点焊工艺基础知识.ppt

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：η=h/δ×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点点焊接接头形式形式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：Fw>0、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：Fw>0、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             为了改善接了改善接头的性能的性能，有有时会将下列各会将下列各项中的一中的一项或多或多项加于基本循加于基本循环：：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿1）加大）加大预压力，以消除厚力，以消除厚焊件之件之间的的间隙，隙，Fpr=1.5-2Fw；；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿2）用）用预热脉冲提高金属达到塑性，使脉冲提高金属达到塑性，使焊件之件之间紧密密贴合，反之合，反之飞溅；凸；凸焊时这样做可以使多个凸点在通做可以使多个凸点在通电前与前与电极平衡接触，以保极平衡接触，以保证各点加各点加热的一致性。

的一致性预热电流流I1=0.25-0.5I￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿3）加大）加大锻压力，以使熔核致密，防止力，以使熔核致密，防止产生裂生裂纹和和缩孔Ff0=2-3Fw；；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿4）用回火或）用回火或缓冷脉冲消除合金冷脉冲消除合金钢的淬火的淬火组织，提，提高接高接头的力学性能的力学性能缓冷或回火冷或回火电流流I3=0.5-0.7I回火时间为1.5-3.0t（（焊接接时间））四、点焊的规范参数1、、焊接接电流流I         焊接接电流流对产热的影响比的影响比电阻和通阻和通电时间大，它是平大，它是平方正比关系，因此是必方正比关系，因此是必须严格控制的重要参数格控制的重要参数￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿当当焊接接电流流较小，小，热源源强度不足，此度不足，此时不能形成熔不能形成熔核，因此，核，因此，焊点的拉剪点的拉剪载荷荷较低且不低且不稳定；定；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿随着随着电流的提高，内部流的提高，内部热源急源急剧增大，熔核尺寸增大，熔核尺寸稳定增加，定增加，焊点的拉剪点的拉剪载荷不断提高；荷不断提高；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿当当电流流过大大时，会引起金属，会引起金属过热和和喷溅，接，接头性能性能反而降低。

反而降低￿ ￿2、通、通电时间￿￿￿￿￿￿焊接接时间对接接头性能的影响与性能的影响与焊接接电流相似￿3、、电极极压力力￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿过小小时，会造成因，会造成因电流密度流密度过大，而引起加大，而引起加热速度速度增大而增大而产生生喷溅；；电极极压力力过大大时将使将使焊接区接区总电阻和阻和电流密度均减小，流密度均减小，焊接散接散热增加，熔核尺寸下降，接增加，熔核尺寸下降，接头性能性能降低￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿为了使了使焊接接热量达到原有水平，保持量达到原有水平，保持焊点点强度不度不变，，在增大在增大电极极压力的同力的同时，，应适当增大适当增大焊接接电流或延流或延长焊接接时间以弥以弥补电阻减小的影响阻减小的影响￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿在确定在确定电极极压力力时，，还必必须考考虑到到备料或装配料或装配质量，量，如果工件已如果工件已经变形，以致形，以致焊接区不能接区不能紧密接触，密接触，则需采用需采用较高的高的电极极压力以克服力以克服这种种变形4、、电极形状及其材料极形状及其材料￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿电极的接触面极的接触面积决定着决定着电流密度和熔核的大小，流密度和熔核的大小，￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿电极材料的极材料的电阻率和阻率和导热性关系着性关系着热量的量的产生和散失。

生和散失￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿电极必极必须有合适的有合适的强度和硬度，不至于在反复加度和硬度，不至于在反复加压过程中程中发生生变形和形和损耗，使接触面耗，使接触面积加大，接加大，接头强度下降￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿电极极头端面尺寸增加，端面尺寸增加，焊接区接区电流密度减小，散流密度减小，散热增增强导致熔核尺寸减小，接致熔核尺寸减小，接头承承载能力降低能力降低￿ ￿      锥台形电极头端面尺寸增大ΔD<15%D，水冷端距离：低碳钢点焊h≥3mm，铝合金h≥4mm5、、焊件表面状况件表面状况￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿焊件表面上件表面上带有氧化物、有氧化物、铁锈或其他或其他杂质等不均匀覆等不均匀覆层时，会因接触，会因接触电阻的不一致，各个阻的不一致，各个焊点点产生的生的热量就会大小不一致，引起量就会大小不一致，引起焊接接质量的波量的波动￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿所以所以焊前前彻底清理待底清理待焊表面是表面是获得得优质焊接接接接头的必的必备条件6、、焊接参数接参数间相互关系及相互关系及选择￿￿￿￿￿￿￿￿（1）焊接电流与焊接时间的配合￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿电阻点焊时，为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间和焊接电流在一定范围内可以互为补充，总热量既可通过调节电流也可通过调节焊接时间来改变。

