松下电阻焊培训资料PPT课件.ppt

2002年11月23日 Panasonic 热烈欢迎您 唐山松下产业机器有限公司松下电器 中国 焊接学校 1 领导和朋友们对唐山松下的支持和厚爱 衷心感谢 松下电器 中国 焊接学校 2 松下电器 中国 焊接学校YR技能培训 3 引进先进的焊接技术 架起科学生产的桥梁 为焊接新技术的普及和发展做贡献 4 电阻焊焊接技能培训内容 二 电阻焊主要规范参数 一 焊接基本知识 四 焊机的正确使用与维护保养 五 常见故障与焊接缺陷 三 焊接操作基础 5 1 焊接方法分类2 压力焊接3 名词解释4 压力焊接的特点5 唐山松下YR系列焊机简介 一焊接基本知识 6 1 焊接方法分类 钎焊 压力焊 熔化焊接 电阻焊 冷压焊 超声波焊 爆炸焊 摩擦焊 扩散焊 点焊 缝焊 凸焊 对焊 闪光对焊 7 压力焊接 焊接过程中必须对焊件施加压力 加热或不加热的焊接方法 1 加热 将被焊金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状态 然后施加一定的压力 使金属原子间相互结合形成焊接接头 如电阻焊摩擦焊等 2 不加热 仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力 利用压力引起的塑性变形 使原子相互接近 从而获得牢固的压挤接头 如冷压焊 超声波焊 爆炸焊等 2压力焊接 8 电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间 并通以电流 利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态 使之形成金属结合的一种方法 电阻焊方法主要有四种 即点焊 缝焊 凸焊 对焊 3名词解释 1 9 点焊时 工件只在有限的接触面上 即所谓 点 上被焊接起来 并形成扁球形的熔核 点焊又可分为单点焊和多点焊 多点焊时 使用两对以上的电极 在同一工序内形成多个熔核 3名词解释 2 F F 交流 10 缝焊类似点焊 缝焊时 工件在两个旋转盘状电极 滚盘 间通过后 形成一条焊点前搭打接的连续焊缝 3名词解释 3 F 交流 F 旋转 旋转 11 凸焊是点焊的一种变型 在一个工件上有预制的凸点 凸焊时 一次可在接头处形成一个或多个熔核 对焊时 两工件端面相接触 经过电阻加热和加压后延整个接触面被焊接起来 3名词解释 4 F F 交流 F F 交流 12 电阻对焊 电阻对焊是将两工件端面始终压紧 利用电阻热加热至塑性状态 然后迅速加顶锻压力 或不加顶锻压力只保持焊接时压力 完成焊接的方法 13 3名词解释 5 爆炸焊是以炸药为能源进行金属间焊接的方法 这种焊接就是利用炸药的爆轰 使被焊金属面发生高速倾斜碰撞 在接触面造成一薄层金属的塑性变形 在十分短崭的冶金过程中形成冶金结合 14 3名词解释 6 摩擦焊是利用工件接触面的相对旋转运动中相互摩擦所产生的热 使端部达到塑性状态 然后迅速顶锻 完成焊接的一种压焊方法 转动 转动 转动 慢进 快进 慢进 F1 F1 F2 顶锻 15 3名词解释 7 冷压焊是在室温下 借助压力使待焊接金属产生塑性变形实现固态焊接的方法 通过塑性变形挤出连接部位界面上的氧化膜等杂质 使纯洁金属紧密接触 达到晶间结合 16 3名词解释 8 超声波焊是利用超声波频率 16kHz以上 的机械振动能量 连接同种或异种金属 半导体 塑料及金属陶瓷等的特殊焊接方法 金属超声波焊时 即不向工件输送电流 也不向工件引入高温热源 只是在静压力下将弹性振动能量转变为工件间的摩擦功 形变能及随后有限的温升 换能器 发生器 聚能器 振动方向 振动方向 F 17 3名词解释 9 扩散焊是在一定的温度和压力下使待焊表面相互接触 通过微观塑性变形或通过待焊面产生的微量液相而扩大待焊表面的物理接触 然后 经较长时间的原子相互扩散来实现冶金结合的一种焊接方法 18 1 熔核形成时 始终被塑性环包围 熔化金属与空气隔绝 冶金过程简单 2 加热时间短 热量集中 故热影响区小 变形与应力也小 通常在焊后不必安排校正和热处理工序 3 不需要焊丝 焊条等填充金属 以及氧 乙炔 氩等焊接材料 焊接成本低 4 操作简单 易于实现机械化和自动化 改善了劳动条件 5 生产率高 且无噪声及有害气体 在大批量生产中 可以和其他制造工序一起编到组装线上 但闪光对焊因有火花喷溅 需要隔离 4压力焊接的特点 19 5电阻焊产品介绍 1 C型点凸焊机YR 350CM2 C型点凸焊机YR 500CM2 C型点凸焊机YR 700CM2 20 5电阻焊产品介绍 2 S型点焊机YR 350SA2 S型点焊机YR 500SA2 S型点焊机YR 700SA2 21 5电阻焊产品介绍 2 台式S点焊机YR 350SA2 K L G K 10 60kg L20 120kg G60 250kg 22 S型点焊专用 J型凸焊专用 C型点凸焊专用 23 上部采用绝缘式便于安装周边装置 被焊物 特殊电极握杆 下电极 根据被焊物形状可伸缩的下电极臂 上下电极形状为圆棒型 还可转动 24 2电阻焊的主要规范参数 25 2电阻焊的主要规范参数 5电极和电极加头 2焊接电流 4电极压力 3焊接时间 1电阻R 6工件 26 2 1电阻R Rew Rw Rew Rw Rc 温度 50010001500 电阻率 150 100 50 