《压力焊机钎焊》PPT课件.ppt

《《压力焊机钎焊》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《压力焊机钎焊》PPT课件.ppt（105页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、,第1章点 焊,第一篇 电阻焊,1.概述 定义：工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行的焊接方法。优点：焊接质量稳定，生产效率高，易实现机械化、自动化。缺点：设备复杂，耗电量大。应用：汽车、航空航天、电子、家电等，占整个焊接工作量的1/4。,第一篇 电阻焊,2.电阻焊物理本质 利用焊接区本身的电阻热和大量塑性变形能量，使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊点、缝焊或对接接头。,第一篇 电阻焊,3.电阻焊分类 及方法:表1 电阻焊分类（P7）,第一篇 电阻焊,点焊,凸焊,缝焊,第一篇 电阻焊,图1：电阻

2、焊方法示意图,电阻对焊,闪光对焊,高频对接缝焊（高频感应焊）,第一篇 电阻焊,4.电阻焊的优缺点 优点：和铆接或其它焊接方法相比：接头质量高、辅助工序少、无须填加焊接材料及文明生产等；尤其易于机械化、自动化，生产效率高，经济效益显著。应用在航空航天、电子、汽车、家用电器等领域发展，占整个焊接量1/4左右。例如：用闪光对焊代替氩弧焊生产铝合金车圈，每生产10万辆自行车，仅此一项，一年可节约人民币66万。缺点：电阻焊接头质量的无损检测较为困难，电阻焊设备复杂，维修困难和一次性投资高。,第一篇 电阻焊,5.电阻焊的发展方向1）向节能方向发展2）采用计算机技术控制电阻焊过程 焊接车间的集中控制和监视系

3、统 微机处理质量监控器的应用3）机械手在电阻焊方面的发展4）采用联合工艺,第1章点焊,本章主要内容：一.点焊基本原理 二.点焊一般工艺 三.常用金属材料的点焊 四.特殊情况下的点焊工艺,第1章点焊,一、点焊基本原理 点焊（电阻点焊）的定义:,应用条件：,焊接装配成搭接接头，并压紧在电极之间，利用电阻热融化母材金属，形成焊点。,接头为搭接、接头不要求气密性、所焊厚度小于3mm。,第1章点焊,1.点焊接头的形成1.1点焊工艺简介 工件点焊加工过程：备料表面清理焊接（点焊）检验,简单点焊工艺过程：加压通电维持休止。4个连续过程组成。,第1章点焊,熔核形成原因：熔核处距离电极远，冷却慢，热量散不出去。

4、,图2：点焊原理图,1.2点焊熔核的形成过程（F:课件用视频点焊实例1.MPG）,接头的形成 压力和电流下，形成真实的物理接触点，并随着通电加热的进行而不断扩大。塑变能与热能使接触点的原子不断激活，消失了接触面，继续加热形成熔化核心，简称熔核。,熔核中的液态金属在电动力作用下发生强烈搅拌，熔核内的金属成分均匀化，结合界面迅速消失。,第1章点焊,接头冷却：断电-加热停止后，液态金属从熔核边界开始，沿着与散热相反方向不断以枝晶形式向熔核中间结晶。直至生长的枝晶相互抵住，接合面消失了，形成柱状晶形态的焊点组织。也可能因合金过冷条件不同，形成柱状晶+等轴晶混合形态的焊点组织。,第1章点焊,1.3点焊塑

5、性环的形成和作用,先于熔核形成，且随熔核的长大而长大。,电极压力,塑性变形,电极通电,热,强烈再结晶,塑性环,作用：防止气体侵入熔核；防止液态金属沿板缝向外喷溅,塑性环：熔核周围具有一定厚度的塑性金属区域。也有助于点焊接头承受载荷。-点焊特有,第1章点焊,1.4点焊接头的组织和结晶过程柱状组织的形成过程金属结晶（焊接熔池）的两个基本过程：1.晶核的形成 2.晶核的长大。焊接熔池温度分布不均匀，中心温度高，边缘处散热好，温度最低。母材熔合线处存在有半熔化的晶粒，构成了液体金属结晶的晶核，所以焊接熔池的结晶是从熔池边界处的熔合线处开始的（联生结晶）晶粒长大通常情况下是沿着与散热方向相反的方向以柱状

6、形态向焊接熔池中心生长的，即由熔池边缘指向熔池中心温度最高处，直至这种柱状晶粒长大、相互接触，液体金属全部凝固时，结晶过程才结束。,第1章点焊,熔核全为柱状晶的形成过程：（eg：65Mn）,图3：65Mn点焊接头,第1章点焊,图4：柱状晶形成过程模型,第1章点焊,.图4a 在固液相界面处为半熔化状态，为异质成核进行结晶提供有利条件。.图4b 温度降低，熔合线处液态金属处于过冷状态，以半熔化晶粒作底面沿晶向长出枝晶。电极急冷作用下的温度梯度大，枝晶主干伸入液体中较远，枝晶生长速度很快。枝晶臂间距H与冷却速度V关系如下：一次枝晶臂间距H1 V-1/2 二次枝晶臂间距H2 V-(1/31/2),.图

