电阻焊讲课讲稿.ppt

材料科学与工程学院压力焊电阻焊材料科学与工程学院压力焊 是利用电流流经工件接触面积邻近区域产生是利用电流流经工件接触面积邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，同时对焊的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，同时对焊接处加压完成焊接的一种方法。接处加压完成焊接的一种方法。可分点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊、闪光对可分点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊、闪光对焊等。体共同特点是电阻加热，在压力下焊合。焊等。体共同特点是电阻加热，在压力下焊合。物理本质是利用焊接区本身电阻热和大量塑物理本质是利用焊接区本身电阻热和大量塑性变形能量使两个分离表面原子之间接近到晶格性变形能量使两个分离表面原子之间接近到晶格距离形成金属键，在接触面上产生共同晶粒而得距离形成金属键，在接触面上产生共同晶粒而得到焊点、焊缝或对接接头。到焊点、焊缝或对接接头。质量稳定、生产率高、易于机械化自动化。质量稳定、生产率高、易于机械化自动化。电阻焊及分类电阻焊及分类2材料科学与工程学院压力焊电阻焊的优点电阻焊的优点（1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单。属与空气隔绝，冶金过程简单。（2）加热时间短，热量集中，故）加热时间短，热量集中，故HAZ小，变形小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理工序。工序。（3）不需要填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊）不需要填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊接材料，焊接成本低。接材料，焊接成本低。（4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改）操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。善了劳动条件。（5）生产率高，且无噪声及有害气体，大批量）生产率高，且无噪声及有害气体，大批量生产中，可和其它制造工序一起编到组装线上。生产中，可和其它制造工序一起编到组装线上。但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。3材料科学与工程学院压力焊（1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查，量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查，还有靠各种监控技术来保证。还有靠各种监控技术来保证。（2）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在两板熔核周围形成夹角，致使接头的量，且因在两板熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。抗拉强度和疲劳强度均较低。（3)设备功率大，机械化、自动化程度较高，设备功率大，机械化、自动化程度较高，使设备成本较高、雄修较困难，并且常用的大功使设备成本较高、雄修较困难，并且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的正常一遥行。率单相交流焊机不利于电网的正常一遥行。电阻焊的缺点电阻焊的缺点4材料科学与工程学院压力焊汽车制造业汽车制造业电阻焊的应用电阻焊的应用（1）点焊：主要用于车身总成、地板、车门、）点焊：主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等的焊接。侧围、后围、前桥和小零部件等的焊接。（2）多点焊：用于车身底板、载货车车厢、车）多点焊：用于车身底板、载货车车厢、车门、发动机罩盖和行李箱盖等的焊接。门、发动机罩盖和行李箱盖等的焊接。（3）凸焊及滚凸焊：用于车身零部件、减振器）凸焊及滚凸焊：用于车身零部件、减振器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等的焊接。阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等的焊接。（4）缝焊：用于车身顶盖雨檐、减振器封头、）缝焊：用于车身顶盖雨檐、减振器封头、燃油箱、消声器和机油盘等的焊接。