畢業(yè)論文模具設(shè)計論文設(shè)計點焊方法和工藝研究

1、摘 要點焊通常分為雙面點焊和單面點焊兩大類。雙面點焊時，電極由工件的兩側(cè)向焊接處饋電。典型的雙面點焊方式是最常用的方式，這時工件的兩側(cè)均有電極壓痕。大焊接面積的導電板做下電極，這樣可以消除或減輕下面工件的壓痕。常用于裝飾性面板的點焊。同時焊接兩個或多個點焊的雙面點焊，使用一個變壓器而將各電極并聯(lián)，這時，所有電流通路的阻抗必須基本相等，而且每一焊接部位的表面狀態(tài)、材料厚度、電極壓力都需相同，才能保證通過各個焊點的電流基本一致采用多個變壓器的雙面多點點焊。關(guān)鍵詞：點焊 電極 焊接 電流 變壓器AbstactSpot-welding usually consist of double-sided s

2、pot welding and one-sided welding two kinds big. Double-sided spot welding, the two sides to the workpiece electrode welding place feeder. The typical double-sided spot-welded way is the most commonly used methods, when both sides of the workpiece are electrode creasing. Big welding area of conducti

3、ve plate electrode, so can do next to eliminate or reduce the workpiece creasing below. Often used for decorative panels etc. Meanwhile welding two or more spot welding welding, using a dual each electrode transformer and parallel, then all current path of the impedance must basic equal, and each we

4、lding parts of the surface condition, material thickness, electrode pressure must be identical, can guarantee the current by various solder consistent use several transformer double-sided.Keywords: spot welding electrode welding current transformer 第一章 緒論1.1 企業(yè)基本狀況圖1 公司外景上海烈光創(chuàng)建于2000年，除此之外還有臺灣烈光、南京烈光

5、。公司性質(zhì)是臺灣大陸合資企業(yè)，公司所在行業(yè)是汽車零配件制造業(yè)，公司經(jīng)營范圍是汽車沖壓零配件，有汽車座椅，滑槽，汽車門板，汽車安全帶、安全氣囊，汽車引擎避震產(chǎn)品等，同時有制作模具、檢治、治具等。1.2電阻點焊的背景及意義電阻點焊是一種被廣泛應用的制作金屬板件連接裝置的生產(chǎn)工藝，相對其它焊接方法，點焊的主要優(yōu)點是高效、質(zhì)量可靠、成本低、易操作、易實現(xiàn)焊接自動化，適用于大批量生產(chǎn)。由于上述諸多優(yōu)點，尤其被廣泛應用于現(xiàn)代制造業(yè)及其它一些高科技產(chǎn)業(yè)與領(lǐng)域，如航空航天、汽車制造、能源、電子及輕工等領(lǐng)域，每年約占世界總焊接量的三分之一。1.3汽車點焊質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀點焊質(zhì)量控制的內(nèi)容十分廣泛，它不但

6、涉及到點焊設(shè)備的檢測與控制系統(tǒng)，而且也包括點焊的接頭設(shè)計、原材料的采購、管理和焊前處理、焊接工藝規(guī)范和質(zhì)量檢驗標準、設(shè)備的使用和維護、以及焊工技術(shù)培訓和定期考核、焊接的工裝設(shè)備等多種因素。在本研究中假設(shè)其它條件不變，點焊質(zhì)量僅由于點焊過程的參數(shù)決定。隨著點焊工藝在汽車制造業(yè)中的應用，對接頭質(zhì)量不斷提出更高的要求，經(jīng)過多年的生產(chǎn)應用證明:采用自動控制技術(shù)是確保點焊質(zhì)量、提高效率、降低成本的十分有效的方法。近年來，國內(nèi)外焊接工作者在點焊質(zhì)錄監(jiān)測與控制技術(shù)研究領(lǐng)域進行的長期不懈的努力，已經(jīng)取得了一些可喜的成果，有些方法已應用于生產(chǎn)。在點焊過程中，由于電阻熱的作用，使金屬經(jīng)過了加熱、熔化、凝固以及相變

7、，并且與過程相關(guān)的物理量也發(fā)生了變化。如電流流過工件，.使母材熔化而引起電流、電壓及動態(tài)電阻的變化，與此同時，被焊金屬受熱溫度升高，隨著溫度上升而紅外輻射加強;金屬受熱膨脹、焊接區(qū)出現(xiàn)液態(tài)金屬時，電極的力、位移、速度、加速度等過程參量都發(fā)生了變化:金屬相變和變形，會產(chǎn)生應力波;根據(jù)這些物理量的特性，獲得熔核的信息。在點焊過程中必須滿足以下幾個基本條件，方可作為質(zhì)量監(jiān)控的信息:(1)必須與焊點質(zhì)量有密切關(guān)系，呈現(xiàn)一定的函數(shù)關(guān)系并有期望的準確性;(2)信號易于檢測;(3)必須可以再現(xiàn)，一般應為連續(xù);(4)取出監(jiān)控信息時，不干擾點焊工藝參數(shù)，不影響正常生產(chǎn);(5)監(jiān)控手段易于實現(xiàn)，且成木不得太高。由

8、此可見，在點焊焊接中通過監(jiān)測焊接過程中某一物理量，該物理量能夠反映熔核的的形成情況，從而通過監(jiān)測該物理量可以對焊接過程進行實時控制。因此，點焊質(zhì)量控制的發(fā)展主要體現(xiàn)在點焊質(zhì)量的監(jiān)測和控制兩個方面。點焊質(zhì)量控制技術(shù)的內(nèi)容主要包括兩個方面:一是實時穩(wěn)定焊接參數(shù)的控制(恒流、恒壓、電極壓力等);二是焊接過程中反映熔核形成狀態(tài)的物理量的監(jiān)測與控制。第二章 點焊基本原理2.1 點焊接頭的形成電阻點焊原理和接頭形成如圖2所示?？珊喪鰹椋簩⒑讣?壓緊在兩電極2之間，施加電極壓力后，阻焊變壓器1向焊接區(qū)通過強大的焊接電流，在焊件接觸面上形成真實的物理接觸點，并隨著通電加熱的進行而不斷擴大。塑變能與熱能使接觸點