不锈钢 低碳钢 镍 黄铜 铝 铜 27 2 1 1电阻R和压力的关系 压力越大R越小 工件表面越粗糙R越大 工件表面有氧化层和赃物层R越大 工件的电阻取决于电阻率 因此电阻率是被焊材料的重要性能 不锈钢 电阻率大产热易而散热难可以小电流焊接 几千安培 铝 电阻率小产热难而散热易必须用大电流焊接 几万安培 28 2 2焊接电流 由热量公式Q I2Rt可见电流对产热的影响比电阻和时间两者都大 电网波动 变压器阻抗变化 电流密度 接触面积的分流 焊接电流IW 抗剪强度Ft A B C 点焊时应选用接近C点处 抗剪强度增加缓慢 越过C后 由于飞溅或工件表面压痕过深 抗剪强度会明显降低 29 2 3焊接时间 3 焊接时间的影响为了保证熔核尺寸和焊点强度 焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充 为了获得一定强度的焊点 可以采用大电流和短时间 强条件 又称强规范 也可以采用小电流和长时间 弱条件 又称弱规范 选用强条件还是弱条件 则取决于金属的性能 厚度和所用焊机的功率 但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间 都仍有一个上 下限 超过此限 将无法形成合格的熔核 30 2 4电极压力 电极压力对两电极间总电阻R有显著影响 随着电极压力的增大 R显著减小 此时焊接电流虽略有增大 但不能影响因R减小而引起的产热的减少 回此 焊点强度总是随着电极压力的增大而降低 在增大电极压力的同时 增大焊接电流或延长焊接时间 以弥补电阻减小的影响 可以保持焊点强度不变 采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性 电极压力过小 将引起飞溅 也会使焊点强度降低 电极压力F 抗剪强度Ft 31 点焊电极是保证点悍质量的重要零件 它的主要功能有 1 向工件传导电流 2 向工件传递压力 3 迅速导散焊按区的热量 一 电极材料基于电极的上述功能 就要求制造电极的材料应具有足够高的电导率 热导率和高温硬度 电极的结构必须有足够的强度和刚度 以及充分冷却的条件 此外 电极与工件间的接触电阻应足够低 以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化 2 5 1电极形状及材料性能的影响 32 电极材料按我国航空航天工业部航空工业标准HB5420一89的规定 分为4类 但常用的是前三类 1类高电导率 中等硬度的铜及铜合金 这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求 适用于制造焊铝及铝合金的电极 也可用于镀层钢板的点焊 但性能不如2类合金 1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件 从表2 1可见 三类合金中 铬铌铜 铬锆铌铜和钴铬硅铜的性能较优 已被广泛使用 其商业牌号分别称为DJ70 DJ85和DJ100 此外 还有一种钨一铜混合烧结材料 这种材料适用于热量高 焊接时间长 冷却不足或压力高的场合 如用于铜板点焊的复式电极 凸焊用镶嵌电极或线材交叉焊电极等 随着含钨量的增加 材料的强度和硬度提高 但导电性和导热性均降低 2 5 2电极形状及材料性能的影响 33 2类具有较高的电导率 硬度高于1类合金 这类合金可通过冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要求 与1类合金相比 它具有较高的力学性能 适中的电导率 在中等程度的压力下 有较强的抗变形能力 因此是最通用的电极材料 广泛地用于点焊低碳钢 低合金钢 不锈钢 高温合金 电导率低的铜合金 以及镀层钢等 2类合金还运用于制造轴 夹钳 台板 电极夹头 机臂等电阻焊机中各种导电构件 2 5 3电极形状及材料性能的影响 34 3类电导率低于1类和2类 硬度高于2类的合金 这类合金可通过热处理或冷作变形与热处理相结合的方法达到其胜能要求 这类合主具有更高的力学性能和耐磨性能好 软化温度高 但电导率较低 因此运用于点焊电阻率和高温强度高的材料 如不锈钢 高温合金等 这类合金也适于制造各种受力的导电构件 2 5 4电极形状及材料性能的影响 35 2 5 5电极形状及材料性能的影响 36 由于电极的接触面积决定着电流密度 电极材料的电阻率和导热性关系看热量的产生和散失 因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著的影响 随着电极端头的变形和磨损 接触面积将增大 焊点强度将降低 2 5 6电极形状及材料性能的影响 端部 主体 尾部 冷却水孔 锥形电极 加头电极 球面电极 偏心电极 平面电极 37 2 5 7电极形状及材料性能的影响 为了满足特殊工件点焊的要求 需要特殊电极 水槽 A普通弯电极 B有水槽电极 C增大断截面电极 38 2 5 8节约铜合金的电极 帽状电极 杆状电极 39 2 5 9电极夹头 握杆 常用的 未端加粗的 冷却水管 电极加头用与夹持电极 导电和传递压力故应有良好的力学性能和导电性 40 6工件表面状况的影响 工件表面上的氧化物 污垢 油和其他杂质增大了接触电阻 过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过 