但传热情况与时间有关￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿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（硬规范）焊接；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿也可以采用小电流和长时间——弱条件（软规范）焊接￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿ 在生产中选用强条件还是弱条件要取决于金属的性质、厚度和所用焊接电源的功率硬规范特点： 加热不平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性高，焊点强度稳定性差； 温度场分布不平稳，塑性区小，，接头缩孔、裂纹倾向大； 有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向大； 设备容量大，设备价格高； 焊点压痕小，接头变形小，表面质量高； 电极磨损小，生产效率高 适用于铝合金、A不锈钢、低碳钢及不等厚板材的焊接 软规范特点： 加热平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性低，焊点强度稳定性好； 温度场分布平稳，塑性区宽，压力作用下接头缩孔、裂纹倾向小，但易变形； 有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向小； 设备容量小，控制精度不高，设备价格便宜； 焊点压痕深，接头变形达，表面质量差； 电极磨损快，生产效率低，能耗大 适用于低合金钢、可淬硬钢、耐热合金及钛合金等焊接 （2）焊接电流与电极压力的配合焊接过程中不产生喷溅为主要原则。

五、点焊时的分流影响分流的因素：（1）焊点距：连续点焊时，点距愈小，板材愈厚，分流愈大；（2）焊接顺序：已焊点分布在两侧时，分流大；（3）焊件表面状态：表面清理不良，接触电阻Rc+2Rew增大，导致焊接区总电阻R增大，分路电阻相对减小，使分流增大4）电极与工件非焊接区相接触；（5）焊接装配不良或装配过紧；对焊接质量的危害： A、 使通过焊接区的有效电流减小，焊点强度降低（加热不足，熔核直径降低） B、导致电极与工件接触部的局部（偏向分流方向的部位）产生大电流密度，烧坏电极或工件表面 消除和减少分流的措施：（1）选择合理的焊点距：保证强度的前提下尽量加大焊点距；（2）使结构设计合理；（3）严格清理焊件表面；（4）对开敞性差的焊件，采用专用电极和电极握杆；（5）连续点焊时，适当提高焊接电流：对不锈钢和耐热合金增大5-10%，铝合金增大10-20%；（6）单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形，调幅电流对上焊件的预热作用使分路电阻提高，分流减小，改善了初期表面喷溅点焊时的熔核偏移      在焊接不同厚度或不同材料时，因薄板或导热性好的材料，吸热少，而散热快，导致熔核偏向厚板或导热差的材料的现象称为熔核偏移。

六、特殊情况点焊工艺1、不等厚度及不同材料的点焊 偏移产生的原因： 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、导热性好的工件的焊透率减小，焊点强度降低 熔核偏移是由两工件产热和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：A、采用硬规范：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B、采用不同的电极：在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径的电极，以增加这一侧的电流密度、并减小电极散热的影响；薄件或导电、导热性能好的工件一侧采用导热性能较差的铜合金，以减少这一侧的热损失C、在薄件上附加工艺垫片：在薄件或导电、导热性能好的工件一侧垫一块由导热性能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D、进行凸焊或环焊2、微型件的点焊       微型件点焊的温度场 ：微型件几何尺寸小，加热过程中，析热少散热强，焊接区温度场分布为沿焊件厚度方向温度梯度小，贴合面与焊件表面温度趋于接近，在贴合面上难以形成集中加热效果。