9、的原子不斷激活，消失了接觸面，繼續(xù)加熱形成熔化核心4，簡稱熔核。熔核中的液態(tài)金屬在電動力作用下發(fā)生強烈攪拌，熔核內(nèi)的金屬成分均勻化，結(jié)合界面迅速消失。加熱停止后，核心液態(tài)金屬以自由能最低的熔核邊界半熔化晶粒表面為晶核開始結(jié)晶，然后沿與散熱相反方向不斷以枝晶形式向中間延伸。通常熔核以柱狀晶形式生長，將合金濃度較高的成分排至晶叉及枝晶前端，直至生長的枝晶相互抵住，獲得牢固的金屬鍵合，接合面消失了，得到了柱狀晶生長較充分的焊點。或因合金過冷條件不同，核心中心區(qū)同時形成等軸晶粒，得到柱狀晶與等軸晶兩種凝固組織并存的焊點。同時，液態(tài)熔核周圍的高溫固態(tài)金屬，在電極壓力作用下產(chǎn)生塑性變形和強烈再結(jié)晶而形成塑

10、性環(huán)注：塑性環(huán)（corona bond）熔核周圍具有一定厚度的塑性金屬區(qū)域稱為塑性環(huán)，它也有助于點焊接頭承受載荷，該環(huán)先于熔核形成且始終伴隨著熔核一起長大。它的存在可防止周圍氣體侵入和保證熔核液態(tài)金屬不至于沿板縫向外噴濺。圖2電阻點焊原理1-阻焊變壓器 2-電極 3-焊件 4-熔核2.2 點焊的熱源及加熱特點 . 點焊的熱源電阻點焊的熱源是電流通過焊接區(qū)（圖3）產(chǎn)生的電阻熱。根據(jù)焦耳定律，總析熱量Q為 Q=i²rc2rcw2rwdt. (1) 式中 i焊接電流的瞬時值，是時間的函數(shù)；rc 焊件間接觸電阻的動態(tài)電阻值，是時間的函數(shù)； 2rcw 電極與焊件間接觸電阻的動態(tài)電阻值，是時間的

11、函數(shù)； 2rw 焊件內(nèi)部電阻的動態(tài)電阻值，是時間的函數(shù)； t通過焊接電流的時間。圖3 點焊焊接區(qū)示意圖和等效電路圖R-焊接區(qū)總電阻 Rc-焊件間接觸電阻Rcw-電極與焊件間接觸電阻 Rw-焊件內(nèi)部電阻 電流對點焊加熱的影響焊接電流是產(chǎn)生內(nèi)部熱源電阻熱的外部條件。從式可知，電流對析熱的影響比電阻和時間兩者都大，它通過如下二個途徑對點焊的加熱過程施加響。 調(diào)節(jié)焊接電流有效值的大小會使內(nèi)部熱源的析熱量發(fā)生顯著變化，影響加熱過程。另外，薄件點焊時，電流波形特征對加熱效果亦有影響。例如，根據(jù)熱時間常數(shù)概念，低碳鋼在0.4mm0.4mm以下點焊時，使用工頻交流電的有效值就不如使用電流脈沖幅值更能表征加熱效

12、果。焊接電流有效值I與其脈沖幅值IM之間有如下關(guān)系：當電容式焊機或工頻交流焊機并在全相導通下焊接時，其焊接電流脈沖幅值當直流式焊機焊接時，其焊接電流脈沖幅值為式中a1指數(shù)值，與電路的時間常數(shù)有關(guān)。 電阻對點焊加熱的影響點焊的電阻是產(chǎn)生內(nèi)部熱源電阻熱的基礎(chǔ)，是形成焊接溫度場的內(nèi)在因素。研究表明，接觸電阻（平均值）Rc2Rew的析熱量約占內(nèi)部熱源Q的510。軟規(guī)范時可能要小于此值，硬規(guī)范及精密點焊時要大于此值。接觸電阻Rc與導體真實物理接觸點的分布和接觸點的面積有關(guān)，即與焊件材質(zhì)、表面狀態(tài)（清理方法、表面粗糙度、存放時間等）、電極壓力及溫度等有關(guān)。有時為避免發(fā)生粘損、初期噴濺等不良現(xiàn)象，可在厚鋼板

13、、鋁合金等的點焊中采用馬鞍形壓力變化曲線以獲得低而均勻的接觸電阻值，這不僅可充分利用電功率，又可取得提高焊接質(zhì)量、節(jié)約電能的雙重效果。在厚鋼板點焊時，若采用預熱電流脈沖、調(diào)幅電流波形等點焊循環(huán)，亦可獲得與采用馬鞍形壓力變化曲線相同之功效，并且由于可不必增大預壓電極壓力而降低了設(shè)備的造價。應該指出，雖然接觸電阻析熱量占熱源比例不大，并且在焊接開始后很快降低、消失，但這部分熱量對建立焊接初期的溫度場、擴大接觸面積、促進電流分布的均勻化是有重要作用的。 室溫下的接觸電阻Rc 可用下列關(guān)系式表示：Rc rc F-m. (2)式中 rc恒定系數(shù)，F(xiàn)為1N時的接觸電阻值，可由試驗測得（）； F電極壓力或接