局部的导通 由于电流密度过大 则会产生飞溅和表面烧损 氧化物层的不均匀性还会影响各个焊点加热的不一致 引起焊接质量的波动 因此 彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件 41 三电阻焊焊接施工知识 42 3 1焊接热的产生及影响产热的因素 Q I2Rt Q 产生的热量 I 焊接电流 电极间的电阻 T 焊接时间 43 点焊时 产生的数量Q只有较小部分用于形成熔核 较大部分将因向邻近物质的传导和辐射而损失掉 其热平衡方程式如下 Q Q1 Q2式中Q1 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 而与所用的焊接条件无关 Q1 10 30 Q 电阻率低 导热性好的金属 铝 铜合金等 取低限 电阻率高 导热性差的金属 不锈钢 高温合金等 取高限 损失的热量Q2主要包括通过电极传导的热量 30 50 Q 和通过工件传导的热量 20 Q 辐射到大气中的热量只约占5 可以忽略不计 3 2热平衡散热及温度分布 44 通过电极传导的热量是主要的散热损失 它与电极的材料 形状 冷却条件 以及所采用的焊接条件有关 例如采用硬条件的热损失 就要比采用软条件小得多 由于损失的热量随焊接时间的延长和金属温度的升高而增加 因此 当焊接电流不足时 只延长焊按时间 会在某一时刻达到热量的产生与散失相平衡 继续延长焊接时间 将无助于熔核的增大 这说明了用小功率焊机不能焊接厚钢板和铝合金的原因 3 2热平衡散热及温度分布 1 45 在不同厚度工件的点焊中 还可以通过控制电极的散热 改变电极的材料或接触面积 采用附加垫片等 以改善熔核的偏移 增加薄件一侧的焊透率 焊接区的温度分布是产热与散热的综合结果 点焊加热终了时的温度分布如图所示 3 2热平衡散热及温度分布 2 46 最高温度总是处于焊接区中心 超过被焊金属熔点Tm的部分形成熔化核心 核内温度可能大大超过Tm 焊钢时超出200 300 但在电磁力的强烈搅动下 进一步升高是困难的 3 2热平衡散热及温度分布 3 A A B B 0 Z Z T r 0 r r F F z A焊钢时 B焊铝时 47 由于电极的强烈散热 温度从核界到工件外表面降低得很快 外表面上的温度通常不超过 0 4 0 6 Tm 温度在径向内也随着离开核界的距离而比较迅速地降低 被焊金属的导热性越好 所用条件越软 这种降低就越平缓 温度梯度也越小 3 2热平衡散热及温度分布 4 48 缝焊时 由于熔核不断形成 对己焊部位起到后热作用 未焊部位起到预热作用 故缝焊时的温度分布要比点焊时平坦 又因已焊部位有分流加热 以及由于滚盘离开后散热条件变坏的影响 因此 温度分布沿工件前进方向前后不对称 刚从滚盘下离开的金属温度较高 如图 焊接速度越大 则散热条件越坏 预热作用越小 因此温度分布不对称的现象越明显 采用硬条件或步进缝焊能够改善这种现象 使温度分布更接近点焊 3 2热平衡散热及温度分布 5 r 49 温度分布曲线越平坦 则接头的接影响区越大 工件表面越容易过热 电极越容易磨损 因此 在焊机功率允许的条件下 宜采用硬条件焊接 3 2热平衡散热及温度分布 6 50 点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段组成 如图9 1 预压时间 由电极开始下降到焊接电流开始接通的时间 这一时间是为了确保在通电之前电极压紧工件 使工件间有适当的压力 2 焊接时间 焊接电流通过工件并产生溶核时间 t1 t2 t3 t4 F F t 预压时间 焊接时间 维持时间 休止时间 3 维持时间 焊接电流切断后 电极压力继续保持的时间 在此时间内 熔核凝固并冷却至具有足够强度 4 休止时间 由电极开始提起到电极再次开始下降 准备在下一个待焊点压紧工件的时间 休止时间只适用于焊接循环重复进行的场合 3 3焊接循环 1 51 通电焊接必须在电极压力达到满值后进行 否则 可能因压力过低而飞溅 或因压力不一致影响加热 造成焊点强度的波动 电极提起必须在电流全部切断之后 否则 电极工件间将引起火花 甚至烧穿工件 这一点在直流脉冲焊机上尤为重要 3 3焊接循环 2 52 3 3焊接循环 3 为了改善接头的性能 有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环 1 加大预压力以消除厚工件间的间隙 使之紧密贴合 2 用预热脉冲提高金属的塑性 使工件易于紧密贴合 防止飞溅 凸焊时这样做可使多个凸点在通电焊接前与平板均匀接触 以保证各点加热的一致 3 加大锻压力以压实熔核 防止产生裂纹和缩孔 4 用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织 提高接头的力学性能 或在不加大锻压力的条件下 防止裂纹和缩孔 53 为在直流脉冲焊机上 焊接LY12CZ铝合金的复杂焊接循环 细线是增加的加大预压力和缓冷脉冲部分 在铝板厚度不超过2mm时 这两部分都很少使用 图中的电极落下时间是为了电极缓慢下降 不致冲击工件而设置的 但在接触工件后 应迅速提高电极压力 以保证在焊接电流接通前达到满值 参看第二章第四节铝的点焊 t1 t2 t3 t4 FP F 预压时间 焊接时间 锻压滞后时间 休止时间 FW FU