7、4c 枝晶继续生长，凝固层推进,液体向枝晶间充填。枝晶间的液体向枝晶上凝固，使枝晶变长变粗 倾斜生长的枝晶束被与最大温度梯度一致的枝晶束所阻碍而半途停止。凝固时的体积收缩和毛吸现象，均引起液态金属向正在凝固的枝晶间充填。.图4d 凝固结束：剩余液体金属不足以完全充填枝晶间隙，未被液体充满的枝晶将暴露在前沿，而枝晶间将留下空隙，形成缩松。图4e 具有缩松缺陷的熔核柱状组织断口形貌示意图图4f 优质接头的熔核柱状组织断口形貌示意图。,第1章点焊,（柱状+等轴）晶组织的形成过程（eg：2A12-T4）,图5：2A12-T4点焊接头（P11）,第1章点焊,图6：柱状晶+等轴晶形成过程模型,区别：2Al

8、2-T4枝晶常有熔断，熔断后游离到熔核中心,成为等轴晶晶核。,第1章点焊,.图6a 同图4a原理。.图6b 以半熔化晶粒作底面沿向（金属立方晶系）长出枝晶束。某些枝晶发生二次晶轴的熔断、游离和向熔核中心运送。.图6c 连续凝固层向前推进；枝晶粗化；倾斜的枝晶束生长受阻，枝晶间距自动调整。更多的枝晶二次晶轴发生熔断、游离并被排挤到熔核心部；枝晶前沿液体金属的温度梯度逐渐变缓和溶质浓度的不断提高，均使等轴晶核在熔核心部增殖，个别晶核以树枝晶形态生长。,.图6d 液态金属成分过冷越来越大，大量的等轴晶核以树枝晶形态迅速长大，彼此相遇，以及与柱状晶的枝晶束相遇后呈现互相阻碍。当剩余液体金属不足以完全充

9、填枝晶间隙时，即将形成缩松缺陷。图6e 具有缩松缺陷的熔核“柱状等轴”组织图6f 优质接头的熔核“柱状等轴”组织 图5 显示铝合金熔核由粗大柱状晶组织和粗大等轴晶组织共同组成。粗大柱状晶的内部微观结构为一枝晶束（图7），粗大等轴晶的内部微观结构为若干个等轴树枝状晶紧密结成一团（图8）。,第1章点焊,第1章点焊,a)枝晶束内部形态（光镜）b)枝晶束侧视形貌（SEM）c)枝晶束顶端形貌（SEM）,图7：枝晶束形貌,第1章点焊,图8：等轴晶形貌,a)等轴晶表面形态（SEM）b)等轴晶内部枝晶形态（光镜）c)等轴晶群体形貌（SEM）,第1章点焊,点焊熔核孕育处理 国内学者赵熹华等人，在国家自然科学基金

10、和美国GM基金资助下对多种难焊金属材料（铝合金、弹簧钢等）开展了“点焊熔核孕育处理理论与方法”的研究，现已取得如下成果：1.首次获得了全部凝固组织为等轴晶的点焊熔核（图9b）。,第1章点焊,（a）未孕育处理（柱状晶+等轴晶）（b）孕育处理（等轴晶）图9：2A12-T4铝合金点焊熔核,第1章点焊,2.首次使全部为柱状晶的点焊熔核贴合面处出现等轴晶区（图10b）。,a）未孕育处理（柱状晶组织及贴合面）b）孕育处理（贴合面处的等轴晶组织）图10：65Mn弹簧钢点焊熔核,第1章点焊,3.扩大熔核等轴晶区,缩小熔核柱状晶区，使凝固组织晶粒显著细化。研究结果表明，孕育处理可显著提高点焊接头力学性能，尤其是

11、疲劳强度。这就为点焊质量监控技术开辟了一条新路，从“质”的方面根本改善了点焊接头质量。,第1章点焊,2.点焊的热源与加热特点 2.1点焊的热源 点焊的热源是电流通过焊接区产生的电阻热.(图11),图11 点焊焊接区示意图和等效电路图,第1章 点焊,根据焦耳定律，总析（产）热量Q为：,式中：i焊接电流的瞬时值，是时间的函数 rc 焊件间接触电阻的动态值，是时间的函数 2rew电极与焊件间接触电阻的动态值,时间的函数 rw 焊件内部电阻的动态值，是时间的函数 t通电时间,第1章 点焊,总析热量Q的影响因素：焊接电流；电阻；通电时间 焊接电流：产生电阻热的外部条件 电阻：产生电阻热的内部条件,第1章