14、觸面承受的壓力（N）； m與材料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)（0.51.0范圍內(nèi)選取）。 研究表明，異種金屬材料相接觸，其接觸電阻值取決于較軟的材料。同時，同一焊接區(qū)的接觸電阻Rc與Rew之間存在一定的關(guān)系，即Rew（1/2）Rc （鋼材，表面化學清洗、銅合金電極） Rew（1/25）Rc （鋁合金，表面化學清洗、銅合金電極）焊件內(nèi)部電阻2Rw的析熱量約占總析熱量Q的9095。軟規(guī)范時要大于此值，硬規(guī)范及精密點焊時可能要小于此值。焊件內(nèi)部電阻是焊接區(qū)金屬材料本身所具有的電阻，該區(qū)域的體積要大于以電極與焊件接觸面為底的圓柱體體積，可由下式近似確定： 2 2RwKAT .（3） d2/4式中 K考慮焊件不均勻加

15、熱系數(shù)（0.800.90范圍內(nèi)選?。?； A考慮電場不均勻性的系數(shù)（0.820.84范圍內(nèi)選?。?； T焊接區(qū)金屬的電阻率，是溫度的函數(shù)（·mm）；單個焊件的厚度（mm）； d電極與焊件接觸面直徑（mm）。 影響內(nèi)部電阻2Rw的因素可歸納為：金屬材料的熱物理性質(zhì)（T）、力學性能（金屬材料壓潰強度）、點焊焊接參數(shù)及特征（電極壓力F及硬、軟規(guī)范）和焊件厚度（）等。同時，還應該指出，在點焊加熱過程中焊接區(qū)這一不均勻加熱的非線性空間導體，其形態(tài)和溫度分布始終處于不斷變化中。因而，焊件的內(nèi)部電阻2rw(瞬時值)也具有復雜的變化規(guī)律，只有在加熱臨近終了時（正常點焊時，減弱或切斷焊接電流的時刻），非線

16、性空間導體的形態(tài)和溫度分布才呈現(xiàn)暫時穩(wěn)定狀態(tài)，即此時焊接電流場和溫度場進入準穩(wěn)態(tài)，2rw趨近于一個穩(wěn)定的數(shù)值 2Rw（金屬材料點焊斷電時刻焊件內(nèi)部電阻的平均值）。研究表明，不同的金屬材料在加熱過程中焊接區(qū)動態(tài)總電阻r（動態(tài)值）的變化規(guī)律相差甚大。不銹鋼、鈦合金等材料呈單調(diào)下降的特性；鋁及鋁合金在加熱初期呈迅速下降后趨于穩(wěn)定；而低碳鋼r的變化曲線上卻明顯有一峰值。由于動態(tài)總電阻r標志著焊接區(qū)加熱和熔核長大的特征，可用來作為監(jiān)控焊點質(zhì)量的物理參量，例如在低碳鋼點焊質(zhì)量監(jiān)控中的“動態(tài)電阻法”。 點焊的熱平衡點焊熱平衡組成如圖4所示。熱平衡方程式如下： QQ1Q2Q3Q4.（4）式中 Q焊接區(qū)總析熱量

17、； Q1熔化母材金屬形成熔核的熱量； Q2通過電極熱傳導而損失的熱量； Q3通過焊件熱傳導而損失的熱量； Q4通過對流、輻射散失到空氣介質(zhì)中的熱量。圖4 點焊熱平衡組成Q的大小取決于焊接參數(shù)特征和金屬的熱物理性質(zhì)。例如，點焊2A12-T4（LY12CZ）鋁合金板材，獲得直徑6mm熔核時，硬規(guī)范（t0.02s）時Q400J；軟規(guī)范（t0.2s）時Q1200J；而點焊鋼材時，同樣獲得6mm熔核，則Q1700J；Q1僅取決于金屬的熱物理性質(zhì)及熔化金屬量，而與熱源種類和焊接參數(shù)特征無關(guān)，點焊時Q1（1030）Q，導熱性好的金屬材料（鋁、銅合金等）取低限；Q2與電極材料、形狀及冷卻條件有關(guān)，點焊時Q2（

18、3050）Q，是最主要的散熱損失；Q3與板件厚度、材料的熱物理性質(zhì)以及焊接參數(shù)特征等因素有關(guān)，Q320Q；Q45Q，在利用熱平衡方程式進行有關(guān)計算時可忽略不計。應該指出，在實際生產(chǎn)中往往利用控制Q2來獲得合適的焊接溫度場。例如，在不同厚度焊件的點焊中，采用附加墊片或改換電極材料等措施以減小Q2，可改善熔核偏移，增加薄件一邊的焊透率。焊接區(qū)的溫度分布是析熱與散熱的綜合結(jié)果，點焊加熱終了時的溫度分布如圖5所示。最高溫度總是處于焊接區(qū)中心，超過被焊金屬熔點Tm的部分形成熔核，核內(nèi)溫度可能超過Tm（焊鋼時超出200300K），但在電動力強烈攪拌下，進一步升高是困難的。由于Q2、 Q3的強烈作用，離開熔

19、核邊界溫度降低很快。當被焊金屬導熱性差（鋼）或用硬規(guī)范點焊時，溫度梯度將很大；而被焊金屬導熱性好（鋁）或用軟規(guī)范點焊時，溫度梯度則將較小。圖5 點焊時溫度分布A-焊鋼時 B-焊鋁時第三章 點焊一般工藝3.1 點焊方法根據(jù)點焊時電極向焊接區(qū)饋電方式，分為雙面點焊和單面點焊。同時，又根據(jù)在同一個點焊焊接循環(huán)中所能形成的焊點數(shù)，將其進一步細分，如圖6和圖7所示。圖6 不同形式的雙面點焊a）雙面單點焊 b）雙面雙點焊 c）?。o）壓痕雙面單點焊 d）雙面多點焊圖 7 不同形式的單面點焊a）單面單點焊 b）無分流單面的雙點焊c）有分流單面雙點焊 d）單面多點焊雙面點焊應用最廣，尤其圖6a 是最常用的方式

