焊接知识要点幻灯片

1、1,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,2,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

2、接4*5周波，冷却1周波,3,两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（2030）%，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,4,实际上焊接产生的热量主要消耗于两部分： Q=Q1+Q2 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

3、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REW R总=2Rw+Rc+2Rew,5,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

4、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。 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,6,点焊质量的一般要求 焊点

5、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,7,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,8,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,9,图片3,焊点强度 漏焊

6、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,10,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4,11,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,12,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

7、求,13,图片7,焊点外观 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,焊点的中心有孔洞,14,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,15,图片9,焊点外观 焊渣的缺陷（PA PF PP,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,16,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

8、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,17,焊点质量要求,基本要求 焊点直径要求,18,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,19,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

9、，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,20,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

10、度： “2”或PS：外观很好，允许轻微压痕，禁止其它缺陷 “2 2”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,21,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

11、个合格点的两个点,22,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,23,焊点缺陷,焊点强度缺陷是指：焊点虚焊

12、、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,24,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,25,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

13、 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,26,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,27,28,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

14、点颜色就会发白。 电极帽的修磨频次大约在500650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,29,30,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

15、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,31,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

16、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q 1降到q 2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q 3）时，则由于热功率不足无法达到焊接温度Tw，无法焊接,32,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

17、接一定厚度的工件，焊机功率必须足够大,33,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,34,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

18、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

19、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,35,2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出最大工作压力（2050）%； 设计行程余量超出工作行程 8mm以上，通常为（820）mm。 气缸设计气源：手工焊钳（68）bars，机器人、多点焊机焊钳：（812） bars； 3次级电缆。连接焊接变压器次级和钳臂或电极座的导电电缆。分为以下三类： 双芯低阻抗水冷电缆。用于手工焊钳及机器人焊钳，由于减小了次级回 路面积，电缆阻抗

20、及能耗降低。近年来使用较多； 单芯水冷电缆。用于手工焊钳、多点焊机及机器人焊钳； 单芯无水冷电缆。用于多点焊机焊钳,36,4. 焊钳 ：多分为C型、X型焊钳，其主要区别是 形焊钳：电极直线运动 X型焊钳： 电极沿焊接平面作圆弧运动。 5焊接变压器。其功能是降低电压，给次级回路提供足够的焊接电流。 图为焊接变压器原理图 6功率开关可控硅 电阻焊机的功率开关，经历了从采用电磁式开关、引燃管（阴极射线管），到采用可控硅的发展过程。采用可控硅功率开关，可显著减少耗电，降低关断功率，简化控制回路，可靠性明显提高。可控硅规格可通过计算变压器初级电流，查对可控硅的负载曲线来选取,37,7断路器热磁保护开关

21、电阻焊机最新采用的热磁保护开关，具有以下保护功能： 急停保护功能； 瞬间过流磁保护功能； 热保护功能； 8焊接控制器 9气路系统 10冷却水系统 对电阻焊机各部件冷却水流量要求 变压器： 6 L/min； 可控硅： 4 L/min； 焊钳： 6 L/min； 焊接电缆： 4 L/min。 冷却水进口压力最小3.5 bars，进、出口压差约 0.5bars,38,MAG焊： MAG焊和MIG焊的区别 目前神龙公司使用的是80%Ar + 20% 混合气体保护焊，具有以下特点： 电弧燃烧稳定，飞溅小，容易获得喷射过渡形式； 由于加入了一定量的 ，使电弧保护气氛具有一定的氧化性，电弧挺度和穿透性增强，克服了用纯 Ar 作为保护气焊接时，所产生的电弧漂移、液体金属粘稠及表面张力较大等问题，使焊缝蘑菇形熔深有所改善； 焊缝机械性能，特别是冲击韧性提高； 电弧辐射强度降低； 由于使用富氩气体，成本较高。 供气装置是由:气瓶、预热器、干燥器、减压阀和流量计等部件组成。 气体保护焊工艺参数 焊丝直径和电源极性的选择,39,2焊接电流的选择 焊接电流必须与焊丝直径相适应，以保证焊接过程的稳定性。在增大焊接电流的同时，应相应提高电弧电压，以改善焊缝成形。但电压也不能过高，否