焊縫方法與工藝介紹

1、縫焊方法及工藝介紹 縫焊是用一對滾盤電極代替點(diǎn)焊的圓柱形電極，與工件作相對運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生一個(gè)個(gè)熔核相互搭疊的密封焊縫的焊接方法。 縫焊廣泛應(yīng)用于油桶、罐頭罐、暖氣片、飛機(jī)和汽車油箱，以及噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭、導(dǎo)彈中密封容器的薄板焊接?？p焊電極 縫焊用的電極是圓形的滾盤，滾盤的直徑一般為50-600mm，常用的直徑為180-250mm。滾盤厚度為10-20mm。接觸表面形狀有圓柱面和球面兩種，個(gè)別情況下采用圓錐面（如圖12-1）。圓柱面滾盤除雙側(cè)倒角的形式外，還可以做成單測倒角的形式，以適應(yīng)折邊接頭的縫焊。接觸表面寬度視工件厚度不同為3-10mm，球面半徑R為25-200mm。圓柱面滾盤廣泛用于焊接

2、各種鋼和高溫合金，球面滾盤因易于散熱、壓痕過渡均勻，常用于輕合金的焊接。 滾盤通常采用外部冷卻方式。焊接有色金屬和不銹鋼時(shí)，用清潔的自來水即可，焊接一般鋼時(shí)，為防止生銹，常用含5%硼砂的水溶液冷卻。滾盤有時(shí)也采用內(nèi)部循環(huán)水冷卻，特別是焊接鋁合金的焊機(jī)，但其構(gòu)造要復(fù)雜得多?？p焊方法 按滾盤轉(zhuǎn)動(dòng)與饋電方式分，縫焊可分為連續(xù)縫焊、斷續(xù)縫焊和步進(jìn)縫焊。 連續(xù)縫焊時(shí)，滾盤連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流不斷通過工件。這種方法易使工件表面過熱，電極磨損嚴(yán)重，因而很少使用。但在高速縫焊時(shí)（4-15m/min）50Hz交流電的每半周將形成一個(gè)焊點(diǎn)，交流電過零時(shí)相當(dāng)于休止時(shí)間，這又近似于下述的斷續(xù)縫焊，因而在制缸、制桶工業(yè)中獲得

3、應(yīng)用。 斷續(xù)縫焊時(shí)，滾盤連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流斷續(xù)通過工件，形成的焊縫由彼此搭迭的熔核組成。由于電流斷續(xù)通過，在休止時(shí)間內(nèi)，滾盤和工件得以冷卻，因而可以提高滾盤壽命、減小熱影響區(qū)寬度和工件變形，獲得較優(yōu)的焊接質(zhì)量。這種方法已被廣泛應(yīng)用于1.5mm以下的各種鋼、高溫合金和鈦合金的縫焊。斷續(xù)縫焊時(shí)，由于滾盤不斷離開焊接區(qū)，熔核在壓力減小的情況下結(jié)晶，因此很容易產(chǎn)生表面過熱、縮孔和裂紋（如在焊接高溫合金時(shí)）。盡管在焊點(diǎn)搭疊量超過熔核長度50%時(shí)，后一點(diǎn)的熔化金屬可以填充前一點(diǎn)的縮孔，但最后一點(diǎn)的縮孔是難以避免的。不過目前國內(nèi)研制的微機(jī)控制箱，能夠在焊縫收尾部分逐點(diǎn)減少焊接電流，從而解決了這一難題。 步進(jìn)縫焊

4、時(shí)，滾盤斷續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流在工件不動(dòng)時(shí)通過工件，由于金屬的熔化和結(jié)晶均在滾盤不動(dòng)時(shí)進(jìn)行，改善了散熱和壓固條件，因而可以更有效地提高焊接質(zhì)量，延長滾盤壽命。這種方法多于鋁、鎂合金的縫焊。用于縫焊高溫合金，也能有效地提高焊接質(zhì)量，但因國內(nèi)這種類型的交流焊機(jī)很少，因而未獲應(yīng)用。當(dāng)焊接硬鋁。以及厚度為4+4mm以上的各種金屬時(shí)，必須采用步進(jìn)縫焊，以便形成每一個(gè)焊點(diǎn)時(shí)都能像點(diǎn)焊一樣施加鍛壓力，或同時(shí)采用暖冷脈沖。但后一種情況很少使用。 按接頭型式分，縫焊可分為搭接縫焊、壓平縫焊、墊箔對接縫焊、銅線電極縫焊等。 搭接縫焊同點(diǎn)焊一樣，搭接接頭可用一對滾盤或用一個(gè)滾盤和一根芯軸電極進(jìn)行縫焊。接頭的最小搭接量與點(diǎn)焊