20、；圖6c 常用于裝飾性面板點焊，裝飾面因處于大面積的導電板電極一側(cè)，會得到淺壓痕或無壓痕的焊點；圖6d 因采用多個變壓器單獨雙面饋電，僅用于下電極無法抵達構(gòu)件背面或里面的場合。其中圖7a 常用于零件較大、二次回路過長情況；圖7b 因無分流產(chǎn)生而優(yōu)于圖7c ，為降低分流可在工件下面附設(shè)銅墊板，以提供低電阻通路；圖7d 各對電極均由單獨變壓器供電，可同時通電，具有焊接質(zhì)量高、生產(chǎn)率高、變形小和三相負載平衡等優(yōu)點，在汽車組件生產(chǎn)中常可遇到。 有時因焊件的結(jié)構(gòu)形式和所擁有的點焊設(shè)備限制，也會采用一些特殊的點焊形式，如圖8所示。加入銅芯棒可增強構(gòu)件點焊部位剛度，使點焊能正常進行，同時銅芯棒又提供了低電阻

21、通路，降低了分流。其中圖8b 中接頭設(shè)計優(yōu)于圖a 的設(shè)計，因為分流減到最小，保證了點焊質(zhì)量。 a） b）圖8 利用銅芯棒點焊a)不合理 b)合理總之，對焊件饋電點焊時應遵循以下原則：盡量縮短二次回路長度及減小回路所包圍的空間面積，以減少能耗；盡量減少伸入二次回路的鐵磁體體積，特別是在不同位置焊點焊接時伸入體積有很大變化，以避免焊接電流產(chǎn)生較大波動（尤其使用工頻交流焊機）；盡量防止和減小分流。3.2 點焊接頭設(shè)計 點焊接頭主要尺寸的確定點焊通常采用搭接接頭或折邊接頭（圖9）。接頭可以由兩個或兩個以上等厚度或不等厚度、相同材料或不相同材料的零件組成，焊點數(shù)量可為單點或多點。在電極可達性良好的條件下

22、，接頭主要尺寸設(shè)計可參見表1、表2和表3。 a） b）圖 9 點焊接頭型式a）搭接接頭 b）折邊接頭 表1點焊接頭尺寸的大致確定 （單位：mm）序號經(jīng)驗公式簡圖備注1d3或d5d-熔核直徑A-焊透率（）c，-壓痕深度e-點距s-邊距-薄件厚度n-焊點數(shù)-點焊縫符號dn×（e）-點焊縫標注2A=30703c，0.24e85s6焊透率A=（h/）×100搭邊量b=2s 表2 接頭的最小搭接量 （單位：mm） 最薄板件厚度單排焊點的最小搭接量雙排焊點的最小搭接量結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼及高溫合金輕合金結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼及高溫合金輕合金0.586121614220.89712181622110814

23、2018241.2119142220261.512101624223021412202826342.516142432304031816263634463.52018284038484222030424050 表3 焊點的最小點距 （單位：mm） 最薄板件厚度最小點距結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼及高溫合金輕合金0.5108150.812101511210151.21412151.514122021614252.518162532018303.52220354242235 焊點布置的合理性點焊焊接結(jié)構(gòu)通常由多點連接而成，其排列型式多為單排，有時也可為多排。在單排點焊接頭中焊點除受切應力外，還承受由偏心力引起的拉

24、應力，在多排點焊的接頭中，拉應力較小。研究表明，焊點排數(shù)多于3是不合理的，因為多于3排并不能再增加承載能力。同時，還應注意，單排的點焊接頭是不可能達到接頭與母材等強度，只有采用多排（3排）布置焊點，才可以改善偏盡力矩的影響，降低應力集中系數(shù)，如果采用交錯的排法，情況將會更好。理論上說，可以得到與基本金屬等強度的點焊接頭。應當注意，點焊接頭的疲勞強度很低，增加焊點數(shù)量也無效。 通常焊點強度用每點切力（FT ）及正拉力（F ）評定，正拉力與切力之比（F/FT）稱塑（延）性比，其值越大表明塑（延）性越好，而且與材質(zhì)關(guān)系密切。例如鋼焊件一般隨含碳量增加而塑性比下降，應按結(jié)構(gòu)受力及所用材料合理選用塑（延

25、）性比。 點焊結(jié)構(gòu)的影響電極能否較方便地達到焊接位置，對焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率影響很大。因此，根據(jù)電極可達性將點焊結(jié)構(gòu)分為敞開式（上、下均方便可達）、半敞開式（僅上或下可方便到達）、封閉式（上、下均受到阻礙），這時需采用特殊電極和專用電極握桿，如圖10所示。 圖 10 專用電極和專用電極握杠3.3 焊前工件表面清理點焊、凸焊和縫焊前，均需對焊件表面進行清理，以除掉表面臟物與氧化膜，獲得小而均勻一致的接觸電阻，這是避免電極粘結(jié)、噴濺、保證點焊質(zhì)量和高生產(chǎn)率的主要前提。對于重要焊接結(jié)構(gòu)和鋁合金焊件等，尚需每批抽測施加一定電極壓力下的兩電極間總電阻R，以評定清理效果，一般情況下可由清理工藝保證。清理方法

26、可有二類：機械法清理，主要有噴砂、刷光、拋光及磨光等；化學清理用溶液參見表4，也可查閱相關(guān)熔焊資料。表4 化學腐蝕用的溶液成分金屬腐蝕用溶液中和用溶液R允許值/低碳鋼1.每升水中H2SO4200g、NaCL10g、緩沖劑六次甲基四胺1g，溫度50602.每升水中HCL200g、六次甲基四胺10g，溫度3040每升水中NaOH或KOH5070g，溫度2025600結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼1.每升水中H2SO4100g、NaCL50g、六次甲基四胺10g，溫度50602.每0.8升水中H3PO46598g、Na3PO435!50g乳化劑OP25g、硫脲5g每升水中NaOH或KOH5070g，溫度2025每