燃油箱、消声器和机油盘等的焊接。（5）对焊：用于钢圈、进排气阀杆、刀具等的）对焊：用于钢圈、进排气阀杆、刀具等的焊接。焊接。5材料科学与工程学院压力焊 是将焊件装配成搭接接头，压紧在两电极之是将焊件装配成搭接接头，压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊方法。适用于搭接厚度小于方法。适用于搭接厚度小于3mm的冲压、轧制薄的冲压、轧制薄板的非密封性连接。也可焊板的非密封性连接。也可焊6mm以上，但综合经以上，但综合经济指标不如熔焊。济指标不如熔焊。1 1、大电流、短时间、加压状态下完成焊接，、大电流、短时间、加压状态下完成焊接，热量集中，焊接变形小，生产率高，成本低。热量集中，焊接变形小，生产率高，成本低。2 2、不用填充材料，适用性强。、不用填充材料，适用性强。3 3、操作简单，易于机械化化自动化。、操作简单，易于机械化化自动化。4 4、工件依靠尺寸不大的熔核连接，其焊缝质、工件依靠尺寸不大的熔核连接，其焊缝质量受熔核尺寸、组织及分布的影响。量受熔核尺寸、组织及分布的影响。第一章第一章 电阻点焊电阻点焊6材料科学与工程学院压力焊1 1 点焊基本原理点焊基本原理 一、点焊接头的形成一、点焊接头的形成 用两柱状电极压紧后施加压力用两柱状电极压紧后施加压力通电通电接接触面发生点状熔化（熔核）触面发生点状熔化（熔核）断电断电一半熔化一半熔化晶粒表面为晶核开始结晶，在压力下完成一个晶粒表面为晶核开始结晶，在压力下完成一个焊点的过程。焊点的过程。通常晶核以柱通常晶核以柱状晶形式生长，相状晶形式生长，相互接触时获得金属互接触时获得金属键结合，接合面消键结合，接合面消失，得到柱状晶生失，得到柱状晶生长充分的焊点。长充分的焊点。7材料科学与工程学院压力焊 纯金属（如镍、钼等）和结晶温度区间窄的纯金属（如镍、钼等）和结晶温度区间窄的合金（碳钢、合金钢、钛合金等），熔核为柱状合金（碳钢、合金钢、钛合金等），熔核为柱状组织；铝合金等熔核为组织；铝合金等熔核为“柱状等轴柱状等轴”组织，而组织，而熔核凝固组织完全是等轴组织的情况极为罕见。熔核凝固组织完全是等轴组织的情况极为罕见。如图是如图是LY12CZ铝合金枝晶束的形貌。铝合金枝晶束的形貌。8材料科学与工程学院压力焊 二、电焊热源及加热特点二、电焊热源及加热特点 （一）点焊热源（一）点焊热源 是电流通过焊接区产生的电阻热，根据焦耳是电流通过焊接区产生的电阻热，根据焦耳定律总的热量为：定律总的热量为：式中分别是：式中分别是：i焊接电流瞬时值；焊接电流瞬时值；rc焊件接触电阻的动态电阻值；焊件接触电阻的动态电阻值；rew电极与焊件之间电阻；电极与焊件之间电阻；rw焊件内部动态电阻，均是时间的函数。焊件内部动态电阻，均是时间的函数。rcrw rew9材料科学与工程学院压力焊 （二）电流对点焊加热的影响（二）电流对点焊加热的影响 1 1、调节焊接电流有效值大小及波形特征使内、调节焊接电流有效值大小及波形特征使内部热源的吸热量显著变化，影响加热过程部热源的吸热量显著变化，影响加热过程。如焊如焊接低碳钢薄板使用工频不如脉冲电流。接低碳钢薄板使用工频不如脉冲电流。2、焊接电流在焊件内部电阻上所形成的电流、焊接电流在焊件内部电阻上所形成的电流场分布特征，将使焊接区各处加热强度不均匀，场分布特征，将使焊接区各处加热强度不均匀，影响点焊加热过程。影响点焊加热过程。（1）电流线在贴合面产生集中收缩，产生集中）电流线在贴合面产生集中收缩，产生集中加热效果；加热效果；（2）贴合面边缘电流密度出现峰值，先出现塑）贴合面边缘电流密度出现峰值，先出现塑性连接区，保证熔核正常生长。性连接区，保证熔核正常生长。（3）为不均匀加热的过程，产生不均匀的温度）为不均匀加热的过程，产生不均匀的温度场。改变电流波形、电极形状，可加以控制。场。改变电流波形、电极形状，可加以控制。10材料科学与工程学院压力焊 三、电阻对加热的影响三、电阻对加热的影响 1 1、接触电阻、接触电阻 研究表明，接触电阻析出热量约占内部热源研究表明，接触电阻析出热量约占内部热源的的5 51010，且与焊件的材质、表面状态（清理，且与焊件的材质、表面状态（清理方法、表面粗糙度等）、电极压力及温度有关。方法、表面粗糙度等）、电极压力及温度有关。为避免粘损、初期喷射等，在焊厚钢板、铝合金为避免粘损、初期喷射等，在焊厚钢板、铝合金等有时可采用马鞍形压力变化曲线。厚钢板预热等有时可采用马鞍形压力变化曲线。厚钢板预热电流脉冲、调幅电流波形可厚的和马鞍形压力变电流脉冲、调幅电流波形可厚的和马鞍形压力变化曲线相同功效。接触电阻析热占比例不大，并化曲线相同功效。接触电阻析热占比例不大，并很快降低、消失，但对初期温度场、扩大接触面很快降低、消失，但对初期温度场、扩大接触面积、促进电流分布的均匀化有重要作用。接触电积、促进电流分布的均匀化有重要作用。