t5 t6 t 锻压压力 焊接压力 3 3焊接循环 4 54 3 4点焊工艺和方法 1 双面点焊 单面点焊 55 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 导热性差的一边偏移 偏移的结果将使薄件或导电 导热性好的工件焊透率减小 焊点强度降低 熔核偏移是由两工件产热 散热条件不相同引起的 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 材料不同时 导电 导热性差的材料产热易而散热难 故熔核也偏向这种材料 调整熔核偏移的原则是 增加薄板或导电 导热性好的工件的产热而减少其散热 常用的方法有 3 5 1不同厚度和不同材料的点焊 56 3 5 2不同厚度和不同材料的点焊 1 采用强条件使工件间接触电阻产热的影响增大 电极散热的影响降低 电容储能焊机采用大电流和短的通电时间就能焊接厚度比很大的工件就是明显的例证 2 采用不同接触表面直径的电极在薄件或导电 导热性好的工件一侧采用较小直径 以增加这一侧的电流密度 并减小电极散热的影响 3 采用不同的电极材料薄件或导电 导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金 以减少这一侧的热损失 4 采用工艺垫片在薄件或导电 导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片 厚度为0 2 0 3mm 以减少这一侧的散热 57 3 5 3不同厚度和不同材料的点焊 Z P1 Z Z Z P1 T T 不同材料 1 2 不同板厚 1 2 1 2 58 3 6接头的最小搭接量 c b C点距b边距 59 3 7焊点的最小点距 C压痕 D熔核直径 H熔深 焊透率 h c X100 焊透率应介于20 80 镁合金焊透率至60 钛合金允许至90 60 常用的金属点焊 无论是点焊 缝焊或凸焊 在焊前必须进行工件表面清理 以保证接头质量稳定 清理方法分机械清理和化学清理两种 常用的机械清理方法有喷砂 喷丸 抛光以及用砂布或钢丝刷等 不同的金属和合金 须采用不同的清理方法 3 8 1工件清理 61 3 8 2低碳钢的点焊 低碳钢的含碳量低于0 25 其电阻率适中 需要的焊机功率不大 塑性温度区宽 易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力 碳与微量元素含量低 无高熔点氧化物 一般不产主淬火组织或夹杂物 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 这类钢具有良好的焊接性 其焊接电流 电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围 钢具有良好的焊接性 其焊接电流 电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围 62 3 8 3淬火钢的点焊 由于冷却速度极快 在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏体组织 在应力较大时还会产生裂纹 为了消除淬火组织 改善接头性能 通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法 这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲 第二个为回火热处理脉冲 使用这种方法时应注意两点 1 两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点MS温度以下 2 回火电流脉冲幅值要适当 以避免焊接区的金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火 63 3 8 4镀层钢板的点焊 焊接时的主要问题 1 表层易破坏 失去原有镀层的作用 2 电极易与镀层粘附 缩短电极使用寿命 3 与低碳钢相比 适用的焊接工艺参数范围较窄 易于形成未焊透或飞溅 因而必须精确控制工艺参数 4 镀层金属的熔点通常比低碳钢低 加热时先熔化的镀层金属使两板间的接触面扩大 电流密度减小 因此 焊接电流应比无镀层时大 5 为了将已熔化的镀层金属排挤出接合面 电极压力应比无镀层时高 贴聚氯乙烯塑料面的钢板焊接时 除保证必要的强度外 还应保护贴塑面不被破坏 因此必须采用单面点焊 并采用较短的焊接时间 64 3 8 4 a 镀锌钢板的点焊 镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板 前者的镀层比后者薄 点焊镀锌钢板用的电极 推荐采用2类电极合金 当对焊点外观要求很高时 可以采用1类合金 推荐用锥形电极形状 锥角120o 140o 使用焊钳时 推荐采用端面半径为25 50mm的球面电极 为提高电极使用寿命 也可采用嵌有钨电极头的复合电极 图2一11 以2类电极合金制成的电极体 可以加强钨电极头的散热 65 3 8 4 b 镀铝钢板的点焊 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 m的Al Si合金 含Si6 8 5 可耐640oC高温 第二类以耐腐蚀为主 