27、升水中NaNO35g，溫度5060800不銹鋼、高溫合金在0.7升水中H2SO4110g、HCL130g、HNO310g，溫度5070質(zhì)量分數(shù)為10的蘇打溶液，溫度為20251000鈦合金每0.6L水中HCL16g、HNO370g、HF50g1500銅合金1.每升水中HNO3280g、HCL1.5g、炭黑12g，溫度15252.每升水中HNO3100g、H2SO4180g、HCL1g、溫度1525300鋁合金每升水中H3SO4110155g、K2Cr2O7或Na2Cr2O71.50.8g，溫度3050每升水中HNO31525g，溫度202580120鎂合金在0.30.5L水中NaOH30060

28、0g、NaNO34070g、NaNO2150250g、溫度70100120180注：成分中酸的密度。硫酸1.84(g/cm3，下同)，硝酸1.40，鹽酸1.19，正磷酸1.6。焊前點焊電極的正確選用和焊接過程中的維護修理，也是一個重要條件。3.4 點焊焊接循環(huán)焊接循環(huán)（welding cycle），在電阻焊中是指完成一個焊點（縫）所包括的全部程序。圖11是一個較完整的復雜點焊焊接循環(huán)，由加壓，休止等十個程序段組成，I、F、t中各參數(shù)均可獨立調(diào)節(jié)，它可滿足常用（含焊接性較差的）金屬材料的點焊工藝要求。當將I、F、t中某些參數(shù)設(shè)為零時，該焊接循環(huán)將會被簡化以適應某些特定材料的點焊要求。當其中I1、

29、I3、Fpr、Ffo、t2、t3、t4、t6、t7、t8均為零時，就得到由四個程序段組成的基本點焊焊接循環(huán)，該循環(huán)是目前應用最廣的點焊循環(huán)，即所謂“加壓焊接維持休止”的四程序段點焊或電極壓力不變的單脈沖點焊。圖 11 復雜點焊焊接循環(huán)示意圖第四章 R200型轎車安全帶支架點焊工藝參數(shù)選擇車型R200安全帶支架點焊工藝的主要規(guī)范參數(shù)是焊接電流、焊接時問、電極壓力。是根據(jù)R200安全帶支架的材料和厚度， R200安全帶支架的焊接條件表選取，首先確定電極的端面形狀和尺寸。其次初步選定電極壓力和焊接時間，然后調(diào)節(jié)焊接電流，以不同的電流焊接試樣，經(jīng)檢查熔核直徑符合要求后，再在適當?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)電極壓力，焊

30、接時間和電流，進行試樣的焊接和檢驗，直到焊點質(zhì)量完全符合技術(shù)條件所規(guī)定的要求為止。最常用的檢驗試樣的方法是撕開法，優(yōu)質(zhì)焊點的標志是：在撕開試樣的一片上有圓孔，另一片上有圓凸臺。厚板或淬火材料有時不能撕出圓孔和凸臺，但可通過剪切的斷口判斷熔核的直徑。必要時，還需進行低倍測量、拉抻試驗和X光檢驗，以判定熔透率、抗剪強度和有無縮孔、裂紋等。4.1 R200型轎車安全帶支架主要規(guī)范參數(shù)表5 R200安全帶支架點焊工藝參數(shù)電流上升時間US第一段電流C1通電時間H1電極加壓力SR頻道601450.1994.1.1 電極壓力對R200型轎車安全帶支架點焊質(zhì)量的影響R200型轎車安全帶支架點焊時在通電電流和時

31、間不變的前提下，電極最大位移與點焊質(zhì)量具有良好的對應關(guān)系，二者隨壓力的變化趨勢基本一致。隨著焊接壓力的增大，在一定范圍內(nèi)，點焊強度稍有增大，基本穩(wěn)定在一定水平，波動很?。坏S電極壓力進一步增大時，焊接強度下降較快。電極壓力F電極壓力的大小一方面影響電阻的數(shù)值.從而影響析熱t(yī)的多少.另一方面影晌烽件向電極的散熱情況。過小的電極壓力將導致電阻增大、析熱t(yī)過多且散熱較差，引起前期飛濺;過大的電極壓力將導致電阻減小、析熱t(yī)少、散熱良好、熔核尺寸縮小.尤其是焊透率顯著下降。因此從節(jié)能角度來考慮.應選擇不產(chǎn)生飛濺的最小電極壓力。4.1.2 通電電流對R200型轎車安全帶支架點焊質(zhì)量的影響R200型轎車安全

32、帶支架點焊時隨著通電電流的升高，焊接質(zhì)量總體上有提高的趨勢。根掘R200型轎車安全帶支架點焊實驗的記錄情況，壓力越大，越不容易出現(xiàn)飛濺，所以不同壓力情況下的電流給定范圍有所不同，我們是根掘出現(xiàn)飛濺時的電流值作為實驗電流的上限。電極最大位移基本隨通電電流的增大而增大，和點焊強度具有較好的一致性，個別情況有位移減小的趨勢，主要是因為出現(xiàn)較大飛濺引起的。在電極壓力和通電電流不變的情況下，電極最大位移和焊接質(zhì)量隨通電時間的增加而增加，焊接質(zhì)量基本上由通電時間來決定。焊接時間通電時間的長短直接影響輸入熱的大小，在同期控制點焊機上，通電時間是周(我國一周為ZOms)的整倍數(shù)。在其它參數(shù)固定的情況下，只有通

33、電時間超過某最小值時才開始出現(xiàn)熔核，而后隨通電時間的增長，熔核先快速增大，拉剪力亦提高。當選用的電流適中時.進一步增加通電時間，熔核增長變慢.漸趨恒定。但由于加熱時間過長.組織變差，正拉力下降.會使塑性指標下降。當選用的電流較大時，則熔核長大到一定極限后會產(chǎn)生飛濺。4.1.3 通電時間對R200型轎車安全帶支架點焊質(zhì)量的影響R200型轎車安全帶支架點焊時在電極壓力和通電電流不變的情況下，電極最大位移和焊接質(zhì)量隨通電時間的增加而增加，焊接質(zhì)量基本上由通電時間來決定。焊接電流助析出熱t(yī)與電流的平方成正比，所以焊接電流對焊點性能影響最敏感。在其它參數(shù)不變時，當電流小于某值熔核不能形成.超過此值后，隨