接触电阻和焊接件接触电阻有如小关系：阻和焊接件接触电阻有如小关系：钢钢Rew(1/2)Rc；铝合金铝合金Rew(1/25)Rc 11材料科学与工程学院压力焊2、焊件内部电阻、焊件内部电阻内部电阻是焊接区金属本身所具有的电阻，内部电阻是焊接区金属本身所具有的电阻，2Rw的析出热量占总热量的的析出热量占总热量的9095。该区体。该区体积比电极接触面为底圆柱体大，且：积比电极接触面为底圆柱体大，且：影响影响2Rw的因素有：的因素有：材料的热物理性质（电阻材料的热物理性质（电阻率）、力学性能（压溃强率）、力学性能（压溃强度）、焊接参数及其特征度）、焊接参数及其特征（电极压力及规范）和焊（电极压力及规范）和焊件厚度等。不同材料动态件厚度等。不同材料动态电阻相差很大。电阻相差很大。焊接时间焊接时间总电阻总电阻低碳钢不锈钢铝及其合金12材料科学与工程学院压力焊 （四）点焊的热平衡（四）点焊的热平衡 1 1、焊接区总的热量、焊接区总的热量 Q=Q1+Q2+Q3+Q4 Q1熔化金属形成熔核的热量；熔化金属形成熔核的热量；Q2通过电极传热损失的热量；通过电极传热损失的热量；Q3通过焊件传热损失的热量；通过焊件传热损失的热量；Q4对流、辐射散失到空气中的热量。对流、辐射散失到空气中的热量。Q4Q2Q1Q3点焊热平衡组成点焊热平衡组成 Q Q 的大小取决于焊的大小取决于焊接参数和金属的热物理接参数和金属的热物理性质。实际生产中往往性质。实际生产中往往利用控制利用控制 Q Q2 2 来获得合来获得合适的温度场。适的温度场。13材料科学与工程学院压力焊 是析热和散热综合结是析热和散热综合结果，点焊终了时最高温度果，点焊终了时最高温度总是处于焊接区中心，超总是处于焊接区中心，超过被焊金属熔点部分别形过被焊金属熔点部分别形成熔核，核内部分超过熔成熔核，核内部分超过熔点点200300K。由于。由于Q2和和Q3强烈作用，离开熔核边强烈作用，离开熔核边界温度降低很快。导热性界温度降低很快。导热性较差或硬规范时，温度梯较差或硬规范时，温度梯度很大，反之亦然。度很大，反之亦然。温度分布温度分布 OT rz 2、焊接区温度分布、焊接区温度分布14材料科学与工程学院压力焊一、点焊特点及分类一、点焊特点及分类1、特点、特点（1）焊件间靠尺寸不大的熔核进行连接，熔）焊件间靠尺寸不大的熔核进行连接，熔核应均匀、对称分布在两焊件的贴合面上；核应均匀、对称分布在两焊件的贴合面上；（2）具有大电流、短时间、压力状态下进行）具有大电流、短时间、压力状态下进行焊接的工艺特点焊接的工艺特点（3）是热机械）是热机械(力力)联合作用的焊接过程联合作用的焊接过程。2、分类、分类按供电方式分单面、双面和间接点焊等；按供电方式分单面、双面和间接点焊等；按一次形成焊点数分单点、双点和多点；按一次形成焊点数分单点、双点和多点；按电流波形分工频、电容储能、冲击波等。按电流波形分工频、电容储能、冲击波等。2 2 点焊工艺点焊工艺15材料科学与工程学院压力焊点点 焊焊 方方 式式16材料科学与工程学院压力焊1）双面单点焊）双面单点焊所有的通用焊机均采用这个所有的通用焊机均采用这个方案。从焊件两侧馈电，适用于小型零件和大型方案。从焊件两侧馈电，适用于小型零件和大型零件周边各焊点的焊接。零件周边各焊点的焊接。2）单面单点焊）单面单点焊当零件的一侧电极可达性很当零件的一侧电极可达性很差或零件较大、二次回路过长时，可采用这个方差或零件较大、二次回路过长时，可采用这个方案。从焊件单侧馈电，需考虑另一侧加铜垫以减案。从焊件单侧馈电，需考虑另一侧加铜垫以减小分流并作为反作用力支点。小分流并作为反作用力支点。3）单面双点焊）单面双点焊从一侧馈电时尽可能同时焊从一侧馈电时尽可能同时焊两点以提高生产率。单面馈电往往存在无效分流两点以提高生产率。单面馈电往往存在无效分流现象浪费电能，点距过小时将无法焊接。现象浪费电能，点距过小时将无法焊接。不同点焊方法的特点不同点焊方法的特点17材料科学与工程学院压力焊4）双面双点焊）双面双点焊采用推挽式馈电方式，使分采用推挽式馈电方式，使分流和上下板不均匀加热现象大为改善，而且焊点流和上下板不均匀加热现象大为改善，而且焊点可布置在任意位置。其唯一不足之处是须制作二可布置在任意位置。其唯一不足之处是须制作二个变压器，分别置于焊件两侧，这种方案亦称推个变压器，分别置于焊件两侧，这种方案亦称推挽式点焊。两变压器的通电需按极性进行。挽式点焊。两变压器的通电需按极性进行。5）多点焊）多点焊当零件上焊点数较多，大规模生当零件上焊点数较多，大规模生产时，常采用多点焊方案以提高生产率。多点焊产时，常采用多点焊方案以提高生产率。多点焊机均为专用设备，大部分采用单侧馈电方式，目机均为专用设备，大部分采用单侧馈电方式，目前一般采用一组变压器同时焊二或四点。一台多前一般采用一组变压器同时焊二或四点。一台多点焊机可由多个变压器组成。可采用同时加压同点焊机可由多个变压器组成。