12、 点焊,2.2电流对点焊加热Q的影响电流有效值的大小及电流波形;2 Rw上电流场分布电流有效值的大小及电流波形影响 调节焊接电流有效值大小会使得内部热源的析热量发生显著变化，波形也有影响。,电容式焊机或工频交流焊机 直流式焊机,IM幅值；I电流有效值ai 指数值，与电路时间常数有关,图12：点焊时的电场与电流密度分布（计算机模拟）a）电场分布；b）典型截面电流密度分布,电流场分布的影响电流场特征造成加热强度不均匀，影响加热过程电流场特点：1.贴合面处电流线收缩，产生集中加热效果。2.贴合面边缘，电流密度大，首先出现塑性连接区。3.电流场不均匀，产热不均匀，造成不均匀温度场,改变电流波形、电极形

13、状和尺寸，可改变电流分布，控制熔核形状和尺寸。,第1章 点焊,2.3电阻对Q的影响接触电阻对Q的影响 Rc+2Rew：接触电阻，产热量约占内部热源的 5%10%；软规范时:Rc+2Rew 5%10%,第1章 点焊,焊件间接触电阻Rc决定因素:（真实接触点和面积）1.焊件材质:强度、塑性等 2.表面状态(清理方法表面粗糙度存放时间)3.电极压力：压力增大，接触电阻变小。厚钢板或铝合金采用马鞍形的加压曲线，减少粘 连和初期飞溅。4.温度：温度升高，接触电阻变小。近似计算公式(室温):Rc=rc F-m式中:rc 恒定系数,F=1N时的接触电阻值,实验测定 F 电极压力或接触面承受的压力(N)m与材

14、料的性质有关（.范围内取值）,第1章 点焊,异种金属点焊时候，接触电阻Rc取决于较软的材料 Rc与Rew之间的关系：Rew Rc/2;钢材,表面化学清洗,铜合金电极 RewRc/25;铝合金,表面化学清洗,铜合金电极,第1章 点焊,焊件内部电阻2Rw对Q的影响 2Rw：焊件内部电阻，产热量约占内部热源的90%95%；,2Rw 90%95%,2Rw 90%95%,软规范时:,硬规范及精密点焊时:,焊件内部电阻是焊接区金属材料本身所具有的电阻,该区域的体积要大于以电极与焊件接触面为底的圆柱体体积边缘效应。,第1章 点焊,2Rw近似计算公式:,式中:K-焊接不均匀加热系数(0.800.90)A-电场

15、不均匀系数(0.820.84)T 焊接区金属的电阻率,是温度的系数,(mm)-单个焊件的厚度(mm)d 电极与焊件接触面直径(mm),第1章 点焊,2Rw的影响因素:1.金属材料的热物理性质T 2.力学性能(金属材料的压溃强度)3.点焊焊接参数及特征(电极压力、硬软规范)4.焊件厚度焊接温度场和内部电阻是动态变化：焊接过程中焊接区非线性不均匀加热，加热区域的形态与温度分布始终处于不断变化,导致电阻2Rw(瞬时值)也复杂变化。在临近加热终了时候（减弱或断电时候）温度场才可进入准稳定状态，电阻也趋于一个稳定值。,第1章 点焊,焊接区总电阻R=Rc+2Rew+2Rw随时间变化曲线(图13),注:动态

16、总电阻r标志焊接区加热和熔核长大的特征,可用来监控焊点质量(动态电阻法)。,图13.典型材料动态电阻1-低碳钢；2-不锈钢；3-铝及铝合金,2.4点焊的热平衡,2.4.1.热平衡方程:总热量Q=Q1+Q2+Q3+Q4,图14.点焊热平衡组成,母材熔化,形成熔核热量,电极热传导损失热量,焊件热传导损失热量,对流/辐射损失热量,金属物理性质及熔化金属量(占10%30%),电极材料、形状及冷却条件(占30%50%);控制：加垫片或更换电极材料,焊件物理性质、板厚、焊接参数性质(占20%),空气温度等物理条件(占5%),第1章 点焊,2.4.2.焊接区温度分布,最高温度总是处于焊接区的中心，且高于Tm

17、部分形成熔核；核内温度要高于Tm（焊钢时超200300K）但温度上升有限。,图15.点焊时的温度分布A-焊钢时；B-焊铝时,温度梯度：梯度主要由Q2与Q3确定 被焊金属导热性差（eg.钢）或用硬规范时，梯度大；被焊金属导热性好（eg.铝）或用软规范时，梯度小；,第1章 点焊,二.点焊一般工艺,点焊工艺包含4个部分内容：1.点焊方法；2.点焊接头设计；3.焊前工件表面清理；4.焊接参数及相互关系。,第1章 点焊,1.点焊方法1.1方法分类 根据电极向焊接区馈电方式：双面点焊 点焊 单面点焊 再根据一个点焊循环中所能形成的焊点数，可以进一步细分为各种点焊类型。,第1章 点焊,双面点焊分类（图16）