      微型件点焊技术要点 ：（1）焊接电流波形应脉冲幅值大而通电时间极小，可采用半波点焊、电容放电点焊等；（2）接头形式除熔化连接，也可固相连接；（3）采用平行间隙焊  一种可直接焊接漆包线引出接点的平行间隙焊新技术： 电容贮能点焊机输出的脉冲电流Io流经二个电极尖端的接触部分，产生电火花，使一部分绝缘漆被烧除，其余部分熔化自动向外侧退缩，使金属裸露出来；在焊接压力和电阻热的作用下，被焊工件间的接触电阻小于SW焊头尖端的接触电阻，大量电阻I2转而流入裸露的金属线和基底，实现焊接，同时，仅有一少量电流I1成为分流这就实现了用同一电流脉冲完成除漆和焊接焊接技术要点：1)SW焊头的设计和制造至关重要：采用烧结材料作电极，尖端外形为笔尖形，两个电极尖端的接触是不变的线接触2) SW焊头对焊接参数的设置，双其他电阻焊要求更加精细同时，应优化脉冲幅度（电压）、脉冲宽度（时间）、焊接压力等焊接参数 要求用烧结材料作电极，尖端外形为笔尖形 减振钢板，指在两层金属板材之间夹一层减振胶的钢板，例如厚度1.45mm的日本NKK钢厂和宝钢生产的减振钢板，其组成为钢板（0.7mm）/热可塑非导电型减振胶层（0.05mm）/钢板（0.7mm）。

3、减振钢板的点焊  用导电板构成副导电回路，点焊时先使焊机输出电流I2从工件1的上表面通过导电板流到工件2的下表面，I2产生的电阻热使导电区域的减振胶熔化，待焊处已熔化的减振胶在电极压力的作用下被挤出，导致焊接主回路I1导通，焊接区形成熔核，这就是第1个焊点焊接技术要点：1) 副导电回路的导电状况影响到点焊过程是否稳定，其中主要因素有回路长度和导电截面大小，因此调整导电板尺寸和位置非常重要，有时可用2个副导电回路（板两端各1个）2) 使用球面电极能更好的挤出焊接区的减振胶，有利于保证点焊质量稳定3) 减振钢板点焊电流比相同厚度普通低碳钢大15％～30％，且其恒流控制精度应不低于±3％导电型减振钢板价格较贵，但可以按常规点焊工艺焊接七、常用金属材料的点焊七、常用金属材料的点焊1、金属点、金属点焊时的的焊接性接性￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿评定金属定金属电阻阻焊是是焊接性的主要依据如接性的主要依据如下：下：（（1）材料的）材料的导电性和性和导热性性（（2）材料的高温）材料的高温强度度￿￿￿￿（（3）材料的塑性温度范）材料的塑性温度范围￿￿￿￿（（4）材料）材料对热循循环的敏感性的敏感性￿￿￿￿（（5）熔点高、）熔点高、线膨膨胀系数大、易形成致密氧化膜的系数大、易形成致密氧化膜的金属，其金属，其焊接性也比接性也比较差。

差 点焊过程是在热-机械联合作用下进行，其焊接性一般比熔焊工艺条件下焊接性好2、点焊过程应注意的问题：A、在重要结构上，同时进行点焊的焊件数目尽量不要超过两件因为焊件数目增加，造成电流的分流严重，致使焊点的强度不稳定当焊件的板厚之比在1：3范围之内时，能够成功地实现点焊；B、焊点的布置受分流和变形条件的限制当焊件厚度增大时，允许的最小节距和从焊点中心到焊件边缘（或阻碍焊件变形的构件）的距离都相应增大  在通用焊机及简单夹具上点焊时应注意：    A、点焊时伸入焊机回路内的铁磁体焊件或夹具的断面积应尽可能的小，并且在焊接过程中不能剧烈地变化因为回路内的铁磁体能使回路阻抗增大，造成焊接电流减小    B、尽可能采用具有强烈水冷的通用电极进行焊接    C、焊点与焊件边缘不应太小；焊点不应布置在难以进行形变的部位3、低碳钢点焊（1）焊接性分析低碳钢电阻率适中,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，一般不产生淬火组织或夹杂物；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 （2）推荐参数（3）技术要点A、焊前冷轧板表面可不清理，热轧板应去掉氧化皮、锈；B、采用硬规范焊接，以提高生产效率；C、焊厚板（δ>3mm）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δ<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、与普通钢板相比，需更大的焊接电流和电极压力，约提高1/3以上；B、电极材料选用CrZrCu或弥散强化铜，或镶钨复合电极，电极两次修磨间的焊点数应仅为低碳钢的1/10-1/20；C、从提高焊接质量出发，可采用凸焊并配合缓升或直流焊接波形；D、镀锌钢板焊接时应该采取有效的通风装置，因为ZnO烟尘有害人体健康 点焊镀铅钢板时所用的焊接工艺参数和镀锌钢板相似 谢谢。