可采用同时加压同时通电、同时加压分组通电和分组加压分组通电时通电、同时加压分组通电和分组加压分组通电三种方案。可根据生产率、电网容量来选择合适三种方案。可根据生产率、电网容量来选择合适方案。方案。18材料科学与工程学院压力焊 3 3、点焊分流、点焊分流 由于电极由铜制成，铜的导热性能好。所以由于电极由铜制成，铜的导热性能好。所以电极和工件一般不会焊在一起。电极和工件一般不会焊在一起。焊接第二点时，一焊接第二点时，一部分电流会流经旁边已部分电流会流经旁边已焊好的焊点，这称为点焊好的焊点，这称为点焊分流现象。分流会使焊分流现象。分流会使实际的焊接电流减小，实际的焊接电流减小，影响焊接质量。两个焊影响焊接质量。两个焊点之间保持一定的距离点之间保持一定的距离可以减弱分流现象。可以减弱分流现象。19材料科学与工程学院压力焊 二、点焊接头设计二、点焊接头设计 通常采用搭接接头或折边接头。接头可由两通常采用搭接接头或折边接头。接头可由两个或两个以上等厚度或不等厚度、相同材料或不个或两个以上等厚度或不等厚度、相同材料或不同材料组成，焊点可单点或多点。同材料组成，焊点可单点或多点。1、主要尺寸确定方法、主要尺寸确定方法 1）熔核直径）熔核直径 2）焊透率）焊透率 3）压痕深度）压痕深度 4）点距）点距 5）边距）边距eb点焊接头形式点焊接头形式20材料科学与工程学院压力焊点点 焊焊 接接 头头 形形 式式21材料科学与工程学院压力焊22材料科学与工程学院压力焊23材料科学与工程学院压力焊 2 2、焊点布置的合理性、焊点布置的合理性 多点点焊时，其排列多为单排，也可多排。多点点焊时，其排列多为单排，也可多排。单排接头中焊点受切应力及偏心力引起拉应力，单排接头中焊点受切应力及偏心力引起拉应力，多排时，拉应力较小。研究表明，多于多排时，拉应力较小。研究表明，多于3 3 排并不排并不能再增加承载力。另外单排达不到母材强度，能再增加承载力。另外单排达不到母材强度，3 3排交错排法最好，能达到等强。排交错排法最好，能达到等强。点焊接头疲劳强度很低，增加焊点无效。点焊接头疲劳强度很低，增加焊点无效。焊点强度通常用每点切力及正压力评定，正焊点强度通常用每点切力及正压力评定，正压力与切力之比称塑（延）性比，其数值越大越压力与切力之比称塑（延）性比，其数值越大越好，其与材质关系密切。如钢焊件一般随含碳量好，其与材质关系密切。如钢焊件一般随含碳量增加而塑性降低，应按受理及所选材料合理选择增加而塑性降低，应按受理及所选材料合理选择塑（延）性比。塑（延）性比。强度计算见表强度计算见表1-41-4。24材料科学与工程学院压力焊 3 3、点焊结构、点焊结构 电极是否方便地达到焊接位置，对质量和生产电极是否方便地达到焊接位置，对质量和生产率有较大影响。率有较大影响。专用电极和专用电极握杆专用电极和专用电极握杆 可分为：可分为：敞开式（上下敞开式（上下可达）、半开可达）、半开式（仅上或下式（仅上或下可达）、封闭可达）、封闭式（上下均受式（上下均受阻）须专用电阻）须专用电极。极。25材料科学与工程学院压力焊 4 4、焊前表面清理、焊前表面清理 无论是点焊、缝焊或凸焊，在焊前必须进行无论是点焊、缝焊或凸焊，在焊前必须进行工件表面清理，以保证接头质量稳定。工件表面清理，以保证接头质量稳定。清理方法分机械清理和化学清理两种。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、抛光以常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用砂布或钢丝刷等；化学清理采用不同溶液。及用砂布或钢丝刷等；化学清理采用不同溶液。如铝合金的氧化膜主要用化学方法去除，在如铝合金的氧化膜主要用化学方法去除，在碱溶液中去油和冲洗后，将工件放进正磷酸溶液碱溶液中去油和冲洗后，将工件放进正磷酸溶液中腐蚀。为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔中腐蚀。为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔隙，在腐蚀的同时进行钝化处理。镁合金化学清隙，在腐蚀的同时进行钝化处理。镁合金化学清理后在铬酐溶液中钝化。这样处理后会在表面形理后在铬酐溶液中钝化。这样处理后会在表面形成薄而致密的氧化膜，具有稳定的电气性能，可成薄而致密的氧化膜，具有稳定的电气性能，可以保持以保持1010昼夜或更长时间，性能仍几乎不变。昼夜或更长时间，性能仍几乎不变。26材料科学与工程学院压力焊 5 5、点焊的工艺参数、点焊的工艺参数1 1）焊接热循环（如图）焊接热循环（如图）27材料科学与工程学院压力焊28材料科学与工程学院压力焊点焊过程由预压、焊接、维持和休止四个基点焊过程由预压、焊接、维持和休止四个基本程序组成焊接循环，必要时可增附加程序，其本程序组成焊接循环，必要时可增附加程序，其基本参数为电流和电极力随时间变化的规律。