34、電流增加.熔核快速增大，焊點強度上升，而后因散熱t(yī)的增大而熔核增長速度減緩，禪點強度增加緩、慢，如進一步提高電流，則導致產(chǎn)生飛濺，焊點強度反而下降。所以一般建議選用對熔核直徑變不敏感的適中電流來焊接。從以上分析結(jié)果可以看出：(1)點焊強度(抗剪力F)與通電電流和時間相關(guān)性最大，且正相關(guān)；而電極壓力則影響最小，和點焊質(zhì)量呈負相關(guān)關(guān)系。(2)電極最大位移(Smax)與電流和時間相關(guān)性最大，與電極壓力相關(guān)性最小，這點和點焊強度一致。(3)點焊質(zhì)量與電極最大位移相關(guān)性最大，且正相關(guān)，與通電時J'日J、通電電流次之，且二者相近，電極壓力影響最小。(4)通電時間和電流對點焊質(zhì)量影響較大，而電極壓力

35、影響最小，并且電極最大位移與點焊質(zhì)量有著良好的對應關(guān)系，這點和R200型轎車安全帶支架點焊實驗結(jié)果一致。R200型轎車安全帶支架點焊質(zhì)量對焊接電流、通電時問的最敏感，而電極壓力次之。在焊接電流大于某一閾值后，點焊質(zhì)量主要由焊接時間決定；電極位移與焊點強度的確有著良好的對應關(guān)系，分析結(jié)果和試驗結(jié)果一致。4.2 R200型轎車安全帶支架焊接規(guī)范參數(shù)的確定原則l)保證焊核直徑;2)不出現(xiàn)飛濺，同時避免壓坑過深及凸肩等缺陷;3)盡量采用硬規(guī)范以提高生產(chǎn)節(jié)拍，提高接頭綜合性能。R200型轎車安全帶支架點焊選擇工藝參數(shù)時，要充分考慮試樣和工件在分流、鐵磁性物質(zhì)影響，以及裝配間隙方面的差異，并適當加以調(diào)整。

36、當采用工頻交流電源時，點焊參數(shù)的選擇應首先確定電極4.3 R200型轎車安全帶支架點焊調(diào)整方法1)根據(jù)R200型轎車安全帶支架厚度，選定焊機容量，確定焊點直徑范圍;2)選定焊鉗型號和電極尺寸，焊鉗的最大電極壓力一般要求達到3000N(按管路氣壓為0.6MPa考慮);3)初步設(shè)定焊接時間，根據(jù)料厚及層數(shù)組合狀況，一般可調(diào)為8至14周波;4)將焊接電流逐漸增大，直到焊點直徑達到要求。若焊點直徑?jīng)]有達到要求即產(chǎn)生飛濺，則適當減小焊接電流而增加通電時間，直至達到規(guī)定的直徑。以上R200型轎車安全帶支架點焊參數(shù)調(diào)整過程中，同時注意保證壓坑深度，一般壓坑深度小于板厚的15%20%，若壓坑過深，則適當減小氣

37、壓并視情況調(diào)整電流和焊接時間。合工藝試驗和車間生產(chǎn)的具體實際情況，可以歸納出低碳鋼板的最佳規(guī)范如表5: 表6 低碳鋼的最佳規(guī)范低碳鋼板料厚I（安）t（周波）F（牛頓）d（毫米）0.8+0.875008190061.0+1.0790010215061.2+1.285001224506第五章 R200型轎車安全帶點焊質(zhì)量保證與缺陷分析R200型轎車安全帶支架點焊中要獲得較好的焊點質(zhì)量,除有最佳的焊接電流、焊接壓力、焊接時間等焊接工藝參數(shù)外還須了解其它與焊接有關(guān)的參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響規(guī)律,并進行合理的優(yōu)化與搭配,才能得到良好的焊接質(zhì)量。5.1 R200型轎車安全帶支架點焊質(zhì)量保證 R200型轎車安全

38、帶支架焊點工藝設(shè)計的優(yōu)化R200型轎車安全帶支架焊點工藝設(shè)計在相當程度上決定采用的工裝和設(shè)備、焊點質(zhì)量和成本。1.工藝設(shè)計時要充分考慮焊接設(shè)備的能力和本地區(qū)供電電網(wǎng)的品質(zhì),選擇功率裕量足夠的焊機和控制精度合適的焊接控制器,確保焊點質(zhì)量及其穩(wěn)定性。2.焊點設(shè)計時盡量考慮使用雙面點焊,特別是使用推挽雙點技術(shù)。實踐證明,雙面點焊比單面點焊焊接質(zhì)量更可靠,易于保證。3.盡量避免設(shè)計多層板(超過三層以上),特別是多層厚板的裝配結(jié)構(gòu)進行點焊。4.焊點設(shè)計要充分考慮焊點的間距及邊距,選擇合適的焊接順序,以減小焊接分流及焊接變形。5.設(shè)計焊接回路時應盡量減小二次回路阻抗。6.制定和采用合適的點焊質(zhì)檢工藝,使用

39、簡便、可靠、經(jīng)濟的質(zhì)檢方法和工具,制定合適的質(zhì)檢頻次。7.使用合適的測試儀表及工具。 R200型轎車安全帶支架點焊電極圖12 電極示意圖 R200型轎車安全帶支架點焊電極是保證點焊質(zhì)量的重要零件（如圖12），由4部分組成：端部、主體、尾部、冷卻水孔。它的主要功能有：(1)向工件傳導電流；(2)向工件傳遞壓力；(3)迅速導散焊接區(qū)的熱量。目前點焊時主要采用錐臺形和球面形兩種電極，錐臺形的端面直徑d或球面形的端部回弧半徑R的大小，決定了電極與焊件接觸面積的多少，在同等電流時，它決定了電流密度大小和電極壓強分布范圍。一般應選用比期望獲得熔核直徑大20%左右的工作面直徑所需的端部尺寸。其次由于電極是內(nèi)