5、相同。 搭接縫焊除常用的雙面縫焊外，還有單面單縫縫焊、單面雙縫縫焊和小直徑圓周縫焊等。小直徑圓周縫焊可采用1、偏離加壓軸線的滾盤電極；2、橫向縫焊機(jī)上附加一定位裝置；3、采用環(huán)形電極，電極的工件表面呈錐形，錐尖必須落在小直徑圓周焊縫中心，以消除電極在工件上的滑移。 壓平縫焊時(shí)的搭接量比一般縫焊時(shí)要小得多，約為板厚的1-1.5倍，焊接時(shí)同時(shí)壓平接頭，焊后的接頭厚度為板厚的1.2-1.5倍。通常采用圓柱形面的滾盤，其寬度應(yīng)全部覆蓋接頭的搭接部分。焊接時(shí)要使用較大的焊接壓力和連續(xù)的電流。為了獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量，必須精確地控制搭接量。通常要將工件牢固夾緊或用定位焊預(yù)先固定。這種方法可以獲得具有良好外觀

6、的焊縫，常用于低碳鋼和不銹鋼制成的食品容器和冷凍機(jī)襯套等產(chǎn)品的焊接。 墊箔對接縫焊是解決厚板縫焊的一種方法。因?yàn)楫?dāng)板厚達(dá)3mm時(shí)，若采用常規(guī)搭接縫焊，就必須用很慢的焊接速度，較大的焊接電流和電極壓力，這會(huì)引起工件表面過熱和電極粘附，使焊接困難。若用墊箔縫焊，就可以克服這些困難。墊箔對接縫焊簡單介紹：先將面板件邊緣對接，并在接頭通過滾盤時(shí)，不斷地將兩條箔帶鋪墊于滾盤和板件之間。箔帶的厚度為0.2-0.3mm，寬度為4-6mm.由于箔帶增加了焊接區(qū)的電阻，并使散熱困難，因而有利于熔核的形成。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：接頭有較平緩的加強(qiáng)高；良好的外觀；不管板厚如何箔帶的厚度均相同；不易產(chǎn)生飛濺，因而對應(yīng)于一

7、定電流的電極壓力均應(yīng)相同；不易產(chǎn)生飛濺，因而對應(yīng)于一定電流的電極壓力均可減小一半；焊接區(qū)變形小。其缺點(diǎn)是：對接精度要求高；焊接時(shí)必須準(zhǔn)備地將箔帶鋪墊于滾盤與工件間，增加了自動(dòng)化的困難。 銅線電極縫焊是解決鍍層鋼板縫焊時(shí)，鍍層粘著滾盤的有效方法。焊接時(shí)，將圓銅線不斷地送到滾盤與板件之間。銅線呈卷狀連續(xù)輸送，經(jīng)過滾盤后又連續(xù)繞在另一繞線盤上。鍍層僅粘附銅線上，而不會(huì)污染滾盤。雖然銅線用過后要報(bào)廢。但鍍層鋼板、特別是鍍錫鋼板，還沒有別的縫焊方法可以代替它。由于報(bào)廢銅線的售價(jià)與銅線相差不多，所以焊接成本并不高。這種方法主要用于制造食品罐。 我國最近生產(chǎn)的FHGX-1型罐身電阻焊自動(dòng)線，是這一方法的最新

8、發(fā)展。銅線在送至滾盤前先扎成扁平線。搭接接頭和壓平縫焊一樣（如圖12-7b）。銅線用完后又自動(dòng)切成短段回收。這種方法的焊接速度非常高，板厚0.2mm時(shí)，焊速可達(dá)15m/min。自動(dòng)線包括板件的送進(jìn)、成形、焊接、焊縫的涂漆和烘干?？p焊工藝 一、工藝參數(shù)對縫焊質(zhì)量的影響 縫焊接頭的形成本質(zhì)上與點(diǎn)焊相同，因而影響焊接質(zhì)量的諸因數(shù)也是類似的。主要有焊接電流、電極壓力、焊接時(shí)間、休止時(shí)間、焊接速度和滾盤直徑等。 1、焊接電流 縫焊形成熔核所需的熱量來源與點(diǎn)焊相同，都是利用電流通過焊接區(qū)電阻產(chǎn)生的熱量。在其他條件給定的情況下，焊接電流的大小決定了熔核的焊透率和重疊量。在焊接低碳鋼時(shí)，熔核平均焊透率為鋼板厚

