无用―大众点焊标准

1、分类号：04815 2004年12月德国大众汽车公司 镀层/无镀层板件电阻点焊之设计、计算与工艺质量保证 VW011 05-1 Konzern 标准 关键词 焊接、点焊、电阻点焊、焊点、板件、钢板、薄钢板本标准英文版翻译准确，如果出现前后不一致，则以德文版为准。使用前请检查本标准的最新版本。机密文件，注意保密。版权所有；未事先得到德国大众集团标准部的书面同意，不得传输或复制本文件中的任何部分。签约方只能够从主管部门获取本标准。目次1. 范围2. 定义.2.1. 点焊2.2. 热影响区2.3. 未受影响的母材2.4. 焊接设计3. 焊接要求3.1. 母材(可焊性3.2. 焊接设计(焊接性3.3.

2、 生产(焊接能力4. 点焊基础4.1最小剪切力F min 4.2. 横向拉力F K 4.3. 剥离力F Schäl4.4. 扭力M t 4.5. 静态和动态应力负载4.6. 工艺质量保证5. 图纸.6. 引用标准前言如需计算例证，请参阅本标准附件1。修订本标准修改采用德国大众VW 011 05-1, 2003-11标准，修改部分如下所示：第1章：修订了“镀层板件的板件厚度比”第3.1节中的图2：增加“初始电流值”，将“电流差”减小到1.2 kA并且更新了引用标准附件1中包括点数计算旧版本1977-05; 1993-12; 2003-05; 2003-06; 2003-11机密文件，注

3、意保密。版权所有；未事先得到德国大众集团标准部的书面同意，不得传输或复制本文件中的任何部分。合同签约方只能够从主管部门获取本标准。1. 范围下述基本规定基于不同焊接机械化水平积累的经验、相关测试结果、工业标准和技术规程(即DVS 规程2902-1, -2, -3。本标准旨在规定静态/动态负载电阻点焊薄钢板结构的设计、计算和加工(以下简称“点焊” 。本标准内容包括：对单面剪切的接头进行电阻点焊(DIN EN ISO4063标准规定的代码为21 ，板件厚度比 3.0 : 1，厚度：0.5-4 mm，以及单点/多点点焊工艺质量保证。在特殊情况下，可采用更高的板件厚度和厚度比，但应征得工程部的同意。根

4、据DIN EN 10139标准规定：薄钢板厚度不得超过3.0 mm。如果采用镀锌板(即符合DIN EN 10142或DIN EN 10292规定的镀锌板 和使用高强度钢或超高强度板件，则需要更大的电极头直径(16 mm或20mm 和更大的电极尾直径。使用这些直径的电极时，熔核距离管屏(Panel wall会更加远，以防焊接法兰倾斜。但是，随着熔核与管屏的距离增大，部件的硬度和强度也随之减小。对点焊的其它规定标准包括：VW 011 052点焊；铝质母材，VW 011 054电阻点焊；三板件焊接(Three-Sheet Joints。对于点焊质量检查，应以PV 6702和PV 6717检测规程中规

5、定的程序为准。2. 定义2.1. 点焊 (Spot welding在电阻点焊过程中，同时采用电阻加热和施加电极压力方式，使部件之间的焊接区温度加热至熔化点。焊接母材的尺寸、形状和位置是由焊接区及其周围产生的加热量的时间和空间相互作用决定的。在电极压力的影响之下，当熔化部分凝固时，工件被焊接在一起。呈核状的焊接接头被称作“焊点”(见图27 ，它将部件连接在一起(见图6 。熔核直径(dL 是熔化材料在焊接平面上的直径，该直径通过微切片测量。2.2. 热影响区 (heat affected zone, HAZ热影响区是指母材仍然保持固态但是由于焊接过程中产生的热能使得母材微观组织已经发生变化的部分。

6、2.3. 未受影响的母材 (Uninfluenced base material未受影响的母材是指施焊过程中产生的热能使得母材微观组织未发生明显变化的部分。 化学成份及稳定性未发生重大变化的点焊用母材(DIN 8528-1视为同类材料，而化学成份及稳定性发生重大变化的点焊用母材视为不同类材料。2.4设计点焊焊接是指通过一个或多个“焊点”或“焊缝”直接将两个或多个部件连接起来的一种焊接方法。焊接部件在图纸上被称为ASSY(焊接装配件 或WGR(焊接组件接头是指利用点焊将部件连接在一起。不同的连接类型是由各种部件之间的设计关系决定的。t1和t2表示单面剪切的点焊接头的板件厚度。为了保证定义前后一致