基本参数为电流和电极力随时间变化的规律。a）预压）预压（F0，I=0）这个阶段包括电极压这个阶段包括电极压力的上升和恒定两部分。为保证在通电时电极压力的上升和恒定两部分。为保证在通电时电极压力恒定，预压时间必须保证，尤其当需连续点焊力恒定，预压时间必须保证，尤其当需连续点焊时，须充分考虑焊机运动机构动作所需时间，不时，须充分考虑焊机运动机构动作所需时间，不能无限缩短。能无限缩短。目的是建立稳定电流通道，保证焊接过程获得目的是建立稳定电流通道，保证焊接过程获得重复性好的电流密度。对厚板或刚度大的冲压零重复性好的电流密度。对厚板或刚度大的冲压零件，可先加大预压力，再回到焊接时的电极力，件，可先加大预压力，再回到焊接时的电极力，使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率。使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率。29材料科学与工程学院压力焊b）焊接）焊接（F=F，I=I）此阶段是焊件加热此阶段是焊件加热熔化形成熔核阶段。焊接电流可基本不变（指有熔化形成熔核阶段。焊接电流可基本不变（指有效值），亦可为渐升或阶跃上升。此期间焊件焊效值），亦可为渐升或阶跃上升。此期间焊件焊接区温度分布经历复杂的变化后趋向稳定。起初接区温度分布经历复杂的变化后趋向稳定。起初输入热量大于散失热量，温度上升，形成高温塑输入热量大于散失热量，温度上升，形成高温塑性状态的连接区，并使中心与大气隔绝，保证随性状态的连接区，并使中心与大气隔绝，保证随后熔化的金属不氧化，而后在中心部位首先出现后熔化的金属不氧化，而后在中心部位首先出现熔化区。随着加热的进行熔化区扩大，而其外围熔化区。随着加热的进行熔化区扩大，而其外围的塑性壳（金相试片上呈环状故称塑性环）亦向的塑性壳（金相试片上呈环状故称塑性环）亦向外扩大，最后当输入热量与散失热量平衡时达到外扩大，最后当输入热量与散失热量平衡时达到稳定状态。当焊接参数适当时，可获得尺寸波动稳定状态。当焊接参数适当时，可获得尺寸波动小于小于15%的熔化核心。的熔化核心。30材料科学与工程学院压力焊 c c）维持）维持（F0，I=0）此阶段不再输入热此阶段不再输入热量，熔核快速散热、冷却结晶。其结晶过程遵循量，熔核快速散热、冷却结晶。其结晶过程遵循凝固理论。由于熔核体积小，且夹持在水冷电极凝固理论。由于熔核体积小，且夹持在水冷电极间，冷却速度甚高，一般在几周内凝固结束。由间，冷却速度甚高，一般在几周内凝固结束。由于液态金属处于封闭的塑性壳内，如无外力，冷于液态金属处于封闭的塑性壳内，如无外力，冷却收缩时将产生三维拉应力，极易产生缩孔、裂却收缩时将产生三维拉应力，极易产生缩孔、裂纹等缺陷，故在冷却时必须保持足够的电极压力纹等缺陷，故在冷却时必须保持足够的电极压力来压缩熔核体积，补偿收缩。对厚板、铝合金和来压缩熔核体积，补偿收缩。对厚板、铝合金和高温合金等希望增加顶锻力防止缩孔、裂纹。高温合金等希望增加顶锻力防止缩孔、裂纹。d d）休止）休止（F0，I=0）此阶段仅在焊接淬此阶段仅在焊接淬硬钢时采用，当焊接电流结束，熔核完全凝固且硬钢时采用，当焊接电流结束，熔核完全凝固且冷却到完成马氏体转变之后再插入，其目的是改冷却到完成马氏体转变之后再插入，其目的是改善金相组织。善金相组织。31材料科学与工程学院压力焊2）点焊工艺参数）点焊工艺参数a）焊接电流）焊接电流流经焊接回路的电流电流。点焊时一股在数流经焊接回路的电流电流。点焊时一股在数万安培（万安培（A）以内。最重要的点焊参数。）以内。最重要的点焊参数。AB段段曲线的陡峭段。由于电流小，使热源曲线的陡峭段。由于电流小，使热源强度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小，抗剪强度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小，抗剪载荷低且不稳定。载荷低且不稳定。BC段段随电流增加，随电流增加，发热量急增，熔核尺寸稳发热量急增，熔核尺寸稳定增大，拉剪裁荷不断提定增大，拉剪裁荷不断提高。临近高。临近C点区域，板间点区域，板间翘离限制熔核直径扩大，翘离限制熔核直径扩大，拉剪载荷变化不大。拉剪载荷变化不大。32材料科学与工程学院压力焊C点以后点以后由于电流过大，加热过于强烈，由于电流过大，加热过于强烈，引起金属过热、喷溅、压痕过深等缺陷，接头性引起金属过热、喷溅、压痕过深等缺陷，接头性能反而下降。能反而下降。图中还表明，焊件愈厚图中还表明，焊件愈厚DC段愈陡峭，即焊接段愈陡峭，即焊接电流的变化对焊点拉剪裁荷的影响愈敏感。电流的变化对焊点拉剪裁荷的影响愈敏感。