电阻焊--点焊工艺只是分享.ppt
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1、电阻焊-点焊工艺二、点焊接头设计二、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。量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。点焊接头型式)搭接接头)折边接头 边距的最小值取决于被焊金属的种类,厚度和焊接边距的最小值取决于被焊金
2、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。取较小值。搭接量是边距的两倍,推荐的最小搭接量: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:面清洁度,以及熔核的直径有关,推荐的最小点距:装配间隙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,
3、从而力,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0.1-0.1-2mm2mm。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: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:A
4、=h/100%A=h/100%。两板上的焊透率只允许介于。两板上的焊透率只允许介于30-70%30-70%之间。镁合金的最大焊之间。镁合金的最大焊透率只允许至透率只允许至60%60%。而钛合金则允许至。而钛合金则允许至90%90%。焊接不同厚度工件时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,每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的的20%20%,压痕深度不应超过板件厚度的,压痕深度不应超过板件厚度的15%15%,如果两工件厚度比大于,如果两工件厚度比大于2:12:1,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,压痕深度可或在不易接近的部位施焊,以及在工件一侧使用
5、平头电极时,压痕深度可增大到增大到20-25%20-25%。单排点焊接头单排点焊接头强度强度一般一般低于低于母材强度;母材强度;但点焊排数一般不多于但点焊排数一般不多于3 3排排(增加排数不能增加承载能力);(增加排数不能增加承载能力);点焊接头点焊接头疲劳强度低疲劳强度低,增加焊点数量对提高疲劳强度意义不大,增加焊点数量对提高疲劳强度意义不大点焊结构的影响点焊结构的影响(考虑电极可达性)(考虑电极可达性)专用电极和专用电极握杆三、点焊的焊前清理三、点焊的焊前清理 工件表面清理方法分机械清理和化学清理两种。工件表面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、抛光以及用常用
6、的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。纱布或钢丝刷等。不同材料采用不同清洗方法,参见不同材料采用不同清洗方法,参见P25P25表表1-5.1-5.包括工件表面清理和电极端面维护修理包括工件表面清理和电极端面维护修理三、点焊的焊接循环三、点焊的焊接循环 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。复杂点焊焊接循环示意图加压程序热量递增程序加热程序冷却程序加热程序冷却程序加热程序热量递减程序维持程序10休止程序Fpr预压压力Ff0锻压力tf0施加锻压力时刻(从断电时刻算起)Fw电极压力点焊周期f0施加锻压力时刻(从通电时刻算起)1 1、预压阶段、预
7、压阶段特点:特点:Fw0Fw0、I=0I=0;作用:克服构件刚性,获得低而均匀的接触电阻,以保作用: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;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。上述目的。预压时,电极压力的应力分布预压时,电极压力的应力分布2 2、通电加热阶段、通电加热阶段特点:特点:
8、Fw=cFw=c、I=IwI=Iw;作用:焊件加热熔化形成熔核;焊接电流可基本不变,亦可作用: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。逐渐上升或阶段上升。此阶段是焊接循环中的关键。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焊点强度的波动电阻点焊熔核形成过程电阻点焊熔核形成过程3 3、
9、维持阶段、维持阶段特点:特点:Fw0Fw0、I=0I=0;作用:熔核体积小,夹持在水冷电极间,冷速高,如无作用: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、裂纹外力维持,将产生三向拉应力,极易产生缩孔、裂纹等缺陷;等缺陷;对厚板、铝合金、高温合金等零件,还需增加顶对厚板、铝合金、高温合金等零件,还需增加顶锻力来防止缩孔、裂纹;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。流以改善金相组织
10、。4 4、休止阶段、休止阶段特点:特点:Fw=0Fw=0、I=0I=0;作用:恢复到起始状态所必须的工艺时间;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为了改善接头的性能,有时会将下列各项中的一项或有时会将下列各项中的一项或多项加于基本循环: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,)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)用预热脉冲提高金属达
11、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。)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)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。缓冷或回火电流头的力学性能。缓冷或回火电流I3=0.5-0.7I。回火时间为。回火时间为1.5-3.0t(焊接时间)(焊接时间)四、
12、点焊的规范参数四、点焊的规范参数1 1、焊接电流、焊接电流I I 焊接电流对产热的影响比电阻和通电时间大,它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。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;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;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