7、，尤其是为了便于计算，在板件厚度不同的情况下，接头最薄板件厚度和外层最薄板件厚度通常都用t1表示。接头板件最高厚度用t2表示。3. 设计要求为了在生产中获得最高的设计强度，为了实现足够安全的设计目标和最佳的成本质量比率，每项点焊设计必须“合乎焊接”，即：在前期工程设计中，必须考虑点焊设计的尺寸、电极空间要求和工件的使用性。焊接性是由以三种因素决定的： 可焊性(母材 焊接性(设计 焊接能力(生产以上三种标准都有一种相同的前提条件，即：部件的可焊性(见图1 。 图1：根据DIN 8528-1标准规定的点焊焊接的可焊性图示。3.1. 母材(可焊性可焊性是指材料的属性是否适合焊接。也就是说，由于化学成

8、份原因，利用这种材料进行的焊接能否满足相关标准的要求。为了测算初始焊接参数，则建议绘制一份焊接电流范围图(图2：焊接通电时间/焊接电流图 ；该图可以显示恒定电极压力和形状所需要的熔核直径限值；也可以参阅DIN EN ISO 14327标准。 Spatter ：焊渣Weld spot too small:焊点太小焊接初始参数约0.2kA ，低于出现焊渣的限 值。焊接电流I kA图2：焊接电流范围图为于便于测算焊接参数，建议选择焊接通电时间和焊接电流值，以便于根据dLmin 和dPmin 以及dLmax 和dPmax 之间的极限线来计算下列电流差：1.2 kA，带电极头切割装置的电阻点焊设备1.5

9、 kA，不带电极头切割装置的电阻点焊设备。母材化学成份通常能够影响点焊接头的微观组织、硬度、熔核形状和强度。在生产和设计过程中，母材的影响因素越少，母材级别 (见DVS 2902-2 中的一种母材的焊接稳定性应越高。如果是不同材料之间的点焊焊接(尤其是铁素体材料与奥氏体材料之间的焊接 ，则需要检测熔核位置、形状及焊接电流范围。含碳量超过0.25% (最高0.3%的所有钢板都适合采用点焊焊接。在多数情况下，碳当量(CE数值用于确定合金钢和低合金钢板是否适合采用点焊方法(硬化 。根据DVS 2902-2标准规定，初次测算焊接金属的硬度时，应采用下列方程式：CE = C + Mn/6 碳当量CE=C

10、 + Mn/6熔核中的最高硬度HV1图3：与碳当量数值有关的熔核最高硬度图3举例证明碳当量数值与熔核最高硬度的关系。由于合金元素能够影响熔核硬度，所以对于合金钢板需要采用特殊测量方法(如：二次加热、多脉冲焊接等等 。因此，使用合金焊接必须事先征得主管工程部门的同意，并且单独进行检测。建议熔核/热影响区的硬度的增加系数3.5。例证：熔核/热影响区的硬度÷硬度限值=350HV÷100HV=3.5熔核/热影响区的最高硬度不得超过550 HV 0.2 (1。请参阅DVS 2905标准。3.2. 焊接设计(焊接性焊接性对于设计而言至关重要。设计的焊接性主要受母材影响，较少受到生产的影

11、响。也就是说：使用某种母材，部件能否在设计使用条件下保持可操作性.点焊位置必须由设计工程部、生产部和计划部详细规定。如果可能的话，电极接触部件时保持与部件表面垂直，因为如果电极接触部件的角度不同，熔核的直径和椭圆会变得特别小。焊点到垂直法兰的距离的重要标准是：距离载流部件最短距离：A = 2.0 mm，最大半径Ri ，电极尾直径ds 和电极头直径dk 。如需焊点距离公差(焊点空间公差 ，请参阅设计图纸及and DIN ISO 2768-1标准。 如需点焊焊接设计的详细资料，请参阅DVS 2902-3标准。使用一台焊接设备生成的多排焊点的距离不得低于25mm 。如需采用更窄的点焊距离，应采用焊接

