点焊工艺基础知识

3.点焊工艺,一、点焊缝代号,d-熔核直径e-点距n-焊点数量,二、点焊接头设计,点焊通常采用搭接接头和折边接头接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。在设计点焊结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便地抵达工件的焊接部位。同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。,边距的最小值取决于被焊金属的种类，厚度和焊接条件。对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时可取较小值。,搭接量是边距的两倍，推荐的最小搭接量：,点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率，表面清洁度，以及熔核的直径有关，推荐的最小点距：,装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，通常为0.1-2mm。单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积，为了保证接头强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也应符合要求，焊透率的表达式为：=h/100%。两板上的焊透率只允许介于30-70%之间。镁合金的最大焊透率只允许至60%。而钛合金则允许至90%。焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的15%，如果两工件厚度比大于2:1，或在不易接近的部位施焊，以及在工件一侧使用平头电极时，压痕深度可增大到20-25%。,点焊排数一般不多于3,点焊接头形式,三、点焊的焊前清理,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、抛光以及用纱布或钢丝刷等。不同材料采用不同清洗方法，参见P25表1-5.,点焊和凸焊的焊接循环由“预压”、“通电”、“维持”、“休止”4个基本阶段组成。,三、点焊的焊接循环,1、预压阶段特点：Fw0、I=0；作用：克服构件刚性，获得低而均匀的接触电阻，以保证焊接过程中获得重复性好的电流密度；对厚板或刚度大的冲压零件，可在此期间先加大预压力，再回复到焊接时的电极压力，使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率，或通过预热电流以达上述目的。,2、通电加热阶段特点：Fw=c、I=Iw；作用：焊件加热熔化形成熔核；焊接电流可基本不变，亦可逐渐上升或阶段上升。此阶段是焊接循环中的关键。,点焊和凸焊过程中通电加热必须是在电极压力达到满值且稳定后进行的。否则可能因压力过低，接触电阻太大而引起强烈飞溅，或因压力前后不一致，影响加热，造成焊点强度的波动,电阻点焊熔核形成过程,3、维持阶段特点：Fw0、I=0；作用：熔核体积小，夹持在水冷电极间，冷速高，如无外力维持，将产生三向拉应力，极易产生缩孔、裂纹等缺陷；对厚板、铝合金、高温合金等零件，还需增加顶锻力来防止缩孔、裂纹；此外，加热后缓冷电流可降低凝固速度，也可防止缩孔、裂纹，对焊接易淬硬的材料时，应加回火电流以改善金相组织。,4、休止阶段特点：Fw=0、I=0；作用：恢复到起始状态所必须的工艺时间；,电极提起也必须在电流全部切断之后，否则电极与焊件之间会引起火花，甚至烧穿工件,为了改善接头的性能，有时会将下列各项中的一项或多项加于基本循环：1）加大预压力，以消除厚焊件之间的间隙，Fpr=1.5-2Fw；2）用预热脉冲提高金属达到塑性，使焊件之间紧密贴合，反之飞溅；凸焊时这样做可以使多个凸点在通电前与电极平衡接触，以保证各点加热的一致性。预热电流I1=0.25-0.5I。3）加大锻压力，以使熔核致密，防止产生裂纹和缩孔。Ff0=2-3Fw；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。缓冷或回火电流I3=0.5-0.7I。回火时间为1.5-3.0t（焊接时间）,四、点焊的规范参数,1、焊接电流I焊接电流对产热的影响比电阻和通电时间大，它是平方正比关系，因此是必须严格控制的重要参数。当焊接电流较小，热源强度不足，此时不能形成熔核，因此，焊点的拉剪载荷较低且不稳定；随着电流的提高，内部热源急剧增大，熔核尺寸稳定增加，焊点的拉剪载荷不断提高；当电流过大时，会引起金属过热和喷溅，接头性能反而降低。,2、通电时间焊接时间对接头性能的影响与焊接电流相似。,3、电极压力过小时，会造成因电流密度过大，而引起加热速度增大而产生喷溅；电极压力过大时将使焊接区总电阻和电流密度均减小，焊接散热增加，熔核尺寸下降，接头性能降低。为了使焊接热量达到原有水平，保持焊点强度不变，在增大电极压力的同时，应适当增大焊接电流或延长焊接时间以弥补电阻减小的影响。在确定电极压力时，还必须考虑到备料或装配质量，如果工件已经变形，以致焊接区不能紧密接触，则需采用较高的电极压力以克服这种变形。,4、电极形状及其材料电极的接触面积决定着电流密度和熔核的大小，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失。电极必须有合适的强度和硬度，不至于在反复加压过程中发生变形和损耗，使接触面积加大，接头强度下降。电极头端面尺寸增加，焊接区电流密度减小，散热增强导致熔核尺寸减小，接头承载能力降低。,锥台形电极头端面尺寸增大D3mm）时建议采用带锻压力的压力曲线，带预热电流脉冲或断续通电的多脉冲点焊方式，选用三相低频焊机焊接等；D、低碳钢属铁磁性材料，当焊件尺寸大时应考虑分段调整焊接参数，以弥补因焊件伸入焊接回路过多而引起的焊接电流减弱；,4、可淬硬钢的点焊,这类钢焊接时易产生硬脆的马氏体组织，在应力较大时会产生裂纹，缩孔和缩松。焊接技术要点：（1）在保证熔核直径条件下，焊接电流脉冲值应选择偏小，电极压力选择较大（为同板厚低碳钢的1.5-1.7倍）；（2）采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法，（第一个电流脉冲为焊接脉冲，第二个为回火处理脉冲）。使用时注意两点：A、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；B、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。,25CrMnSiA焊接条件,30CrMnSiA焊接条件,5、铝合金的点焊（1）焊接性分析A、电导率和热导率较高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。B、塑性温度范围窄、线膨胀系数大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，因过大的内容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。C、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，凸台和孔不呈圆形），使焊点强度降低。清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。,（2）对点焊机要求：A、能在短时间内提供大电流；B、电流波形最好有缓升缓降的特点；C、能精确控制工艺参数，且不受电网电压波动影响；D、能提供价形和马鞍形电极压力；E、机头的惯性和摩擦力小，电极随动性好。,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，个别的达到1000KVA，。也有采用单相交流焊机的，但仅限于不重要工件。,（3）焊接技术要点A、焊前必须进行表面化学清洗，并规定焊前存放时间；B、电极一般选用CdCu合金，推荐用球面形并经常清理，电极冷却应良好，以利于压固熔核和散热；C、采用硬规范，电流为同板厚低碳钢的4-5倍；D、除板厚1.2mm的冷作强化铝合金可用工频交流点焊，板厚较大的强化铝合金和所有热处理强化铝合金一律推荐用直流冲击波、三相低频和直流焊机点焊；E、焊接循环采用缓升、缓降的焊接电流，可起预热和缓冷的作用，同时具备阶梯形或马鞍形压力变化曲线，可提供较高的锻压力。,直流脉冲点焊机上焊接铝合金的焊接条件,6、镀锌钢板的点焊（1）镀层钢板点焊时的主要问题：A、表面镀层破坏失去原有的镀层的保护租用。B、电极易于镀层粘附，缩短电极使用寿命。C、与低碳钢相比，适用的焊接工艺参数比较窄，易于形成未焊透或飞溅，因而必须精确控制工艺参数。D、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，焊接电流应该比无镀层时大。E、为了将已经熔化的镀层金属排挤出接合面，电极压力应该比无镀层时高。,（2）焊接技术要点A