18、：,小（无）压痕双面单点焊 双面多点焊,双面单点焊（最常用）双面双点焊,图16：不同形式的双面点焊,注：常用于装饰性面板;点焊接头质量优于,第1章 点焊,单面点焊分类：（用于电极无法到达的场合等）：,单面单点焊,无分流单面双点焊,有分流单面双点焊,单面多点焊,图17：不同形式的单面点焊,注：优于;工件下面附设铜垫板减少分流,第1章 点焊,注：单面多点焊 各对电极均由单独变压器供电，可同时通电，具有焊接质量高，生产率高，变形小和三相负载平衡等优点，汽车组件生产中经常使用。,第1章 点焊,特殊形式的点焊（图18）：,图18：利用铜芯棒 A）不合理 B）合理,对焊件馈电点焊原则：尽量缩短二次回路的长

19、度及减小回路所包围的面积，减少能耗 尽量减小伸入二次回路的铁磁体体积 尽量防止和减小分流（二次回路：焊接电流流经的回路。）,分流,第1章 点焊,1.2点焊的分流,定义：电阻焊时从焊接区以外流过的电流。分流的影响因素 1.点焊的焊距（焊距小，板厚，分流大）2.焊接顺序（两边有焊点时大于单面有焊点）3.焊件表面状态（表面不清洁时电阻大，分路电阻相对减小，分流增大）4.电极与工件非焊接区相接触（分流很大，易烧坏工件）5.焊件装配不良或装配过紧分流大 6.单面点焊工艺特点 当焊件厚度相同时，分路阻抗小于焊接阻抗，分流很大,第1章 点焊,分流的不良影响 1.使焊点强度降低（加热不足，焊透率低）2.单面点

20、焊产生局部接触表面过热和喷溅，并使熔核歪斜1.2.4.消除分流的措施 1.合理选择焊点距 2.严格清理被焊工件表面 3.注意结构设计的合理性 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电流 6.单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形，调幅电流对上焊件预热，使电阻增大，减小分流。,第1章 点焊,2.点焊接头设计 接头尺寸设计；焊点布置；点焊结构2.1接头尺寸设计,图19：点焊接头形式（搭接与折边）b-搭边量；e-焊点间距，简称点距,注：接头可以由两个或两个以上等或不等厚度，相同或不相同材料的零件组成，焊点数可以为单点或多点。,b标注？,接头主要尺寸设计应根据焊件厚度和材料种

21、类，由表1-1（P22）、表1-2（P22）和表1-3（P22）确定。,第1章 点焊,接头尺寸的大致确定：（参见表1-1）,图20：点焊接头参数标示,S 边距，s=b/2；薄焊件厚度，已知；C 压痕深度，C0.2；d 熔核直径，,A 焊透率；A=（h/）100%=30%70%；n-焊点数；O 点焊缝符号；d O n（e）点焊缝标注；,第1章 点焊,2.2焊点布置的合理性 焊接结构通常由多点连接而成，其排列形式有单排（多为单排）；多排。单排焊点承受切应力外还承受偏心力引起的拉应力，多排中拉应力小。试验研究结论：1.焊点排数多于3是不合理的（多于3时不能增加承载能力）2.单排点焊接头强度不能达到母

22、材强度；交错多排会改善应力状况，达到基本等强。3.接头疲劳强度低，增加焊点数量也无效。,点焊接头静载强度计算:(表1-4，p23）计算点焊接头在受拉或压、弯、偏心力时的剪力应力与临界应力值比较。1.拉或压：,图21：点焊接头受拉或压时强度校核,第1章 点焊,图22：点焊接头弯曲时强度校核,2.弯：,第1章 点焊,3.偏心力：,图23：点焊接头受偏心力时强度校核,第1章 点焊,点焊接头强度评定：塑(延)性比 焊点塑(延)性比=正拉力(F)/切力(F)比值越大，塑（延）性越好；与材质有很大关系，钢的碳含量增加，钢的塑性比下降。,第1章 点焊,2.3点焊结构的影响 点焊接头结构设计原则：应尽量使电极