9、度的30-70%，以45-50%為最佳。為了獲得氣密縫焊熔核重疊量應(yīng)不小于15-20%。 當(dāng)焊接電流超過某一定值時(shí)，繼續(xù)增大電流只能增大熔核的焊透率和重迭量而不會(huì)提高接頭強(qiáng)度，這是不經(jīng)濟(jì)的。如果電流過大，還會(huì)產(chǎn)生壓痕過深和焊接燒穿等缺陷。 焊縫時(shí)由于熔核互相重疊而引起較大分流，因此，焊接電流通常比點(diǎn)焊時(shí)增大15-40%。 2、電極壓力 縫焊時(shí)電極壓力對熔核尺寸的影響與點(diǎn)焊一致。電極壓力過高會(huì)使壓痕過深，同時(shí)會(huì)加速滾盤的變形和損耗。壓力不足則易產(chǎn)生縮孔，并會(huì)因接觸電阻過大易使?jié)L盤燒損而縮短其使用壽命。 3、焊接時(shí)間和休止時(shí)間 縫焊時(shí)，主要通過焊接時(shí)間控制熔核尺寸，通過冷卻時(shí)間控制重疊量。在較低的

10、焊接速度時(shí)，焊接與休止時(shí)間之比為1.25:1-2:1，可獲得滿意結(jié)果。當(dāng)焊接速度增加時(shí)，焊點(diǎn)間距增加，此時(shí)要獲得重疊量相同的焊縫，就必須增大比例。為此，在較高焊接速度時(shí)，焊接與休止時(shí)間之比為3:1或更高。 4、焊接速度 焊接速度與被焊金屬、板件厚度、以及對焊縫強(qiáng)度和質(zhì)量的要求等有關(guān)。通常在焊接不銹鋼、高溫合金和有色金屬時(shí)，為了避免飛濺和獲得致密性高的焊縫，必須采用較低的焊接速度。有時(shí)還采用步進(jìn)縫焊，使熔核形成的全過程均在滾盤停止的情況下進(jìn)行。這種縫焊的焊接速度要比常用的斷續(xù)縫焊低得多。 焊接速度決定了滾盤與板件的接觸面積、以及滾盤與加熱部位的接觸時(shí)間，因而影響了接頭的加熱和散熱。當(dāng)焊接速度增大

11、時(shí)，為了獲得足夠的熱量，必須增大焊接電流。過大的焊接速度會(huì)引起板件表面燒損和電極粘附，因而即使采用外部水冷卻，焊接速度也要受到限制。 二、縫焊工藝參數(shù)的選擇 與點(diǎn)焊相似，主要是根據(jù)被焊金屬的性能、厚度、質(zhì)量要求和設(shè)備條件來選擇的。通?？蓞⒖家延械耐扑]數(shù)據(jù)初步確定，在通過工藝試驗(yàn)加以修正。 滾盤尺寸的選擇與點(diǎn)焊電極尺寸的選擇原則一致。為減小搭邊尺寸，減輕結(jié)構(gòu)重量，提高熱量效率，減小焊機(jī)功率，近年來多采用接觸面寬度為3-5mm的窄邊滾盤。 滾盤的直徑和板件的曲率半徑均影響滾盤與板件的接觸面積，從而影響電流場的的分布與散熱，并導(dǎo)致熔核位置的偏移。當(dāng)焊盤直徑不同而板件厚度相同時(shí)。熔核將偏向小直徑滾盤一

12、邊。滾盤直徑和板件厚度均相同，而板件呈彎曲形狀時(shí)，則熔核偏向板件凸向電極的一邊。 不同厚度或不同材料縫焊時(shí)，熔核偏移的方向和糾正熔核偏移的方法也類似于點(diǎn)焊，可采用不同的滾盤直徑和寬度，不同的滾盤材料，以及在滾盤與板件間加墊片等。 在不同厚度板件縫焊時(shí)，由于經(jīng)過已焊好的焊縫區(qū)有顯著的分流，可以減小熔核向厚件的偏移。但在厚度差較大時(shí)，薄件的焊透率仍然是不足的，必須采用上述糾正熔核偏移的措施。例如在薄件一邊采用導(dǎo)電性較低的銅合金做滾盤，并將其寬度和直徑也做得小一些。 縫焊接頭的設(shè)計(jì) 縫焊的接頭型式、搭邊寬度與點(diǎn)焊類似（壓平縫焊與墊箔對接縫焊的接頭例外）。 滾盤不象點(diǎn)焊電極那樣可以做成特殊形狀，因此設(shè)