为纯铝镀层 镀层厚为第一类的2 3倍 点焊这两类镀铝钢板时都可以获得强度良好的焊点 由于镀层的导电 导热性好 因此需要较大的焊接电流 并应采用硬铜合金的球面电极 表2 8为第一类镀铝钢板点焊的焊接条件 对于第二类 由于镀层厚 应采用较大的电流和较低的电极压力 镀铅纲板是在低碳钢板上镀以75 铅和25 锡的铅 锡合金镀层 这种材料价格较贵 较少使用 镀铅钢板点焊的情况较少 所用工艺参数与镀锌钢板相似 66 3 8 5不锈钢的点焊 不锈钢一般分为 奥氏体不锈钢 铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种 由于不锈钢的电阻率高 导热性差 因此与低碳钢相比 可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间 这类材料有较高的高温强度 必须采用较高的电极压力 以防止产生缩孔 裂纹等缺陷 不锈钢的热敏感性强 通常采用较短的焊接时间 强有力的内部和外部水冷却 并且要准确地控制加热时间和焊接电流 以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象 点焊不锈钢的电极推荐用2类或3类电极合金 以满足高电极压力的需要 表2 9为不锈钢点焊焊接条件 马氏体不锈钢由于有淬火倾向 点焊时要求采用较长焊接时间 为消除淬硬组织 最好采用焊后回火的双脉冲点焊 点焊时一般不采用电极的外部水令却 以免因淬火而产生裂纹 67 3 8 6高温合金的点焊 高温合金分为铁基和镍基合金 它们的电阻率和高温强度比不锈钢更大 因而要用较小的焊接电流和较大的电极压力 为了减少高温合金点焊时出现裂纹和胡须等缺陷 还应尽量避免焊点过热 所用电极推荐采用3类电极合金 以减少电极的变形和消耗 表2一10为推荐的高温合金点焊的焊接条件 点焊较厚板件 2mm以上 时 最好在焊接脉冲之后再加缓冷脉冲并施加锻压力 以防止缩孔和裂纹 同时采用球面电极 以利于熔核的压固和散热 68 3 8 7 a 铝合金的点焊 铝合金的应用十分广泛 分为冷作强化和热处理强化两大类 铝合金点焊的焊接性较差 尤其是热处理强化的铝合金 其原因及应采取的工艺措施如下 1 电导率和热导率较高 必须采用较大电流和较短时间 才能做到既有足够的热量形成熔核 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 降低接头的抗腐蚀性 2 塑性温度范围窄 线膨胀系数大 必须采用较大的电极压力 电极随动性好 才能避免熔核凝固时 因过大的内部拉应力而引起的裂纹 对裂纹倾向大的铝合金 如LF6 LY12 LC4等 还必须采用加大锻压力的方法 使熔核凝固时有足够的塑性变形 减少拉应力 以避免裂纹产生 在弯电极难以承受大的顶锻压力时 也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹 对于大厚度的铝合金可以两种方法并用 3 表面易生成氧化膜 焊前必须严格清理 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 凸台和孔不呈园形 使焊点强度降低 清理不均匀则将引起焊点强度不稳定 69 基于上述原因 点焊铝合金应选用具有下列特性的焊机 1 能在短时间内提供大电流 2 电流波形最好有缓升缓降的特点 3 能精确控制工艺参数 且不受电网电压波动影响 4 能提供阶形和马鞍形电极压力 5 机头的惯性和摩擦力小 电极随动性好 3 8 7 b 铝合金的点焊 70 当前国内使用的多为300 600kVA的直流脉冲 三相低频和次级整流焊机 个别的达1000kVA 均具有上述特性 也有采用单相交流焊机的 但仅限于不重要工件 点焊铝合金的电极应采用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的存在 铝合金点焊时 很容易产生电极粘着 电极粘着不仅影响外观质量 还会因电流减小而降低接头强度 为此需经常修整电极 电极每修整一次后可焊的焊点数与焊接条件 被焊金属型号 清理情况 有无电流波形调制 电极材料及其冷却情况等因素有关 通常点焊纯铝为5 10点 点焊LF6 LY12时为25 30点 3 8 7 c 铝合金的点焊 71 防锈铝LF21强度低 延性好 有较好的焊接性 不产生裂纹 通常采用固定不变的电极压力 硬铝 如LY11 LY12 超硬铝 如LC4 LC5 强度高 延性差 极易产生裂纹 必须采用阶形曲线的压力 见本篇总论图10 但对于薄件 采用大的焊接压力或具有缓冷脉冲的双脉冲加热 裂纹也不是不可避免的 采用阶形压力时 锻压力滞后于断电的时刻十分重要 通常是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 导致焊点强度降低和波动 锻压力加得过迟 则熔核冷却结晶时已形成裂纹 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 这是因为电磁气阀动作延迟 或气路不畅通造成锻压力提高缓慢 不提前施加不足以防止裂纹的缘故 3 8 7 d 铝合金的点焊 72 3 8 8铜和铜合金的点焊 铜合金与铝合金相比 电阻率稍高而导热性稍差 所以点焊并无太大困难 厚度小于1 5mm的铜合金 