40、水冷卻的.電極上散失的熱t(yī)往往高達50%的輸入總熱t(yī)，因此端部工作面的波動或水冷孔端到電極表面的距離變化均將嚴孟影響散熱t(yī)的多少，從而引起熔核尺寸的波動。因此要求錐臺形電極工作面直徑在工作期間每增大15%左右必須修復。而水冷孔端至表面距離在耗損至僅存34時即應更換新電極。 R200型轎車安全帶支架點焊焊點的強度保證R200型轎車安全帶支架點焊時要得到具有足夠強度的焊點，首先取決于是否根據(jù)焊件狀況(板材厚度、層數(shù)、材質(zhì)、鍍層情況等)制定了合理的焊接規(guī)范;其次，取決于是否采取有效措施來克服影響焊接規(guī)范穩(wěn)定性的各種因素。這些因素主要有:a)網(wǎng)路電壓的波動;b)鐵磁性物質(zhì)進人焊鉗導致二次回路阻抗的變化

41、;c)電極端面直徑和性能的的變化(隨著點焊次數(shù)的不斷增加，電極端面直徑被徽粗變大引起電流密度降低;電極沽污，特別是鍍鋅板焊接時電極端部銅鋅合金引起電極導電導熱性能下降)針對以上因素，目前可以采取以下措施:1) R200型轎車安全帶支架點焊時選用目前先進的微電腦阻焊控制器。我廠使用的江都焊接設(shè)備廠生產(chǎn)的VCW一200系列微機控制器，在網(wǎng)壓波動士10腸、負載阻抗變化士10%時，焊接電流變化簇士3%，可有效克服網(wǎng)路電壓的波動及二次回路阻抗變化的影響。天津陸華科技公司生產(chǎn)的HCW系列高檔阻焊控制器網(wǎng)壓波動十10%一一20%時，閉環(huán)恒流穩(wěn)定度鎮(zhèn)士2%。法國SCIAKY公司的CPS2000RI，控制器網(wǎng)壓

42、波動+10%一15%時，電流變化為士2%(上海烈光汽車配件有限公司使用)2) R200型轎車安全帶支架點焊時在焊裝車間或焊裝線上對焊機的通電焊接進行計算機群控管理和集中控制，可有效防止同時通電的焊機數(shù)量，避免電源電壓下降過多，使壓降在允許的范圍內(nèi)。同時可檢測和控制在線所有焊機的工作狀況，保證焊接質(zhì)量?？筛鶕?jù)電網(wǎng)容量控制同通電的焊機臺數(shù)，控制電網(wǎng)的三相平衡;可檢測和控制在線所有焊機的工作狀態(tài)(包括故障情況、焊接規(guī)范、焊點數(shù)等);可遠離現(xiàn)場對每臺焊機進行編程。為保證焊接質(zhì)量、實現(xiàn)焊接自動化管理提供了硬件基礎(chǔ)。3) R200型轎車安全帶支架點焊在編制焊接工藝時，可利用微電腦阻焊控制器的電流階梯遞增功

43、能和定點修磨電極的措施，避免電極端面直徑被轍粗而引起的電流密度降低以及電極端部性能惡化對焊點強度的影響。此外，由于車身板件組合多變，經(jīng)常存在一把焊鉗需焊接板件組合不同的部位。對此，最好采用多套焊接規(guī)范進行焊接。這在自動化焊鉗和機器人點焊工位比較容易實現(xiàn)，但手工點焊工位則比較困難。如果程序(規(guī)范)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)在焊鉗上，操作者容易混淆或遺忘。為解決這一問題，可以在夾具上設(shè)置程序轉(zhuǎn)換板，對焊接規(guī)范進行強制轉(zhuǎn)換。 R200型轎車安全帶支架焊點外觀質(zhì)量的保證R200型轎車安全帶支架焊點的外觀質(zhì)量主要指焊點的表面質(zhì)量(要求壓抗淺、平滑均勻過度、無明顯的凸肩或局部擠壓造成的表面鼓起，無毛刺、焊點表面沒有熔化或

44、粘附的銅合金以及裂紋等缺陷)、焊點的位置度以及點焊造成的工件變形。焊點的外觀質(zhì)量除靠先進的設(shè)備和工藝參數(shù)來保證外，還可以采取以下措施來提高: l)在外觀件表面一側(cè)使用浮動電極墊板，如果在多點焊機上，可以使用平電極來減輕壓坑、毛刺等缺陷;2)采用有浮動機構(gòu)的焊鉗以避免工件受非焊接壓力的作用而變形;3)采用焊點導向塊來保證焊點位置的準確性，并克服電極與工件不垂直而造成的工件變形。5.2 R200型轎車安全帶支架點焊接頭主要缺陷產(chǎn)生原因及預防措施 (1)噴濺(飛濺)。按時間分為前期噴濺和后期噴濺;按產(chǎn)生的部位可分為內(nèi)噴濺(兩焊件間，)和外噴濺(焊件與電極接觸處)2種前期噴濺產(chǎn)生的原因是:焊件表面清理

45、不佳或接觸面上壓強分布嚴重不勻，造成局部電流密度過高引起早期熔化，此時因無塑性環(huán)保護，發(fā)生噴濺。R200型轎車安全帶支架點焊時防止前期噴濺的措施有:加強焊件清理質(zhì)量，注意預壓前的對中;有條件時可采用漸升電流或增加預熱電流來減慢加熱速度，避免早期熔化而引起噴濺。后期噴濺產(chǎn)生的原因是:熔核長大過快，超出電極壓力有效的作用范圍，從而沖破塑性環(huán)，在徑向造成內(nèi)噴濺，在軸向沖破板表面造成外噴濺。這種情況一般產(chǎn)生在電流較大、通電時間過長的情況下。R200型轎車安全帶支架點焊時可通過縮短焊接時間和減小電流的辦法來防止。噴濺在外表面上首先影響外觀;其次產(chǎn)生的疤痕影響耐腐蝕及疲勞性能?？赏ㄟ^預熱來防止熔核長大過快