23、方便到达焊接位置。结构设计对焊接效率和质量均有影响。,点焊结构,敞开式（上，下均可方便到达）,半敞开式（仅上或下可方便到达）,封闭式（上，下均受到阻碍）,对于半敞开式与封闭式结构，焊接时，常常需要使用特殊电极和专用电极握杆。见图1-18，,第1章 点焊,3.焊前工件表面清理 清理目的：除去工件表面脏物、氧化膜，获得小而均匀一致的接触电阻；避免电极粘结、喷溅、保证点焊质量和高的生产率。,清理方法,机械清理：包括喷砂、刷光、抛光、磨光等。,化学清理：使用化学腐蚀方法；化学试剂的 选择见P25表1-5；包括腐蚀 和中和两个步骤。,第1章 点焊,清理效果的评定：测量一定电极压力下的两电极之间的总电阻，

24、重要构件和铝合金等常用,4.点焊焊接参数及其相互关系4.1点焊焊接循环 定义：在电阻焊中是指完成一个焊点（缝）所包括的全部程序。,图24：复杂点焊焊接循环示意图 FPr-预压力；Ff0-锻压力；Fw-电极压力,1-加压程序2-热量递增程序3-加热1程序4-冷却1程序5-加热2程序6-冷却2程序7-加热3程序8-热量递减程序9-维持程序10-休止程序,第1章 点焊,4程序段点焊or电极压力不变的单脉冲点焊,4.2点焊焊接参数 焊接参数的选择，主要取决于金属材料的性质、板厚、结构形式及所用设备的特点（焊接电流波形和压力曲线）。工频交流点焊在点焊中应用最广泛，且主要采用电极压力不变的单脉冲。包括 焊

25、接电流、焊接时间、电极压力、电极头端面尺寸 4个部分。,第1章 点焊,焊接电流：焊接时流经焊接回路的电流，数万安培以内。焊接时间：自焊接电流接通到停止的持续时间，又称焊接通电时间，数十周波以内(1cyc=0.02s)，电极压力：点焊时通过电极施加在焊件上的压力，通常达数KN，电极头端面尺寸：点焊时与焊件表面相接触时的电极端头部分的尺寸。,第1章 点焊,焊接电流I对拉剪载荷的影响,图25：接头拉剪载荷与焊接电流I的一般关系 1-板厚1.6mm以上，2-板厚1.6mm以下,AB段陡峭，拉剪强度低且不稳定（电流小，加热强度不足，使得熔核不能形成或尺寸过小）,BC段拉剪强度不断提高（熔核尺寸稳定增大）

26、，临近c区，板子的翘离限制熔核直径增大及准稳定温度场，使得拉剪载荷变化不大,CD段拉剪强度下降（出现过热、喷溅、压痕过深缺陷）,第1章 点焊,焊接时间t对拉剪载荷的影响,图26：接头拉剪载荷与焊接时间的关系 1-板厚1mm，2-板厚5mm,焊接时间对拉剪载荷的影响与焊接电流对拉剪载荷的影响相似。特别之处：C点以后曲线还可上升到D点（熔核尺寸饱和以后，塑性环可有一定的扩大）焊接时间对接头塑性指标影响很大。动载荷或脆性钢需注意,第1章 点焊,电极压力Fw对接头承载能力的影响,图27：接头承载能力与电极压力的关系(F-拉剪载荷；F-拉伸载荷),电极压力过小时，焊接区金属塑性变形范围及形变程度不足，造

27、成电流密度过大引起加热速度过大而塑性环来不及扩展，发生喷溅。电极压力过大时，焊接区接触面积增大，总电阻和电流密度减小，散热增加，熔核尺寸减小，严重时产生未焊透缺陷。,第1章 点焊,第1章 点焊,通常焊接时在增大Fw的同时，适当的增大焊接电流和焊接时间。此外选择电极压力时还应考虑材料特性和焊接规范：高温强度愈大的金属，Fw应该相应增大 焊接规范愈硬，Fw也应该相应增大。,第1章 点焊,电极头端面尺寸对接头承载能力的影响,D 锥台型电极头端面 直径；R 球面形电极头球面 半径；h 端面与水冷端距离,图28：常用电极头结构,图29：接头拉剪载荷与电极头端面直径的关系,原因：电极头端面直径增大,接触面

28、积增大,电流密度降低；散热效果增强,焊核减小，焊点承载能力降低,生产中采用电极锉修：D15%D；低碳钢点焊h3mm；铝合金点焊h4mm。,第1章 点焊,4.3焊接参数间相互关系及选择 当电极（材料，端面面形状和尺寸）选定后，焊接参数的选择主要是：焊接电流；焊接时间；电极压力。生产中有2种配合方式：1.焊接电流与焊接时间的配合（反映焊接区加热速度快慢）2.焊接电流与电极压力的配合(以焊接过程中不产生喷溅为原则)是目前国外几种常用点焊规范的制定依据,第1章 点焊,焊接电流与焊接时间的配合：1.软规范：小焊接电流,适当长的焊接时间；优点：加热平稳，焊接质量稳定；温度场分布平缓，塑性区宽，在压力作用下