尤其是低电导率的铜合金在生产中用得最广泛 纯铜电导率极高 点焊比较困难 通常需要在电极与工件间加垫片 或使用在电极端头嵌入钨的复合电极 以减少向电极的散热 钨棒直径通常为3 4mm 焊接铜和高电导率的黄铜和青铜时 一般采用1类电极合金做电极 焊接低电导率的黄铜 青铜和铜镍合金时 采用2类电极合金 也可以用嵌有钨的复合电极焊接铜合金 由于钨的导热性差 故可使用小得多的焊接电流 在常用的中等功率的焊机上进行点焊 但钨电极容易和工件粘着 影响工件的外观 表2 13和表2 14为点焊黄铜的焊接条件 73 3 8 9钛合金的点焊 钛合金的强度高 耐腐蚀性强 并有良好的热强性 因而广泛应用于航空航天及化工工业 钛合金的焊接性与不锈钢相似 工艺参数也大致相同 焊前一般不需要特别清理 有氧化膜时可进行酸洗 钛合金的热敏感性强 即使采用较硬规范 晶粒也会严重长大 焊透率可高达90 但对质量无明显影响 其焊接条件可参考表2 15 由于钛合金的高温强度大 电极最好用2类电极合金 球形端面 74 3 8 10铝合金的胶接点焊 胶接点焊与纯点焊相比具有下列优点 1 提高了结构强度 它的静剪切强度为点焊的2倍以上 疲劳强度为点焊的3 5倍 2 密封性好 可以防止焊后阳极化时 酸液残留在搭接缝中引起金属腐蚀 胶接点焊的不足之处是成本比纯点焊高 胶固化时间长 耗电量较大 胶接点焊主要有三种方法 1 先涂胶后点焊 2 先点焊后灌胶 灌胶的方法是用注胶枪将胶液注射到搭接缝中去 3 在搭接的两工件间夹一层固体胶膜 胶膜的宽度和搭接宽度相同 在需要点焊的部位将胶膜冲一个比焊点略大的孔 然后在胶膜有孔的部位点焊 75 3 9凸焊 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 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 因此厚度小于0 25mm的板件更宜于采用点焊 76 3 9 1凸焊与点焊相比具有以下优点 1 在一个焊接循环内可同时焊接多个焊点 不仅生产率高 而且没有分流影响 因此可在窄小的部位上布置焊点而不受点距的限制 2 由于电流密集于凸点 电流密度大 故可用较小的电流进行焊接 并能可靠地形成较小的熔核在点焊时 对应于某一板厚 要形成小于某一尺寸的熔核是很困难的 3 凸点的位置准确 尺寸一致 各点的强度比较均匀 因此对于给定的强度 凸焊焊点的尺寸可以小于点焊 4 由于采用大平面电极 且凸点设置在一个工件上 所以可最大限度地减轻另一工件外露表面上的压痕 同时大平面电极的电流密度小 散热好 电极的磨损要比点焊小得多 因而大大降低了电极的保养和维修费用 5 与点焊相比 工件表面的油 锈 氧化皮 镀层和其它涂层对凸焊的影响较小 但干净的表面仍能获得较稳定的质量 凸焊的不足之处是需要冲制凸点的附加工序 电极比较复杂 由于一次要焊多个焊点 需要使用高电极压力 高机械精度的大功率焊机 由于凸焊有上述多种优点 因而获得了极广泛的应用 77 3 9 2凸焊电极 一 电极材料凸焊电极通常采用2类电极合金制造 因为这类电极合金在电导率 强度 硬度和耐热性等方面具有最好的综合性能 3类电极合金也能满足要求 二 电极设计凸焊电极有三种基本类型 1 点焊用的圆形平头电极 2 大平头棒状电极 3 具有一组局部接触面的电极 即将电极在接触部位加工出凸起接触面 或将较硬的铜合金嵌块用钎焊或紧固方法固定于电极的接触部位 标准点焊电极用于单点凸焊时 为了减轻工件表固压痕 电极接触面直径应不小于凸点直径的两倍 大平头棒状电极用于局部位置的多点凸焊 例如加强垫圈的凸焊 一次可焊4 6点 这种电极的接触面必须足够大 要超过全部凸点的边界 超出量一般应相当于一个凸点的直径 这种电极一般可装在大功率点焊机上 78 3 9 3凸焊模具和夹具 焊接模具用于保持和夹紧工件于适当位置 同时也用作电极 夹具是不导电的辅助定位装置 对于小工件 电极和定位夹具通常是合成一体的 图3 1是凸焊螺栓和螺帽的电极示例 图中绝缘物的作用是阻隔分流 以免烧坏螺纹 弹簧夹的作用是将螺栓固定于上电极中 为防止分流 插入电极的固定销须用非金属材料 其他类型的待焊工件也可用弹簧夹固定在上电极上 在条件许可时还可用真空吸附的方法使工件保持在上电极中 有时也可用一个移动装置将小工件夹住并送入待焊部位 大型凸焊构件需要复杂得多的焊接模具和夹具 以满足定位 夹紧和导电的需要 3弹簧夹 2钢导向销 1绝缘物 79 3 9 4凸焊的工艺特点 凸焊是点焊的一种变型 通常是在两板件之一上冲出凸点 然后进行焊接 由于电流集中 克服了点焊时熔核偏移的缺点 因此凸焊时工件的厚度比可以超过6 1 凸焊时 电极必须随着凸点的被压溃而迅速下降 否则会因失压而产生飞溅 所以应采用电极随动性好的凸焊机 多点凸焊时 如果焊接条件不适当 会引起凸点移位现象 并导致接头强度降低 实验证明 移位是由电流通过时的电磁力引起的 图3一2示两点凸焊时的电磁力方向和撕开后的凸点示意图 图中虚线小圆为焊前的凸点位置 影响凸点移位的电磁力F 与电流I的平方和凸点的高度h成正比 与点距Sd成反比 凸点移动向外偏斜是因次级回路电磁力附加作用的结果 Sd F F 电磁力F方向 撕开后凸点 80 3 9 5凸焊的工艺参数 A 凸焊的主要工艺多数是 电极压力 焊按时间和焊接电流 1 电极压力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溃 