13、計(jì)縫焊結(jié)構(gòu)時(shí)，必須注意滾盤的可達(dá)性。 當(dāng)焊接小曲率半徑工件時(shí)，由于內(nèi)側(cè)滾盤半徑的減小受到一定限制，必然會(huì)造成熔核向外測偏移，甚至使外側(cè)板件未焊透。為此應(yīng)避免設(shè)計(jì)曲率半徑過小的工件。如果在一個(gè)工件上既有平直部分，又有曲率半徑很小的部分，如摩托車油箱那樣。為了防止小曲率半徑處的焊接未焊透，可以在焊到此部位時(shí)，增大焊接電流。這在微機(jī)控制的焊機(jī)上尤其容易實(shí)現(xiàn)。 常用金屬的縫焊 一、低碳鋼的縫焊低碳鋼是焊接性最好的縫焊材料。低碳鋼搭接縫焊根據(jù)使用目的和用途可采用高速、中速和低速三種方案。下表為低碳鋼搭接縫焊的焊接條件。手動(dòng)移動(dòng)工件時(shí)，對便于對準(zhǔn)預(yù)定的焊縫位置，多采用中速。自動(dòng)焊接時(shí)，如焊機(jī)的容量足夠，可

14、以采用高速或更高的速度。如焊機(jī)容量不夠，不降低速度就不能保證足夠大的熔寬和熔深時(shí)，就只能采用低速。低碳鋼縫焊的焊接條件板厚（mm）滾盤尺寸（mm）電極壓力（KN）最小搭接量（mm）高速焊接中速焊接低速焊接最小b標(biāo)準(zhǔn)b最大B最小標(biāo)準(zhǔn)最小b標(biāo)準(zhǔn)b焊接時(shí)間（周）休止時(shí)間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）焊接時(shí)間（周）休止時(shí)間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）焊接時(shí)間（周）休止時(shí)間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）0.40.60.81.01.21.62.02.33.23.74.24.75.15.46.06.67.08.05.35.96.57.17.78.810.01

15、1.013.61112131414161717202.02.22.52.83.03.64.14.55.72.22.83.34.04.76.07.28.01078910111213141610111213141617192022222334411122112212.013.515.518.019.021.022.023.027.528027026025024023022021017022334557112223345679.511.513.014.516.018.019.020.022.02001901801801701501401301103322346663344446668.510.011

16、.513.014.015.516.517.020.01201101101009080707060下面兩表為連續(xù)通電的低碳鋼壓平縫焊和墊箔縫焊的焊接條件。 低碳鋼縫焊的焊接條件板厚（mm）搭接量(mm）電極壓力（KN）焊接電流（KN）焊接速度（cm/min）0.81.22.01.21.82.54711131619320200140 低碳鋼墊箔縫焊的焊接條件板厚（mm）電極壓力（KN）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）0.81.01.21.62.33.24.52.52.53.03.23.53.94.511.011.012.012.512.012.514.0120120120120100705

17、0 二、淬火合金鋼的縫焊 可淬硬合金鋼縫焊時(shí)，為消除淬火組織，也需要采用焊后回火的雙脈沖加熱方式。在焊接和回火時(shí)，工件應(yīng)停止移動(dòng)，即應(yīng)在步進(jìn)縫焊焊機(jī)上進(jìn)行。如果缺少這種設(shè)備，只能在斷續(xù)縫焊機(jī)上進(jìn)行時(shí)，建議采用焊接時(shí)間較長，弱條件。下表是焊接地合金鋼采用這種條件的推薦值。低合金鋼縫焊的焊接條件板厚（mm）滾盤寬度（mm）電極壓力（KN）時(shí)間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）焊接休止0.81.01.21.52.02.55-67-87-87-98-99-112.5-3.03.0-3.53.5-4.04.0-5.05.5-6.06.5-8.06-77-88-99-1010-1212-153