12、距离法(welding to gap method。(为了防止后续焊点太小或未熔合，请参阅图9选择焊点布置方法时，应尽可能地保证对所有焊点均衡施加压力(F。如果压力不均衡，则将对焊点的抗振性和抗破碎能力产生负面影响。在多排焊点接缝情况下，焊点布置方法应征得设计工程部、计算部、强度部、计划部和生产部的同意。应避免由于较差的可使用性而导致焊点未焊透情况。(请参阅图8如果点距小于eNeb(表1 ，则不可忽视分流影响。当焊点直径、板厚、电极压力及电极接触面积增加或点距减小时，分流将增大。根据分流大小，必须或多或少地增加焊接电流，以生成相同直径的熔核。流经已存在焊缝上的焊点的电流不对实际焊接区域加热。因

13、此，如果恒定设置数据中点距太小(见图4 ，应从焊缝上的第2个焊点开始，这样熔核直径将更小。 可通过使用可编程和工艺调整控制方法来补偿分流影响。不适宜的点距 适宜的点距 图4：由于点距太小分流受到影响 图5：不同的分流形式图例：a 由于电极接触在薄金属上产生的分流b 由于近距离通过定心销产生的分流该图未显示由下列原因引起的分流形式：c 支架，d 变压器接地线，e 焊接设备由于使用性较差的设计需要特殊形状的电极和电极握臂(图6 ， 因此应避免这种设计。 搭接量(b是焊接法兰接触表面的宽度。接触平面之间必须相互平行且搭接在一起(图7-17 。 b 是极限线之间的最短距离。通常情况下b 2v.图7：单

14、排焊点单剪面点焊缝图 7：双排焊点双剪面点焊缝点距(e是指两个相邻焊点中心的距离(图7-10 ，而点距(eNeb是指在施焊过程中不再忽视分流影响的距离。通常情况下：e eNeb 。 图9：双排补偿单剪面点焊缝 图10：双排补双剪面点焊缝在多排焊缝情况下，焊缝距离(f是指两个相邻焊点中心之间的最短距离(图8-图10 。通常情况下f e 。边距是指焊点中心到接触表面上最近一条限制线之间的距离。(图7-17 。 图11：边距1 图12：边距 2图13：边距3 图14：边距4a = v + FM + TG法兰宽度必须在生产中保持前后一致，这样才能保证a 焊点位置不至于距离薄金属边太近。b 焊接设备(电

15、极头、和电极尾 不会对弯曲板件产生分流影响，且c 板件弯曲半径应该足够小，以提供既直又长的法兰宽度，确保电极能够充分接触表面。 法兰宽度应征得设计工程部、计划部和生产部的同意。如需计划方法，请参阅VW 011 05-1标准，附件1部分。 图15：法兰宽度1 图16：法兰宽度2对于多排焊缝，应根据焊缝距离来增加法兰宽度。法兰宽度分为以下部分：主法兰宽度aF由于主法兰设计特点及其对其它装配件的限制性特点，使得主法兰成为装配中中更具有重要性的法兰。次法兰宽度aA由于设计特点及其必须适应主法兰且不得伸出主法兰外的特点使得次法兰成为装配中重要性相对较低的一种法兰。c 和h(图15和16 考虑了生产过程中

16、点焊设备尺寸、电极空间要求和工件使用性要求(见图19和21 。G 详细规定了最大充许补偿值(图17 。这些数值应征得计划工程部、计划部和生产部的同意。法兰搭接距离是指搭接b 和切线之间的最短距离(图17 。 图17：补偿值g 和法兰搭接距离k.表1: 焊接法兰几何尺寸是由板件厚度(tmin和焊接条件决定的(单位: mm 板厚点距法兰尺寸尺寸间隙法兰宽度法兰尺寸图例：vmin. = 1.25 dL 边距(图13和14 b 2 v 搭接(图13和14 及b a - ri 法兰补偿值(图15 gmax. 搭接量补偿值(图17 kmin. 法兰搭接距离(图17 dK 电极头直径 ds 电极尾直径 FM

17、 = ds/2 + 2 电极尾间隙对于存在不同板件厚度的接头(t1 < t2，参考板件厚度tv 决定焊接参数：tv = 0.8× t1 +0.2× t2公差值应得到设计工程部、计划部和生产部的同意。参加数值列举在括号内。 调整公差T a该公差值是指单个部件生产过程中的调整公差，它必须用于计算中(即±0.5mm ，总公差1mm 。白车身通用公差T R该数值考虑车身结构的通用公差，包括考虑机器人的欠准确度，它必须用于计算中(即0.4mm 。设计公差补偿值T K设计公差补偿值考虑次法兰所需的移动，它必须用于计算中(即2.0mm 。焊接设备公差T V焊接设备公差考虑