实际生产中，由于电网电实际生产中，由于电网电压的波动，多台阻焊机同时通压的波动，多台阻焊机同时通电焊接的相互干扰，分流及磁电焊接的相互干扰，分流及磁性焊件伸入二次回路等原因，性焊件伸入二次回路等原因，均可导致焊接电流的变化，有均可导致焊接电流的变化，有时变化率还相当大。解决办法时变化率还相当大。解决办法是采用恒流控制。是采用恒流控制。33材料科学与工程学院压力焊 b b）焊接时间）焊接时间 电阻焊时的每一个焊接循环中，自焊接电流电阻焊时的每一个焊接循环中，自焊接电流接通到停止的持续时间，称焊接通电时间，简称接通到停止的持续时间，称焊接通电时间，简称焊接时间。应注意：焊接时间。应注意：C 点以后曲线并不立即下降，因为熔核尺寸点以后曲线并不立即下降，因为熔核尺寸已饱和，但塑性还可有已饱和，但塑性还可有一定扩大，加之热源加一定扩大，加之热源加热速率缓和，一般不产热速率缓和，一般不产生喷溅；焊接时间对塑生喷溅；焊接时间对塑性影响较大，尤其是动性影响较大，尤其是动载荷工件，时间长将带载荷工件，时间长将带来不利影响。来不利影响。34材料科学与工程学院压力焊 c c）电极压力）电极压力 电阻焊时，通过电极施加在焊件上的压力，电阻焊时，通过电极施加在焊件上的压力，一般要数千牛顿（一般要数千牛顿（N N）。）。一般认为，在增大电一般认为，在增大电极压力的同时，适当加大极压力的同时，适当加大焊接电流或焊接时间，以焊接电流或焊接时间，以维持焊接区加热的程度不维持焊接区加热的程度不变。同时由于压力增大，变。同时由于压力增大，可消除焊件装配间隙、刚可消除焊件装配间隙、刚性不均等因素引起的焊接性不均等因素引起的焊接区所受压力波动对焊点强区所受压力波动对焊点强度的不利影响。度的不利影响。35材料科学与工程学院压力焊d）电极头端面尺寸电极头端面尺寸D或或R电极头是指点焊时与焊件表面相接触的电极电极头是指点焊时与焊件表面相接触的电极端头部分。其中端头部分。其中D为锥台形电极头端面直径，为锥台形电极头端面直径，R为球形面电极头球面直径，为球形面电极头球面直径，h为水冷端距离。为水冷端距离。电极头端面尺寸增大时，接触面积增大、电电极头端面尺寸增大时，接触面积增大、电流密度减小、散热效果增强，均使焊接区加热程流密度减小、散热效果增强，均使焊接区加热程度减弱，熔核尺寸减小，使焊点承载能力降低。度减弱，熔核尺寸减小，使焊点承载能力降低。36材料科学与工程学院压力焊 三、常用金属材料点焊三、常用金属材料点焊 （一）金属材料的点焊焊接性（一）金属材料的点焊焊接性 焊接性相对衡量金属材料在一定焊接工艺条焊接性相对衡量金属材料在一定焊接工艺条件下，获得优质接头的难易程度的尺度。件下，获得优质接头的难易程度的尺度。（1 1）导电性和导热性）导电性和导热性 电阻率小而热导率大电阻率小而热导率大焊接性较差。焊接性较差。（2 2）高温塑性及塑性温度范围）高温塑性及塑性温度范围 高温（高温（0.50.7Tm）屈服强度大的材料，点焊时塑性变形困）屈服强度大的材料，点焊时塑性变形困难、易喷溅，要选用热硬性好的电极和能提供大难、易喷溅，要选用热硬性好的电极和能提供大压力的设备。塑性温度区间较窄（如铝合金），压力的设备。塑性温度区间较窄（如铝合金），对点焊规范参数的波动非常敏感，对设备及其控对点焊规范参数的波动非常敏感，对设备及其控制装置提出较高的要求。因此焊接性较差。制装置提出较高的要求。因此焊接性较差。37材料科学与工程学院压力焊 （3 3）材料对热循环的敏感性）材料对热循环的敏感性 由于点焊热循由于点焊热循环的作用，接头中出现某些焊接缺陷（淬硬组织环的作用，接头中出现某些焊接缺陷（淬硬组织及冷裂纹、热裂纹、软化及冷裂纹、热裂纹、软化）使接头承载能力）使接头承载能力降低，故易生成与热循环相关的焊接缺陷的材料降低，故易生成与热循环相关的焊接缺陷的材料其焊接性较差。其焊接性较差。（4 4）熔点高、线胀系数大、硬度高的金属材）熔点高、线胀系数大、硬度高的金属材料焊接性一般也较差。料焊接性一般也较差。点焊焊接性38材料科学与工程学院压力焊常用金属材料的热物理性质常用金属材料的热物理性质39材料科学与工程学院压力焊 （二）低碳钢的点焊（二）低碳钢的点焊 低碳钢低碳钢 C0.25。电阻率适中，需要焊机功。电阻率适中，需要焊机功率不大；塑性温度区宽，易于获得所需塑性变形而率不大；塑性温度区宽，易于获得所需塑性变形而不必使用很大电极压力；碳与微量元素含量低，无不必使用很大电极压力；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；结晶温度区高熔点氧化物，一般不产生淬火组织；结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小，故开裂倾向小。间窄、高温强度低、热膨胀系数小，故开裂倾向小。