并使两工件紧密贴合 电极压力过大会过早地压溃凸点 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 2 焊接时间对于给定的工件材料和厚度 焊接时间由焊接电流和凸点刚度决定 在凸焊低碳钢和低合金钢时 与电极压力和焊接电流相比 焊接时间是次要的 在确定合适的电极压力和焊接电流后 再调节焊接时间 以获得满意的焊点 如想缩短焊接时间 就要相应增大焊接电流 但过份增大焊接电流可能引起金属过热和飞溅 通常凸焊的焊接时间比点焊长 而电流比点焊小 多点凸焊的焊接时间稍长于单点凸焊 以减少因凸点高度不一致而引起各点加热的差异 采用预热电流或电流斜率控制 通过调幅使电流逐渐增大到需要值 可以提高焊点强度的均匀性并减少飞溅 81 3 焊接电流凸焊每一焊点所需电流比点焊同样一个焊点时小 但在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点熔化 推荐的电流应该是在采用合适的电极压力下不致于挤出过多金属的最大电流 对于一定凸点尺寸 挤出的金属量随电流的增加而增加 采用递增的调幅电流可以减小挤出金属 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 但考虑到凸点的公差 工件形状 以及焊机次级回路的阻抗等因素 可能需要做一些调整 凸焊时还应做到被焊两板间的热平衡 否则 在平板未达到焊接温度以前凸点便已熔化 因此焊接同种金属时 应将凸点冲在较厚的工件上 焊接异种金属时 应将凸点冲在电导率较高的工件上 但当在厚板上冲出凸点有困难时 也可在薄板上冲凸点 电极材料也影响两工件上的热平衡 在焊接厚度小于0 5mm的薄板时 为了减少平板一侧的散热 常用钨一铜烧结材料或钨做电极的嵌块 3 9 5凸焊的工艺参数 B 82 3 10凸焊接头 A 一 凸焊接头设计凸焊搭接接头的设计与点焊相似 通常凸焊接头的搭接量比点焊的小 凸点间的间距没有严格限制 当一个工件的表面质量要求较高时 凸点应冲在另一工件上 在工件凸焊螺母 螺栓等紧固件时 凸点的数量必须足以承受设计载荷 d h d d h h 带环形溢出槽 圆锥型 圆球型 83 凸点的作用是将电流和压力局限在工件的特定位置上 其形状和尺寸取决于应用的场合和需要的焊点强度 不同资料所推荐的焊点尺寸往往相差甚远 一般情况下建议采用表3一1所规定的凸点尺寸 与冲有凸点的板厚相比 当平板较薄时采用小凸点 较厚时采用大凸点 为了减少焊接电流 也可以采用比表3一1更小的凸点尺寸 但过小的凸点有可能造成只有凸点熔化而平板不熔化的现象 同时也会缩短加工凸点所用冲头的寿命 凸点形状有圆球型和圆锥型两种 图3 3 后一种可以提高凸点刚度 在电极压力较高时不致于过早压溃 也可以减少因电流密度过大而产生飞溅 但通常多采用圆球型凸点 为防止挤出金属残留在凸点周围而形成板间间隙 有时也采用带环形溢出槽的凸点 多点凸焊时 凸点高度不一致将引起各点电流不平衡 使接头强度不稳定 因此凸点高度误差应不超过 0 12mm 如采用预热电流 则误差可以增大 凸点也可以做成长形的 近似椭圆形 以增加熔核尺寸 提高焊点强度 此时凸点与平板将为线接触 3 10凸点设计 B 84 3 10凸点设计 C 凸焊时 除利用上述几种型式的凸点形成接头外 跟据凸焊工件种类不同还有多种接头型式 螺栓 T型 螺母 棍 管 冲压件 85 3 11常用金属的凸焊 A 低碳钢 86 3 11常用金属的凸焊 B 低碳钢螺帽 87 低碳钢线材 3 11 C 88 3 11常用金属的凸焊 D 镀锌钢板 89 3 11贴塑钢板圆球型凸点凸焊 E 90 3 11贴塑钢板环型凸点凸焊 F d1 d2 h 91 四阻焊机的正确使用与维护保养 92 C点凸焊机各部名称与尺寸 93 C点焊机各部名称与尺寸 94 YR 701D Panasonic 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接调整 95 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 96 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 97 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 98 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 99 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 100 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 101 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 102 YR 701D Panasonic 加压时间 0 99周波 控制箱电源开关 焊接时灯亮电极调整时灭 电流指示灯亮度随电流大小变化 焊接电流设定梯度1 99电流控制范围40 100 电流上升下降时间 0 9周波 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 