18、焊接设备的重复精度，它必须用于计算中(即0.4mm 。总公差T G总公差由上述T a 、T R 、T K 和T V 组成，它必须用于计算中。T G = Ta + TR + TK + TV该方程式可以用于计算法兰宽度a.3.3. 生产(焊接能力必须认真设计以确保焊接能力(与生产相关的焊接性 。必须在工艺状况条件下成功完成焊接计划任务。在设计部件过程中，应考虑下列生产事项： 如果设计要求焊接设备配置大间距长臂，则必须事先在工艺过程中确定焊接设备是否适合于该项任务。(图18 。 图18： 应该避免的电极臂 对于双剪面和多剪面接头，请参阅 VW 011 05-4标准。 如果部件上有扁平的焊点法兰和非常

19、小的点焊距离，则最好采用凸焊方式。 电极外径和电极支架到板件内径的距离最少应达到(2 + 0.5 mm(图19 。其它尺寸应得到主管工程部门同意。 部件设计应尽可能地使用短直刚性臂、电极支架和电极(图18 。 图19：反弹和滑动的电极导致较差的焊接质量 在点焊缝焊接过程中，必须确定好焊接顺序，以防板件之间形成气孔(图20 。不适宜的焊接顺序 适宜的焊接顺序 图20：防止形成气孔的焊接顺序 电极轴应与板件表面垂直(90°±1° (图21：左 。不对称电极头不得用于标准生产中(图21：右 。并且，不得利用电阻点焊进行返工。不适宜 适宜 不适宜 适宜 图21：适宜和不适

20、宜电极接触表面4. 点焊基础根据部件的设计(2.4节 规定，影响部件的应力包括： 剪切力(图22 横向拉力(图23 剥离拉力(图24 扭力(图25如果可能的话，只能对点焊接头施加剪切力，因为采用这种压力方式，每个焊点上施加的最高力能够转移。所以应该避免纯横向拉力、剥离拉力或扭力。4.1最小剪切力F min对于单剪面接头，最小剪切力产生一个弯曲运动(Mb = F× rs，它随着应力的增加(最高达到F min 而增加，而且产生横向拉力F K 。在这个过程中，r s 的设置如下所示： 施加应力后图22：剪切力由于需要对要求进行验证，测试结构的变化，点焊接头计算以最小剪切力F min 为基础

21、；而F min 是根据PV 6702 测试规程(表1 规定的剪切拉伸试验确定的。 根据DVS 2902-3标准规定，F min 计算公式如下：F min. = Fmax ×Rm min. / Rm (单位 kNR m min. = 根据DIN 50124标准确定的母材的最小拉力。(单位：Mpa R m = 未受应力的母材的实际拉力。(单位：MpaF max. = 根据DIN 50124标准剪切力试验确定的最大剪切力。(单位：Mpa4.2. 横向拉伸力F K 由于这个应力，允许加载的横向力F K 仅仅是最小剪切力F min. 的60%，如下列方程所示：该方程符合DVS 2902-3标准

22、 (母材情况，请参阅DIN 1623-1标准 ：FK 0.6 Fmin.图23：横向拉力4.3. 剥离力F Schäl 由于这个应力，允许加载的剥离力F Schäl仅仅是最小剪切力F min. 的20%，如下列方程所示：该方程符合DVS 2902-3表2规定： FSchäl.0.2 Fmin.图24：剥离拉力4.4. 扭力M t为了保证接头持久耐用，至少需要两个焊接点，因为如果只有一个焊点时，可移动扭力M t 太低。因此，应始终避免只有一个焊点的设计。图25：扭力4.5. 静态和动态应力负载原则上, 静态和动态负载的计算方法不同。这里介绍的方程式用于静态负载计划：

23、 下列信息用于检测足够动态压力部件：由于也还没有充分掌握接头设计的影响和计算中的不确定因素，所以接头应经常利用振动试验测试其负载能力。如果板件的厚度已定，则接头的使用寿命由负载压力幅值、R 值和应力种类(图26 决定。这种应力可能是剪力或剥离力。一般情况下，不会出现横向拉力和扭力。通常，不会出现一种单独的应力或纯一种形式。 R = Fu/Fo负载压力幅值= (Fo Fu/2图26：负载压力幅值最好使用单排单剪面接头。由于较低的允许拉力，应避免动态横向拉力、剥离力和扭力。其它信息(包括简单结构部件的计算 包含于DVS 2902-3资料索引中。4.6. 工艺质量保证每个点焊接头的表征是由所有焊点特

