊 漏焊 错位 烧穿 焊点虚焊指未形成熔核 弱焊指熔核直径小于规定值 漏焊 错位指焊点位置不符合工艺要求 焊点外观缺陷 包括以下四个方面 焊点压痕 焊点变形 过烧 烧穿 飞溅和毛刺 电阻点焊影响焊点质量工艺参数包括预压时间电极压力焊接脉冲焊接电流焊接时间冷却时间维持时间休止时间电流增加台阶电极端面形状及尺寸电极修磨频次电极使用寿命点焊基本工艺参数有 焊接电流 焊接时间 电极压力和电极端面形状及尺寸等 点焊工艺参数对焊点质量的影响具体分析如下 预压时间 过大 增加工作时间过小 飞溅 过烧 烧穿 损坏电极电极压力 过大 虚焊 弱焊过小 飞溅 过烧 烧穿 粘电极 电极消耗加快焊接电流 过大 飞溅 过烧 烧穿 粘电极 电极消耗加快过小 虚焊 弱焊焊接时间 过大 过烧 烧穿 粘电极 电极消耗加快 接头性能下降过小 虚焊 弱焊电极直径 过大 虚焊 弱焊过小 飞溅 过烧 烧穿 电极消耗加快修磨频次 过快 电极寿命降低过慢 电极直径不符合要求 产生虚焊 弱焊对于不同焊接设备 其对于焊接参数的影响因素也不同 对于某一项确定的装配操作 都是以参考板厚来确定焊接参数 焊接电流 压力 时间 和选择使用正确的焊接方法 焊接搭配板材的厚度如果相差太大时 焊点熔核区会向厚板的方向偏移 在薄板一方看上去就有焊点颜色就会发白 电极帽的修磨频次大约在500 650点之间 具体情况视焊机所焊焊点数和电极消耗情况而定 在焊接过程中随电极帽的墩粗 电极端面不断变大 焊接时单位面积内流过的电流密度将变小 为保证焊接质量必须使电流随之增加 在新电极开始焊接时 由于电极端面直径较小 导致电流密度较大 很容易产生飞溅 导致外观缺陷飞溅分为内部飞溅和外部飞溅两种 如果加热速度过快 两焊件接触面中心被急剧加热的金属气化 而周围塑性环尚未形成 气化金属便以飞溅的形式喷向板间缝隙 称为前期内部飞溅 指熔化核心尚未形成以前的飞溅 形成最小尺寸的熔核后 继续加热 熔核和塑性环不断向外扩展 当熔核沿径向的扩展速度大于塑性环扩展速度时 则产生后期内部飞溅 如果熔化核心轴向增长过高 在电极压力的作用下 液态金属也可能冲破塑性环向表面喷射 从而形成外部飞溅 电阻点焊熔化核心和塑性环 1 熔化核心 2 塑性环 飞溅不仅影响环境和安全 而且较大的飞溅易形成毛刺 使核心液态金属减少 焊点表面形成深度压坑 影响美观 更降低了机械性能 所以焊接过程中应控制电极压力和加热速度 尽量避免产生飞溅 为解决飞溅 我们可以在焊接前对电极帽进行修磨 增加焊接预热时间 使用软规范等 但是在使用软规范的同时 我们也要考虑对焊接质量的保证 焊接所需的平均热功率q 即单位时间内所产生的热量为 q Q Tw W 平均热功率越大 加热速度越快 焊接时间就越短 如下图中当平均功率从q1降到q2时 要达到焊接温度Tw 则焊接时间必须从t1延长到t2 而当平均热功率小于临界热功率 如图中q3 时 则由于热功率不足无法达到焊接温度Tw 无法焊接 采用功率大的焊机 使用硬规范 强电流 短时间 一方面可以缩短tw 提高生产率 另外又可以减少电能消耗 缩小热影响区 因此近年来白车身点焊趋向于采用大功率焊机 采用功率小的焊机 使用软规范 弱电流 长时间 则焊接质量会有所下降 电能消耗反而增加 如果焊机功率太小 尽管延长通电时间 也只能徒然增加热量损失Q2 无法建立必需的温度场 不能实现焊接 因此焊接一定厚度的工件 焊机功率必须足够大 对于机器人目前易发生的报厚度故障问题 引发因素有几点 板材发生变化 机器人焊钳臂 零件装配存在间隙等等 机器人电极粘连 压力输出不足 电流过大 焊接时间过长 电极帽导电率及其硬度关系 在板材折边处 镀锌层明显加厚 冷却水流量不足 零件装配不良等 可以用6mm的电极帽焊脉冲焊 但不能用8mm的电极帽进行常规焊接 原则上不允许4层钢板焊接 电阻焊设备的分类 电阻焊设备部件 1 焊接电极 焊接电极是焊机直接作用于焊件的工作部分 是电阻点焊机最常用的消耗品 对电极材料的要求 导电 导热性好 硬度高 特别是高温硬度要求高 不易与焊件金属结合 焊接电极的使用寿命和电极材料的物理化学性能紧密相关 电极帽的形状和尺寸由下列几个因素决定 焊件厚度和镀层性质 焊点的可达性 要求的焊点形状 焊接节奏等 常用的电极型式有 整体电极 电极头和电极帽 整体电极 电极头可加工成特殊形状以易于接近工件 但价格较贵 实际生产中多使用 电极杆 电极帽 的形式 由于焊接电极与焊件直接接触 直接决定着焊点的质量 所以焊机工作时对电极的要求较高 电极垂直于工件 焊钳设计和焊接操作时应充分注意到这一点 电极对中 端面平直 要求上下电极不同心度 0 5mm 电极端面直径 可根据经验公式导出 神龙公司焊接标准规定 6 1 2mm常规焊 为参考板厚 下同 d 8 1 2mm脉冲焊 电极冷却 对冷却水的流量和水质均有严格要求 平电极 用于焊点外观质量要求较高的场合 2 焊接压力缸 焊机 焊钳 的动力部分可分为气动和液压两大类 压力缸设计应注意的几个问题 压力缸应形成系列化 尽量采用通用件 标准件 设计压力的余量应超