开开重复 开 关 关 关 单点 焊接加热时间 0 99周波 保持时间 0 99周波 关闭时间 0 99周波 重复焊接单点焊接 调整加压无电流可修正电极 焊接调整 开 焊接 关 加压无电流 103 条件选定 Panasonic Panatech 104 条件选定 Panasonic Panatech 选择条件选定灯亮 条件选定及程序模式下选择焊接条件序号灯亮 条件选定及程序模式下选择启动信号灯亮 启动号显示 焊接条件号显示 程序模式下选择SOL灯亮 条件选定数据设定键 SOL号显示 程序选择键程序数据设定 程序显示 105 条件选定 Panasonic Panatech 数据显示A显示通电周波通电角打点数及故障序号 数据显示B显示焊接电流生产数及运转模式 I1电流1Tsd加压延迟Ts予加压Tu缓升Tw1周期时间Tc冷却时间I2电流2Tw2周期时间Td缓降Th保持To休止 自左至右 加压出力 106 条件选定 Panasonic Panatech 电流上下打点数生产数步进数 故障键发生故障进行重新设定 焊接电源 运转 最大电流完了 准备完了全负载引弧显示点弧焊接电流已临近界限不能再上升时 107 条件选定 Panasonic Panatech 焊接按此键可焊接启动输入ON即显示一系列焊接程序 调整电极调整用 实验执行程序动作但无焊接电流 ON 切 电源 记忆键存储数据设定用面板显示变换为下一项目 数字减少键 数字增加键 108 一 焊接程序的设定 15步程序12次通电 9个脉冲 首先按下程序选择键 1 焊接条件序号选择 按记忆键转下一步 1 F 2 电磁阀S0L序号选择 按记忆键转下一步 1 2 3 加压控制输出选择 按记忆键转下一步 4 初期延迟时间Tsd选择 按记忆键转下一步 0 99 5 初期加压时间Ts选择 按记忆键转下一步 3 99 6 电流上升时间Tu选择 按记忆键转下一步 0 20 7 通电时间Twl选择 按记忆键转下一步 0 99 8 焊接电流 I1选择 按记忆键转下一步 1 5 50 9 冷却时间Tc选择 按记忆键转下一步 0 99 A 通电时间Tw2选择 按记忆键转下一步 0 99 B 焊接电流I2选择 按记忆键转下一步 1 5 50 C 电流下降时间Td选择 按记忆键转下一步 0 20 D 保持时间仆选择 按记忆键转下一步 0 99 E 开放时间To选择 按记忆键转下一步 0 99 F 脉冲数选择 按记忆键转下一步 0 9 4 1 焊接程序的设定 15步程序12次通电 9个脉冲 首先按下程序选择键 说明 通电时间TW1不包括上升时间TU2保持时间Th不包括下降时间Td 109 4 2焊接条件的设定 根据控制箱能存储的四套程序 分别选定焊接条件 1一F 首先按下条件选择键一启动显示器显示 1 确定启动 1 的焊接程序 1 F 设定完毕按记忆键转下一步 确定启动 2 的焊接程序 1 F 设定完毕按记忆键转下一步 确定启动 3 的焊接程序 1 F 设定完毕按记忆键转下一步 确定启动 4 的焊接程序 1 F 设定完毕按记忆键转下一步焊接条件指示灯和焊接条件显示器灭 启动显示器亮 110 4 3监视程序的设定 电流上限值选择 按记忆键转下一步 0 20 电流下限值选择 按记忆键转下一步 0 20 电磁阀S0L序号选择 按记忆键转下一步 1 2 打点数选择 按记忆键转下一步 0 99 生产数选择 按记忆键转下一步 0 9999 步进SO打点数选择 按记忆键转下一步 0 9999 步进S1电流增加率选择 按记忆键转下一步 0 25 步进S1打点数选择 按记忆键转下一步 0 9999 步进S2电流增加率选择 按记忆键转下一步 0 25 步进S2打点数选择 按记忆键转下一步 0 9999 步进S3电流增加率选择 按记忆键转下一步 0 25 步进S3打点数选择 按记忆键转下一步 0 9999 步进S4电流增加率选择 按记忆键转下一步 0 25 步进S4打点数选择 按记忆键转下一步 0 9999 焊接电流增加率选择 按记忆键转下一步 0 25 最大电流选择 按记忆键转下一步 5 50k 变压器圈数比的设定 按记忆键转下一步 显示记忆电流上限 说明 步进SO电流增加率为零 111 4 4焊接启动 焊接条件设定完毕后按下运转键 按下焊接键 踩下脚踏开关 焊接开始 焊接结束后 面板显示下列内容 例 焊接条件显示器 2 电磁阀S0L显示器 1 焊接电流I1 10周波 12000A每隔1秒钟面板上交替显示焊接电流I1 I2 周波数和电流数 112 4 5焊接结果的检查与显示 焊接结束后 按下记忆键显示内容可发生如下变化 1 显示焊接周波数和电流值周波数 10周波电流值 12000A再按记忆键转下步2 显示电流导电角和电流值导电角 75度电流值 12000A再按记忆键转下步3 显示打点数和生产数打点数 12生产数 2345 再按记忆键转下步4 显示现时步进数和剩余打点数 现时步进数 S2 剩余打点数 3423再按记忆键回到1循环显示 113 4 6调整与实验 1 调整 电极的安装 调整与修磨 按下调整开关 数据显示器B显示 CH1 踩下脚踏开关 电磁阀动作持续加压 进行调整 2 试验 根据焊机动作情况 检查所设定的程序 按下试验开关 数据显示器B显示 CH2 踩下脚踏开关 焊机即按设定的程序动作 但无焊接电流 114 4 7注意事项 1 开始作业前 请