24、点及其对生产的影响决定的，该表征将依据质量要求进行评估；采用可测量和可计数的数值来测试。质量经过评估的多点接头的可计数的数值是指“焊点数量”。PV 6702和PV 6717测试规程包含标准生产监督的测试顺序和测试方法，以及验收接头所需的不同评估级别。熔核直径是指熔化且与母材存在不同微观组织的焊接部件之间的交界面(与接头平面垂直 的直径。不同焊接强度所需的熔核直径在图纸中有详细规定。如需允许的最小熔核直径，请参阅表2：交界面上的熔核直径测量，依据PV 6702标准规定的金相检测方法评估熔核焊接缺陷。(宏观组织切片，见图28 。 图例：t L 熔核熔透深度 t s 空隙宽度 T E1,2 压痕深度

25、 t 1,2 板件厚度t r 电极压痕区残留板件的最小厚度图27: 焊点的示意图 图28: 焊点的微切片熔核熔透深度t L熔核熔透深度0.2mm 。如果接头的强度已经得到验证(例如：在抗凿测试中确定点焊剪切直径 ，则熔核熔透深度可以小于0.2mm 。压痕直径d E1, dE2压痕直径d E 是电极引起的压痕直径的平均值。压痕深度T E1, T E2板件厚度t 1, t2板件厚度t 1是指允许的最小尺寸(见表2 ，它是由所需强度决定的。板件厚度t 1, t2的公差在相关尺寸标准中有介绍。间隙尺寸t S板件之间的间隙尺寸最高为参考板件厚度(tV 的20%。为了满足降低噪音和密封整体性要求而采用更小

26、的点距时，则允许的间隙尺寸应得到主管设计工程部的同意。 焊点直径d p如果交界面(图30 出现裂纹，或者如果出现剪切裂纹，则焊点直径是指无粘合带工件交界面中裂纹表面的平均直径。如果出现一条剪切裂纹，则焊点直径是脱离熔核的底面的平均直径；如果出现混合裂纹，则焊点直径是脱离熔核的底面(包括交界面上的裂纹部分 的平均直径(d1，而非d 3！见图29 。由于焊点直径用于调整熔核直径d L (表2 的预定值，所以焊点直径未在图纸中详细说明。 参考数值： d p = 1.15 dL (适用于无镀层和有镀层板件 Symmetrical: 对称 图例：d p : 焊点直径d 1, dp : 焊点直径测量点 d

27、 3: 未测量点Asymmetrical: 不对称Partial: 部分对称图29焊点直径；板件过渡位置出现剪切裂纹的焊接在车间试验过程中，如果焊点脱离板件过渡位置，当母材焊接硬化时可能会形成直径比熔核还要大的孔洞。在确定焊点直径过程中，利用测径规(第二次测试补偿90度 来测量孔洞直径(d1和d 2 ，且平均值由两次测量结果决定。如果无法在两个方向上完成精确测量，则焊点直径应采用较小的直径。 图例：1. 交界面上的裂纹 2. 粘合带图30：焊点直径d p ；交界面上的裂纹焊点直径公差焊点直径小于d pmin 的15%，出现频率5%。 未熔合焊点出现频率0.5%。表2: 通过板件厚度来确定最小熔

28、核/焊点直径和最小剪切力 最低板件厚度 熔核直径 焊点直径 最小剪切力1F min 值为推定值该表适用于折边接头和搭接接头如需DC01，DC03和DC04材料的剪切力，请参阅储如DIN EN 10130 (曾用名St 12, 13, 14之类的标准。应符合焊点数量/位置及最低熔核直径规定。如果有偏离，则需要主管检测部门须发布最新情况。1/4，1/3，1/2和3/4焊点位移会减少负载能力，因此不允许(图30 。 允许的焊点位移位置(b2v 位于搭接边的焊点和切割焊点不得位移。它们有产生“拉链”效应的危险(即焊渣引起的损害 和去除焊渣所需的其它支付。图30：焊点位移不得出现表面焊渣。如果板件之间出现焊渣，则电极焊透深度会迅速增加，这将明显超出允许的焊点尺寸，所以应避免出现焊渣(尤其当OG1表面质量等级要求时 。表面质量等级1(OG1该质量等级是指经过“金属表面精整”的薄金属板件，涂装后不得有看得见的焊痕和杂质。但是，“金属表面精整”不得去除超过10%的板件厚度；焊痕大于10%板件厚度时，必须在“金属表面精整”之前修补伤