所以焊接性良好，其焊接电流、电极压力和通电时所以焊接性良好，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。间等工艺参数具有较大的调节范围。F08接头接头金相组织金相组织40材料科学与工程学院压力焊 （二）可淬硬钢点焊（二）可淬硬钢点焊 由于冷却速度极快，在点焊淬火钢时必然产由于冷却速度极快，在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏体组织，在应力较大时还会产生裂生硬脆的马氏体组织，在应力较大时还会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法 。这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲，第这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲，第二个为回火热处理脉冲。应注意：二个为回火热处理脉冲。应注意：1 1）两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点）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冷却到马氏体转变点MsMs温度以下；温度以下；2 2）回火电流脉冲幅值要适当，以避免焊接区）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。的金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。41材料科学与工程学院压力焊65Mn65Mn点焊接头高应力区断口形貌点焊接头高应力区断口形貌a)脆性断口（回火不当）脆性断口（回火不当）b)韧性断口（回火适当）韧性断口（回火适当）42材料科学与工程学院压力焊 （三）不锈钢的点焊（三）不锈钢的点焊 一般可分奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢一般可分奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢 3 3种。由于电阻率高、导热性差，因此与低碳钢相种。由于电阻率高、导热性差，因此与低碳钢相比，可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。比，可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。这类材料有较高高温强度，必须采用较高的电极这类材料有较高高温强度，必须采用较高的电极压力，以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢的压力，以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢的热敏感性强，通常采用较短的焊接时间，强有力热敏感性强，通常采用较短的焊接时间，强有力的内部和外部水冷却，并且要准确地控制加热时的内部和外部水冷却，并且要准确地控制加热时间和焊接电流，以防止热影响区晶粒长大和出现间和焊接电流，以防止热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。晶间腐蚀现象。马氏体不锈钢由于有淬火倾向，点焊时要求马氏体不锈钢由于有淬火倾向，点焊时要求采用较长焊接时间。为消除淬硬组织，最好采用采用较长焊接时间。为消除淬硬组织，最好采用焊后回火的双脉冲点焊时一般不采用电极的外部焊后回火的双脉冲点焊时一般不采用电极的外部水冷却，以免因淬火而产生裂纹。水冷却，以免因淬火而产生裂纹。43材料科学与工程学院压力焊奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体不锈钢焊接奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体不锈钢焊接性良好，尤其是电阻率为低碳钢的性良好，尤其是电阻率为低碳钢的56倍，导热倍，导热率低为低碳钢的率低为低碳钢的1/3以及不存在淬硬倾向和不带以及不存在淬硬倾向和不带磁性（含有铁素体时有磁性），因此无需特殊的磁性（含有铁素体时有磁性），因此无需特殊的工艺措施，采用普通交流点焊机、简单焊接循环工艺措施，采用普通交流点焊机、简单焊接循环即可获得满意质量。即可获得满意质量。技术要点：技术要点：1）酸洗、砂布打磨或粘轮抛光等焊前清理；）酸洗、砂布打磨或粘轮抛光等焊前清理；2）硬规范、强烈内、外水冷，提高生产率；）硬规范、强烈内、外水冷，提高生产率；3）板厚大于）板厚大于3mm时，采用多脉冲焊接电流以时，采用多脉冲焊接电流以改善电极工作状况，脉冲较低碳钢要短切稀。