18、-55-77-98-1010-1313-156-810-1212-1515-1717-2020-2460-8050-7050-7050-6050-6050-60注：滾盤直徑為150-200mm鍍層鋼板的縫焊 1、鍍鋅鋼板的縫焊 鍍鋅鋼板縫焊時(shí)，應(yīng)注意防止產(chǎn)生裂紋，破壞焊縫的氣密性。裂紋產(chǎn)生的原因是殘留在熔核內(nèi)和擴(kuò)散到熱影響區(qū)的鋅使接頭脆化，手盈受應(yīng)力作用而引起的。防止裂紋的方法是正確選擇工藝參數(shù)。試驗(yàn)證明，焊透率越?。?0-26%），裂紋缺陷就越小?？p焊速度高時(shí)，散熱條件差、表面過熱、熔深大，則易產(chǎn)生裂紋。一般在保證熔核直徑和接頭強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量選用小電流、低焊速和強(qiáng)烈的外部水冷。 滾盤易

19、采用花鋼輪傳動(dòng)，以便隨時(shí)修整滾盤尺寸并清理其表面。下表為鍍鋅鋼板縫焊的焊接條件。各種鍍鋅鋼板縫焊的焊接條件鍍層種類及厚度板厚（mm）滾盤寬度（mm）電極壓力（KN）時(shí)間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）焊接休止熱鍍鋅鋼板（15-20um）0.60.81.01.21.64.55.05.05.56.53.74.04.34.55.033344222211617181921250250250230200電鍍鋅鋼板（2-3um）0.60.81.01.21.64.55.05.05.56.53.53.74.04.34.533344222211516171819250250250230200磷酸鈣

20、處理防銹鋼板0.60.81.01.21.64.55.05.05.56.53.74.04.55.05.5333442222114151617182502502502302002.鍍鋁鋼板的縫焊 第一類鍍鋅鋼板縫焊的焊接條件見下表：鍍鋁鋼板縫焊的焊接條件板厚（mm）滾盤寬度（mm）電極壓力（KN）時(shí)間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）焊接休止0.9 1.21.64.8 5.56.53.8 5.06.02 232 2220 2325220 150130對于第二類鍍鋁鋼板，也和點(diǎn)焊一樣，必須將電流增大15-20%。由于粘附現(xiàn)象比鍍鋅鋼板還嚴(yán)重，因此必須經(jīng)常修整滾盤。 3.鍍鋁鋼板的縫焊 鍍

21、鋁鋼板對汽油有耐蝕性，故常用作汽車油箱。鍍鉛鋼板的縫焊與鍍鋅鋼板一樣，主要也是裂紋問題，其工藝參數(shù)可參考下表：鍍鉛鋼板縫焊的焊接條件板厚（mm）滾盤寬度（mm）電極壓力（KN）時(shí)間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/min）焊接休止0.873.6-4.53 52 217 18150 2501.074.2-5.22 51 117.5 18.5150 2501.274.5-5.52 41 118 19150 250 四、不銹鋼和高溫合金的縫焊不銹鋼縫焊困難較少，通常在交流焊接上進(jìn)行。下表是不銹鋼縫焊的焊接條件：不銹鋼（1cr18Ni9Ti）縫焊的焊接條件（HB/Z78-84）板厚（mm）滾盤厚度

22、（mm）電極壓力（KN）時(shí)間（周）焊接電流（KA)焊接速度（KA）焊接休止0.3 0.50.81.01.21.52.03-3.5 4.5-5.55.0-6.05.5-6.56.5-7.57.0-8.07.5-8.52.5-3.0 3.4-3.84.0-5.05.0-6.05.5-6.26.0-7.27.0-8.01-2 1-32-54-54-65-77-81-2 2-33-43-43-55-76-94.5-5.5 6.0-7.07.0-8.08.0-9.08.5-109.0-1210-13100-150 80-12060-8060-7050-6040-6040-50 高溫合金縫焊時(shí)，由于電阻率高和縫焊的重復(fù)加熱，更容易產(chǎn)生結(jié)晶偏析和過熱組織，甚至使工件表面擠出毛刺，為此應(yīng)采用很慢的焊接速度、較長的休止時(shí)間以利于散熱。下表為高溫合金縫焊的焊接條件：高溫合金（GH33、GH35、GH39、GH44）縫焊的焊接條件板厚（mm）電極壓力（KN）時(shí)間（周）焊接電流（KN）焊接速度（cm/min）焊接休止0.30.50.81.01.21.52.02.53.04-75-8.56-107-118-128-1310-1411-1612-173-54-65-87-98-1010-1312-