13、能当电流过大时,会引起金属过热和喷溅,接头性能反而降低。反而降低。接头拉剪载荷与焊接电流的一般关系板厚.以上板厚.以下2 2、通电时间、通电时间 焊接时间对接头性能的影响与焊接电流相似。焊接时间对接头性能的影响与焊接电流相似。接头拉剪载荷与焊接时间的关系通电时间对力学性能影响通电时间对力学性能影响3 3、电极压力、电极压力 过小时,会造成因电流密度过大,而引起加热速度过小时,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,接头性能流密度均减小,焊接散热增加,熔核尺寸
14、下降,接头性能降低。降低。为了使焊接热量达到原有水平,保持焊点强度不变,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。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,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。较高的电极压力以克服这种变形。接头承载能力与电极压力4 4、电极形状及其材料、电极形状及其材料 电极的接触面
15、积决定着电流密度和熔核的大小,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。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。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锥台形电极头端面尺寸增大D15%DD15%D,水
16、冷端距离:低碳钢,水冷端距离:低碳钢点焊点焊h3mmh3mm,铝合金,铝合金h4mmh4mm5 5、焊件表面状况、焊件表面状况 焊件表面上带有氧化物、铁锈或其他杂质等不均焊件表面上带有氧化物、铁锈或其他杂质等不均匀覆层时,会因接触电阻的不一致,各个焊点产生的匀覆层时,会因接触电阻的不一致,各个焊点产生的热量就会大小不一致,引起焊接质量的波动。热量就会大小不一致,引起焊接质量的波动。所以焊前彻底清理待焊表面是获得优质焊接接所以焊前彻底清理待焊表面是获得优质焊接接头的必备条件。头的必备条件。6 6、焊接参数间相互关系及选择、焊接参数间相互关系及选择 (1)焊接电流与焊接时间的配合 电阻点焊时,为了
17、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: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;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;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
18、裂倾向大;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;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;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。电极磨损小,生产效率高。适用于铝合金、适用于铝合金、A A不锈钢、低碳钢及不等不锈钢、低碳钢及不等厚板材的焊接厚板材的焊接 软规范特点: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;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;向小,但易变形;有淬硬倾
19、向的材料,接头冷裂倾向小;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;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;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。电极磨损快,生产效率低,能耗大。适用于低合金钢、可淬硬钢、耐热合金及适用于低合金钢、可淬硬钢、耐热合金及钛合金等焊接钛合金等焊接 (2)焊接电流与电极压力的配合焊接过程中不产生喷焊接过程中不产生喷溅为主要原则。溅为主要原则。焊接电流与电极压力的关系(、为焊接规范中的三类)五、点焊时的分流五、点焊时的分流影响分流的因素:影响分流的因素:(1 1)焊点距:连
20、续点焊时,点距愈小,板材愈厚,分流愈大;)焊点距:连续点焊时,点距愈小,板材愈厚,分流愈大;(2 2)焊接顺序:已焊点分布在两侧时,分流大;)焊接顺序:已焊点分布在两侧时,分流大;(3 3)焊件表面状态:表面清理不良,接触电阻)焊件表面状态:表面清理不良,接触电阻Rc+2RewRc+2Rew增大,导致增大,导致焊接区总电阻焊接区总电阻R R增大,分路电阻相对减小,使分流增大。增大,分路电阻相对减小,使分流增大。(4 4)电极与工件非焊接区相接触;)电极与工件非焊接区相接触;(5 5)焊接装配不良或装配过紧;)焊接装配不良或装配过紧;(6 6)单面点焊(相同板厚),因分路阻抗小于焊接阻抗,分流大
21、。)单面点焊(相同板厚),因分路阻抗小于焊接阻抗,分流大。对焊接质量的危害:对焊接质量的危害:A 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)。核直径降低)。B 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、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。电流密度,烧坏电极或工件表面。C C、单面点焊产生局部接触表面过热和喷溅。、单面点焊产生局部接触表面过热和喷溅。消除和减少分流的措施:消除和减少分流的措施:(1 1)选择合理的焊点距:保证强度的前提下尽量加大焊点距
22、;)选择合理的焊点距:保证强度的前提下尽量加大焊点距;(2 2)使结构设计合理;)使结构设计合理;(3 3)严格清理焊件表面;)严格清理焊件表面;(4 4)对开敞性差的焊件,采用专用电极和电极握杆;)对开敞性差的焊件,采用专用电极和电极握杆;(5 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)连续点焊时,适当提高焊接电流:对不锈钢和耐热合金增大5-5-10%10%,铝合金增大,铝合金增大10-20%10-20%;(6 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)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
23、。预热作用使分路电阻提高,分流减小,改善了初期表面喷溅。六、常用金属材料的点焊六、常用金属材料的点焊1、金属点焊时的焊接性、金属点焊时的焊接性 评定金属电阻焊是焊接性的主要依据如下:评定金属电阻焊是焊接性的主要依据如下:(1)材料的导电性和导热性)材料的导电性和导热性(2)材料的高温强度)材料的高温强度 (3)材料的塑性温度范围)材料的塑性温度范围 (4)材料对热循环的敏感性)材料对热循环的敏感性 (5)熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的)熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属,其焊接性也比较差。金属,其焊接性也比较差。点焊过程是在热点焊过程是在热-机械联合作用下进行,其焊接性机械
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