改善电极工作状况，脉冲较低碳钢要短切稀。不锈钢的点焊44材料科学与工程学院压力焊电阻焊机电阻焊机 Cr17Cr17点焊接头金相组织点焊接头金相组织 电阻焊电极电阻焊电极 电阻焊系列焊机电阻焊系列焊机 45材料科学与工程学院压力焊（四）镀层钢板的点焊（四）镀层钢板的点焊焊接时的主要问题：焊接时的主要问题：1)表层易破坏，失去原有镀层的作用。表层易破坏，失去原有镀层的作用。2)电极易与镀层粘附，缩短电极使用寿命。电极易与镀层粘附，缩短电极使用寿命。3)与低碳钢比，适用工艺参数范围较窄，易于与低碳钢比，适用工艺参数范围较窄，易于形成未焊透或喷溅，因而必须精确控制工艺参数。形成未焊透或喷溅，因而必须精确控制工艺参数。4)镀层金属的熔点通常比低碳钢低，加热时先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，焊接电流应比无镀层时大。减小。因此，焊接电流应比无镀层时大。5)为了将已熔化的镀层金属排挤出接合面，电为了将已熔化的镀层金属排挤出接合面，电极压力应比无镀层时高。极压力应比无镀层时高。46材料科学与工程学院压力焊1、镀锌钢板的点焊、镀锌钢板的点焊镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板，前者的镀层比后者薄。板，前者的镀层比后者薄。点焊镀锌钢板用的电极，推荐采用锥形电极点焊镀锌钢板用的电极，推荐采用锥形电极形状，锥角形状，锥角120140。使用焊钳时，推荐采用。使用焊钳时，推荐采用端面半径为端面半径为2550mm的球面电极。的球面电极。为提高电极使用寿命，也可采用嵌有钨电极为提高电极使用寿命，也可采用嵌有钨电极头的复合电极，并加强钨电极头的散热。头的复合电极，并加强钨电极头的散热。镀锌钢板点焊时应采取有效的通风装置，因镀锌钢板点焊时应采取有效的通风装置，因为为ZnO烟尘有害于人体健康。烟尘有害于人体健康。47材料科学与工程学院压力焊2、镀铝钢板的点焊、镀铝钢板的点焊镀铝钢板分为两类，第一类以耐热为主，表镀铝钢板分为两类，第一类以耐热为主，表面镀有一层厚面镀有一层厚2025um的的Al-Si合金合金w(Si)68.5)，可耐，可耐640高温。第二类以耐蚀为主，为高温。第二类以耐蚀为主，为纯铝镀层、镀层厚为第一类的纯铝镀层、镀层厚为第一类的23倍。点焊这两倍。点焊这两类镀铝钢板时都可以获得强度良好的焊点。类镀铝钢板时都可以获得强度良好的焊点。由于镀层的导电、导热性好，因此需要较大由于镀层的导电、导热性好，因此需要较大的焊接电流和较低的电极压力。并应采用硬铜合的焊接电流和较低的电极压力。并应采用硬铜合金的球面电极。金的球面电极。3、镀铅钢板点焊、镀铅钢板点焊是在低碳钢板上镀以是在低碳钢板上镀以w(Pb)75和和w(Sn)25的的Pb-Sn合金。镀铅钢板点焊的情况较少，所用工艺合金。镀铅钢板点焊的情况较少，所用工艺参数与镀锌钢板相似。参数与镀锌钢板相似。48材料科学与工程学院压力焊（五）铝合金的点焊（五）铝合金的点焊分冷作强化和热处理强化两大类。铝合金点焊分冷作强化和热处理强化两大类。铝合金点焊的焊接性较差，尤其是热处理强化的铝合金。其原的焊接性较差，尤其是热处理强化的铝合金。其原因及应采取的工艺措施如下：因及应采取的工艺措施如下：（1）电导率和热导率较高必须采用较大电流和较）电导率和热导率较高必须采用较大电流和较短时间，才能做到既有足够热量形成熔核，又能减短时间，才能做到既有足够热量形成熔核，又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包覆层扩散、降低接头的抗腐蚀性。覆层扩散、降低接头的抗腐蚀性。（2）塑性温度范围窄、线膨胀系数大，须采用较）塑性温度范围窄、线膨胀系数大，须采用较大电极压力，才能避免熔核凝固时过大的内部拉应大电极压力，才能避免熔核凝固时过大的内部拉应力而引起的裂纹。对裂纹倾向大的铝合金，还必须力而引起的裂纹。对裂纹倾向大的铝合金，还必须采用加大锻压力的方法，使熔核凝固时有足够的塑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。性变形，减少拉应力，以避免裂纹产生。（3）表面易生成氧化膜，焊前须严格清理）表面易生成氧化膜，焊前须严格清理49材料科学与工程学院压力焊（六）高温合金的点焊（六）高温合金的点焊分为铁基和镍基合金，它们的电阻率和高温分为铁基和镍基合金，它们的电阻率和高温强度比不锈钢更大，因而要用较小的焊接电流和强度比不锈钢更大，因而要用较小的焊接电流和较大的电极压力。为了减少高温合金点焊时出现较大的电极压力。为了减少高温合金点焊时出现裂纹和胡须等缺陷，还应尽量避免焊点过热。裂纹和胡须等缺陷，还应尽量避免焊点过热。点焊较厚点焊较厚(2mm以以上上)板件时，最好在焊板件时，最好在焊