29、容易变形，可 防止喷溅、缩孔和裂纹倾向；减小接头冷裂纹倾向；设备 便宜。缺点：压痕深，接头变形大，表面质量差，电极磨 损快，生产效率低，能量损耗大。应用：低合金钢、可淬硬钢、耐热钢、钛合金等。2.硬规范：电流大，时间短；优缺点与软规范相反！应用：铝合金、奥氏体不锈钢、低碳钢及不等厚度板材等注：电极压力Fw应根据规范变化，且硬规范焊接所用的电极,第1章 点焊,压力大于软规范焊接,焊接电流与电极压力的配合,图30：焊接电流与电极压力的关系（临界喷溅曲线）,左半区：当电极压力过大，固相焊接范围过宽，质量不稳定；右半区（喷溅区）：压力小，加热过快，产生喷溅，使接头质量严重下降和不能生产。当规范选择在喷

30、溅临界曲线无喷溅区内时，可获得最大熔核和最高拉伸载荷。实际点焊时参数制定：常参考焊接参数表、曲线图、规范尺等。但需要试验修正！,第1章 点焊,概述,判断金属材料点焊焊接性的主要标志,材料的高温塑性及塑性温度范围,材料对热循环的敏感性,熔点高、线膨胀系数大、硬度高焊接性差,材料的导电性和导热性,电阻率小而热导率大的金属材料，焊接性差,高温屈服强度大的材料（如耐热合金），塑性温度范围窄的材料（如铝合金）焊接性差,易生成与热循环有关缺陷（裂纹、淬硬组织）的材料（如65Mn）,焊接性差,熔点、线膨胀系数、硬度,思路原则：焊接性,焊接设备、工艺及技术要点,三.常用金属材料的点焊,第1章 点焊,第1章 点

31、焊,1.低碳钢的点焊（焊接性好）含碳量0.25%的低碳钢 或碳当量CE 0.3%的低合金钢,，点焊焊接性良好，焊接设备和工艺选择：.焊接设备的选择：工频交流点焊机.焊接工艺的选择：简单焊接循环.焊接技术要点（4点）：冷轧板表面不用清理，热轧板除掉氧化皮、铁锈；建议使用硬规范焊接；CE大有时候淬硬，但不影响正常使用,焊接厚板（板厚3mm）时，选用带锻压 力的曲线，带预热电流脉冲或断续通电的多点脉冲的焊接方式，焊机选用三相低频焊机；低碳钢属铁磁性材料，焊件尺寸大时应分段调整焊接参数，弥补焊件伸入焊接回路过多而引起的电流减弱；.焊接参数参考表1-6（P30）,第1章 点焊,.典型低碳钢点焊接头组织,

32、图31：低碳钢（08F）点焊接头组织,第1章 点焊,2.可淬硬钢的点焊（焊接性差）如:45、30CrMnSiA、1Cr13、65Mn,可淬硬钢常见点焊缺陷,缩松、缩孔：产生于熔核凝固后期，分布在贴合面附近,脆性组织：,过烧组织：产生在熔核与工件表面 之间,裂纹：常由于缩孔、缩松所引发,第1章 点焊,组织为马氏体，产生在熔 核凝固后继续冷却过程中，易出现热影响区冷裂纹,第1章 点焊,焊接设备和工艺选择：.设备：常用双脉冲点焊或多脉冲点焊工艺.点焊技术要点：电极压力和焊接电流的选择 电极压力要求大，为相同板厚低碳钢点焊时的 1.51.7倍；在保证熔核直径的条件下，焊接电流脉冲值应选择偏小，使焊透率

33、为设计值下限（50%60%为宜）双脉冲点焊工艺 焊接电流脉冲+1个回火热处理脉冲；两脉冲之间的时间间隔一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下；回火电流脉冲值要适当，防止加热重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。参数选择参考表1-7(P32)。,多脉冲点焊工艺（正在试验推广中）焊接电流脉冲+多个回火热处理脉冲；使高应力区充分回火，提高性能；增加了回火参数的调整裕度，降低设备精度要求。,第1章 点焊,第1章 点焊,可淬硬钢点焊方法比较（单/双/多脉冲点焊）,A-单脉冲点焊B-双脉冲点焊C-多脉冲点焊D-单脉冲点焊+炉中回火,图32：65Mn点焊接头显微硬度分布,板厚0.9mm,板厚0.35m

