钣金焊接工艺

焊接工艺原理 2007 8 11 基于生产系统的瓶颈分析与突破技巧 目录 1 点焊机原理2 设备的外型结构3 设备的内部结构4 设备的冷却系统5 设备的压力系统6 设备的控制系统7 焊接的过程8 焊接过程力学分析9 设备的焊接条件 2020 4 6 10 焊接初期的接触电阻11 焊接系数 焊接材料电阻与电阻率12 消除焊点内应力软化组织13 电极的要求14 电极的结构15 电极的修磨16 影响焊接品质的其它因素17 螺钉的焊接 支脚的焊接18 焊接强度19 互动 提问学习 点焊原理 2020 4 6 1 电阻焊是用电极对被焊接物施加一定压力同时通电 利用电极间接触电阻产生焦耳热量熔化金属形成一个熔核 其周围为塑性状态 然后在压力作用下熔核结晶 形成焊点 2 点焊时产生的热量由下式决定 Q 0 24I2Rt式中 Q 产生的热量 J I 焊接电流 A R 电极间电阻 欧姆 t 焊接时间 s 0 24焊接系数 材料不同而不同 设备的外型结构 2020 4 6 设备内部为焊接变压器 2020 4 6 可控硅导通角调节电压 内置冷却铜水管 通过可变电压改变电流的目的 适应了不同的焊接要求 设备的冷却系统 2020 4 6 冷却水管 冷却水管 内置变压器冷却 电极内部冷却 电极内部冷却 快速的焊接 使电极端部产生的热量如果没有及时的散发出去就造成了电极端部软化 焊接压力不足 电极与熔池粘贴在一起 电极要不断的修磨加快了电极的消耗 最终产生假焊脱焊 所以要一定的水压 使单位截面的流量能及时把热量带走 设备的压力系统 2020 4 6 稳定平衡的压力 能使电极快速准确的压在母材上平衡了材料熔化后产生的电磁力及金属熔化后产生的膨胀力 使高温的金属不至于飞溅 同时压力还能使冷却的金属产生良好的致密性和熔接性 形成焊点 所以压力系统上加装了空气水份过滤 空气油化 使得气缸工作顺畅润滑性好 压力平衡储气灌 空气过滤 除水分 空气带上油 2020 4 6 设备控制系统 控制系统还可以使用 单片机及PLC进行可编程控制 焊接的过程 2020 4 6 2 第二次放电 两个母材温度上升在压力的作用下达到熔合的状态 第一次放电 锌层的气化 3 两个母材温度下降 可使用三次放电减缓温度的快速降低 达到牢固状态 电极压下 焊接过程力学分析 2020 4 6 A B两处 因电极不对中或由于电极修磨不对称飞溅易从这里产生 焊接过程力学分析 2020 4 6 电极在气缸的推下 1 电极在气缸的推动下压着被焊的材料并有一定的压力 2 电流通过金属熔化并在电场的带动下产生胀力 3 又由于熔池周边是塑性变形产生的力只能轴向推动电极 4 当锌层气化后熔池产生的力只要大于电极压力就产生飞溅 5 飞溅越多熔池焊料减少 同时由于熔池的胀力大于电极压力冷却后的熔池金属致密性也不好 6 最终造成 飞溅金属往外飞使熔池金属填料减少 冷却后的焊点致密性不好 焊接强度不足 7 又由于熔池冷却过程中的热量是往四周扩散焊点中心易形成缩孔 压力的保持能防止焊点中心形成缩孔 8 电极压力应略大于熔池产生的电场力及胀力之和 设备的焊接条件 参数 电压 电力系统在多台焊机同时工作对焊机的供电电压平稳性 电流 I U R 指的是焊接电流通过焊件的大小 防止出现分流的现象 水压 水压是衡量冷却系统的重要指标 使电极在短时间焊接完成后 通过冷却循环水把电极余留下来的热量带走 气压 气压是电极 焊件之间产生良好接触的必要条件 也是熔池冷却后产生良好焊点的条件 焊接时间 焊接时间长 单位体积产生热量多 焊机本身的功率P IU 2020 4 6 焊接初期的接触电阻 2020 4 6 接触电阻存于焊接初期时间短暂 由两方面原因形成 1 工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层 会使电流遭到较大阻碍 过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通 2 在表面十分洁净的条件下 由于表面的微观不平度 使工件只能在粗糙表面的局部形成接触点 在接触点处形成电流线的收拢 由于电流通路的缩小而增加了接触处的电阻 电极与工件间的电阻 由于铜合金的电阻率和硬度一般比工件低 因此对熔核形成的影响小 我们较少考虑它的影响 基于上面的原因 提倡使用一次焊接电流使脏物气化 焊接系数 焊接材料电阻与电阻率 2020 4 6 当工件和电极一定时 工件的电阻取决于它的电阻率 电阻率高的金属其导电性差 如不锈钢 电阻率低的金属其导电性好 如铝合金 点焊不锈钢时产热易而散热难 点焊铝合金时产热难而散热易 点焊时 前者可用较小电流 几千安培 而后者就必须用很大电流 几万安培 电阻率不仅取决与金属种类 还与金属的热处理状态 加工方式及温度有关 焊接系数 点焊的初期所产生的热量还没来得及形成熔池部分的热量就损失了 电阻率越低焊接初期损失的热量越多 焊接系数就小 一般碳钢的焊接系数为0 24 消除焊点内应力软化组织 2020 4 6 由于材料电阻率低 冷却速度快 形成的焊点熔核淬硬 熔核内部存在内应力 受外力的作用下易引发内部应力的释放 淬硬的熔核在受瞬时冲击力时也易断裂 基于上面的原因 采用第三次放电使熔池冷却速度放缓 防止内部冷却不均匀产生应力 软化熔池组织 电极的要求 电极是保证点焊质量的重要零件它主要的功能有 向工件传导电流 压力 迅速导散焊接区的热量 基于电极材料的上述功能 就要求制造电极的材料有足够的电导率 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 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 制造电极可以通过铜合金冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求 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 广泛地用于点焊低碳钢 低合金钢 不锈钢以及镀层钢等 2020 4 6 电极的结构 为了充分的散热 电极与电极座做成下面的结构 2020 4 6 材料要求 铜合金冷作变形和热处理 电极的修磨 我们知道 单位体积母材的熔化与电极接触面有关及电极修磨后的光洁度 形状尺寸有关 2020 4 6 通过上面对比我们应把电极修磨成第3种形式 磨完后表面用纱布抛光 影响焊接品质的其它因素 电极使用的材料 电极的形状尺寸锌层的厚度及成分焊件的厚度及成分焊件表面的杂物及表面无变质变形等 2020 4