34、m,图33：65Mn点焊接头高应力区断口形貌,a,b,a-回火不充分；脆性断裂。（双脉冲出现）b-回火充分；韧性断裂。（多脉冲）,第1章 点焊,典型可淬硬钢点焊优质接头组织,图34：可淬硬钢30CrMnSiA点焊接头组织,第1章 点焊,第1章 点焊,3.铝合金的点焊（焊接性差）铝合金冷作强化型LF21、LF2、LF6，热处理强化型2A12-T4、7A04-T6等，焊接性差。点焊技术要点：（1）焊前要仔细进行表面化学清洗，并规定焊前存放时间；（2）电极一般选用CdCu合金，端面用球面形并经常清理，应冷却良好；（3）采用硬规范，电流为相同板厚低碳钢的45倍；所以需用大功率焊机。,（4）波形选择：除

35、板厚1.2mm的冷作强化型铝合金采用工频交流点焊外；板厚较大的冷作强化铝合金及所有热处理强化铝合金采用直流冲击波、三相低频和直流焊机点焊。（5）焊接循环采用缓升、缓降的焊接电流，可起到预热和缓冷作用；具有阶梯形或马鞍形压力变化曲线可提供较高的锻压力；高精确度的控制器保证各程序的精准，尤其是锻压阶段的加压时间。（6）焊接参数见表1-8,表1-9,表1-10（P34）,第1章 点焊,典型铝合金点焊优质接头组织,图35：铝合金（美国，AA5182-0）点焊接头金相照片,第1章 点焊,4.不锈钢的点焊分类：马氏体不锈钢:(可淬硬、有磁性),与可淬硬钢相似。该型钢具有较大的晶粒张大倾向，焊接时间参数应选

36、择小些。焊接参数见表1-11。奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体不锈钢：焊接性良好，特别是电阻率高（为低碳钢的56倍），热导率低（为低碳钢的1/3）以及不存在淬硬倾向，采用交流点焊机，简单焊接循环。,第1章 点焊,马氏体型、奥氏体型、奥氏体铁素体型不锈钢等,不锈钢点焊技术要点:表面清理(酸洗；砂布打磨；毡轮抛光)硬规范、强烈内部和外部水冷（提高生产率和焊接质量）较高的电极压力防止喷溅和缩孔、裂纹（高温强度大、塑变困难）板厚大于3mm时，采用多脉冲焊接，脉冲和低碳钢相比要短且稀，焊接参数见表1-12和1-13（p37）,第1章 点焊,典型不锈钢点焊优质接头组织,图36：不锈钢（Cr17）点焊接头组织,第

37、1章 点焊,第1章 点焊,5.镀层钢板点焊（焊接性差）镀层钢板有：镀锌版、镀铝板、镀锡板、镀铅板、贴塑板等。镀层对点焊的影响：焊接区电流密度降低；电流场的分布不稳定；电极与镀层反应生成合金，缩短电极的寿命；低熔点的镀层易使熔核在结晶的过程中产生裂纹和气孔。镀层钢参数范围窄小，强度波动大，电极经常修整，焊接性差。,焊接技术要点：1）需用比普通钢板焊接更大的电流和电极压力，超过1/3以上。2）选用CrZrCu（铬锆铜）或弥散强化合金电极、镶钨复合电极，采用强烈内部和外部水冷。电极修磨后的焊点数只是碳钢1/10 1/20。3）在结构允许的条件下改用凸焊。4）焊接参数见表1-14和表1-15（P39）

38、,第1章 点焊,6.高温合金的点焊（焊接性差）高温合金又称耐热合金，主要用于点焊的是固溶强化型耐热合金，时效沉淀强化合金型合金也有应用；时效沉淀强化合金型合金比前者焊接性更差。高的电阻率、高温强度和小的导热率，可采用小的焊接电流，配大的电极压力 焊接技术要点：1）电极用高温强度好的材料，如BeCoCu（铍钴铜）2）仔细表面清理，最好是酸洗处理3）采用软规范和大的电极压力（减小喷溅的倾向），缓冷 脉冲和锻压力4）加强冷却和尽量避免重复加热焊接区，避免结晶偏析，胡须等5）推荐采用球面电极，特别是在板厚较大时。6）焊接参数见表1-16（P40）,第1章 点焊,典型高温合金的点焊接头组织,图37：高温

39、合金（GH140）点焊接头金相照片,第1章 点焊,7.钛合金的点焊（焊接性良好）钛合金的物理性质和奥氏体不锈钢相近似，焊接性良好。焊接技术要点：1）一般不用表面清理，当氧化膜较厚时用化学清洗2）电极用热硬性良好的CrZrCu（铬锆铜）BeCoCu（铍钴铜），球面形工作端面，内外水冷。3）硬规范，低电极压力（防产生深压痕）4）点焊冷却速度大，容易产生针状马氏体，采用焊后退火处理；带回火的双脉冲点焊5）焊接参数见表1-17（P41）,第1章 点焊,典型钛合金的点焊接头组织,图38：钛合金（TA7）的点焊接头组织,第1章 点焊,8.铜合金的点焊 纯铜、无氧铜、磷脱铜点焊焊接性差，建议不使用点焊，黄铜

40、一般，青铜较好，白铜较优良。点焊技术要点：1）钨、钼镶嵌型或铜钨烧结型电极（防止电极大量散热），也可加工艺垫片2）采用直流冲击波和电容放电型点焊电源进行焊接3）注意减小分流(加大点距）、喷溅和电极表面粘结4）焊接参数见表1-18和1-19（P42）,第1章 点焊,典型铜合金的点焊接头组织,图39：铜合金（H62）的点焊接头组织,第1章 点焊,9.镁合金的点焊 镁合金密度低，比强度，比刚度高，导热性和电磁屏蔽性好，阻尼性能优秀，可以回收，被成为21世纪最有应用潜力的“绿色材料”。,图40：镁合金（日本，AZ31B）点焊接头组织,焊接技术要点：同铝合金焊接参数见表1-20（P43）,第1章 点焊,

41、第1章 点焊,四.特殊情况下的点焊工艺 1.不同厚度和不同材料的点焊 熔核不以贴合面为对称，向厚板或导电、导热性差的材料中偏移，使焊点承载能力下降。1.1产生偏移的原因（图1-38）根本原因是焊接区在加热时两焊件析热和散热不相等所致，偏移方向向着析热多、散热缓慢的一方移动。（1）不同厚度时，厚板电阻大、析热多。析热中心远离电极，散热少，熔核偏向厚板。（2）不同材料时，导电性差的电阻大-析热大，但导热性差-散热少。,1.2克服偏移的措施（4个方面）(1）采用硬规范：边缘效应更显著，加热时间短，减小散热的影响,如电容贮能焊机焊厚薄比例很大件(2）采用不同的电极 电极直径不同：直径小，电流密度大，散

42、热小；小直径电极用在薄板或导电导热好的焊件 电极材料不同：导热性好的材料放厚板侧或导电导热差的 使用特殊电极：电极上加不锈钢环或黄铜套或采用尖锥形，使焊接电流向中间集中，增加薄板的析热强度,第1章 点焊,第1章 点焊,(3）在薄件（导电、导热性好的焊件）上附加工艺垫片。工艺垫片由导热差的材料制成，厚度0.2-0.3 附加工艺垫片时，工艺规范不能大，防止垫片与零件表面产生粘结(4）焊前在工件上预先加工凸点或凸缘，进行凸焊或环焊。,2.胶接点焊与减振钢板点焊2.1胶接点焊（简称胶焊）定义：将点焊与胶接两种工艺结合起来的连接方法；点焊时采用结构胶粘剂；所得的胶焊结构具有强度高、质量轻、减振和声学性能

43、好等优点；胶接点焊方法：（1）先涂胶后点焊；（2）先点焊后灌胶（多余胶液容易清除，质量容易保证，常用）；（3）预置带孔胶带（膜）。,第1章 点焊,胶接点焊技术要点：（1）点焊时应防止产生喷溅和接头变形（合理选择电流波形和焊接参数）（2）点焊后搭接面应保证平整，便于胶渗入均匀，不产生 缺胶（3）选用流动性良好的胶粘剂（灌胶角度15 45）（4）先焊后灌胶的胶粘剂主要为改性的环氧胶，如425-2，表1-24（P49）2.2减振钢板点焊 定义：两层金属板材之间夹一层减振胶的钢板。环保、舒适性要求的提高，对汽车噪声的限制。,第1章 点焊,减振钢板点焊原理：用导电板构成副导电回路，I2的产生的电阻热使导

44、电区域的减振胶熔化，在电极压力下被挤出，使主回路I1导通，焊接区熔合，形成第1个焊点，焊接第2个焊点时，第一个焊点构成副导电回路，依此类推。,图41：非导电性减振钢板点焊原理,第1章 点焊,减振钢板焊接技术要点：（1）导电板尺寸和位置：副导电回路的导电状况影响到点焊过程是否稳定，主要因素有回路长度和导电截面大小。（2）使用球面电极：球面电极有利于胶的挤出。（3）焊接电流比普通钢板大15%30%，且恒流控制，精度不低于3%,第1章 点焊,第1章 点焊,3.微型件的焊接 微型件指几何尺寸甚小的仪表构件、元器件等，厚度0.1。点焊位置空间窄小、材质特殊、或有镀层。焊接技术要点：1）电流脉冲幅值大、通电时间极小。（焊件热惯性小、点焊时析热少、散热强烈），焊机控制精度很高。2）接头有时为固相连接，有时只能为固相焊接。如：热脆材料、熔点相差悬殊材料、热导率极高材料3）采用平行间隙焊（又称平行微隙焊，多用于电子元器件引线和底盘组装技术）,