46、。預熱降低了焊接開始時焊接區(qū)金屬中的溫度梯度，避免金屬的瞬間過熱和產(chǎn)生噴濺。 (2)收縮性缺陷。主要包括縮孔和收縮性裂紋。R200型轎車安全帶支架點焊時，焊接區(qū)加熱集中，溫度梯度大，加熱與冷卻速度很快，液態(tài)金屬被包圍在金屬塑性環(huán)中;同時受焊接區(qū)金屬變形的影響。因此，接頭易出現(xiàn)縮孔和收縮性裂紋等缺陷。縮孔雖然減少了點焊的承載面積，但是對接頭的靜載強度影響不大，對沖擊和疲勞載荷則有一定的影響，特別是同時伴有裂紋的，影響特別明顯。因此規(guī)定每個焊點僅能存在1個縮孔，且孔徑不大于熔核直徑的25 % ?？s孔的防止主要靠提高電極壓力，特別是熔核形成、焊接區(qū)快速冷卻時的鍛壓力來實現(xiàn)。熔核內(nèi)部裂紋，可分為橫向裂

47、紋及縮孔邊緣的裂紋。一般認為存在于熔核中心部位的裂紋，若尺寸較小，對焊接接頭的強度影響不大。R200型轎車安全帶支架點焊時出現(xiàn)焊核內(nèi)部橫向裂紋的主要原因是:電極壓力太低;焊接電流過大;焊接時間過短。出現(xiàn)縮孔邊緣裂紋的原因是:焊接電流太大或焊接時間過長;電極壓力不足。(3)其他缺陷。 未焊透。沿R200型轎車安全帶支架貼合面無熔核、熔核尺寸過小或熔透率不足。該缺陷使焊接接頭強度大大降低，是點焊的一種危險的缺陷。產(chǎn)生原因是由于焊接電流太小;焊接時間太短;電極壓力過大。壓痕過深。R200型轎車安全帶支架焊點表面壓痕超過規(guī)定要求。壓痕過深容易造成應力集中，導致焊接接頭強度特別是疲勞強度大大下降。產(chǎn)生的

48、原因是由于電極球面半徑過小;電極壓力過大;焊接電流太大或焊接時間過長;噴濺所引起。熔合線伸入。指熔合線呈直線狀伸入熔核內(nèi)的現(xiàn)象。熔合線的伸入會減少熔核的實際有效直徑，從而降低接頭強度。這種缺陷對接頭疲勞性能影響較大，使用時容易導致接頭的破壞。產(chǎn)生的原因是由于R200型轎車安全帶支架焊接表面清理不凈;電極球面半徑過小，加在熔核邊緣的壓力相應減少。表面燒傷。R200型轎車安全帶支架或電極表面不凈，使電極與工件接觸位置的電流密度高而集中，造成的局部熔化的燒傷。燒傷會影響接頭的抗腐蝕性和表面質(zhì)量。在R200型轎車安全帶支架點焊焊接過程中，應按相關(guān)規(guī)程的要求，盡量避免出現(xiàn)上述的焊接缺陷。 第6章 全文總

49、結(jié)本次畢業(yè)論文主要進行了對R200型轎車安全帶支架點焊原理的分析，了解到很多影響點焊的元素，電極壓力、電極通電電流以及通電時間是關(guān)鍵，這在實際應用中也很重要。如果R200型轎車安全帶支架點焊達不到以上的要求，點焊的強度就達不到，要得到具有足夠強度的焊點，首先取決于是否根據(jù)焊件狀況(板材厚度、層數(shù)、材質(zhì)、鍍層情況等)制定了合理的焊接規(guī)范;其次，取決于是否采取有效措施來克服影響焊接規(guī)范穩(wěn)定性的各種因素，其中點焊的參數(shù)最為關(guān)鍵。電極的研磨是保證產(chǎn)品外觀的重要因素，電極不平會導致產(chǎn)品外觀上會有很多的壓印，嚴重的話會導致導電流，引起焊點到處飛濺。當所有的R200型轎車安全帶支架點焊參數(shù)以及強度都具備了話

50、，還要接上水路，因為如果不接水路的話，點幾個R200型轎車安全帶支架沒有影響，但是如果數(shù)量多的話點焊機就會發(fā)燙，不但會影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且還會損壞點焊機，所以接上水路至關(guān)重要。在完成過程中既鞏固了所學的專業(yè)知識，還學到了很多課堂上沒接觸過的專業(yè)知識。在繪圖期間，發(fā)現(xiàn)了大量在以前學習中沒注重的問題，因此又更深入的學習了相關(guān)的專業(yè)知識，對機械也有了更深的認識。其次，在完成的過程中，還使用了計算機繪圖軟件Auto CAD等相關(guān)軟件，增強了對繪圖軟件的理解和運用，獲益非淺。另外在我學到的不僅僅是機械設(shè)計專業(yè)知識，還有在工作過程中認真，負責，勤奮，耐心等未來工程技術(shù)人員所必須具備的優(yōu)秀品質(zhì)。在完成這次畢業(yè)

51、論文中，讓我了解了機械加工工藝分析的一般的步驟和方法，這次畢業(yè)論文的完成對我是一個全新的鍛煉和考驗，在設(shè)計過程中需要不斷的查閱各種相關(guān)的資料，并要在廠家進行實際的操作學習，借鑒前人的設(shè)計成果，這使我對整個工作過程有了進一步的了解和認識，在目前分析的基礎(chǔ)上融入自己的一些思路與想法。通過這次設(shè)計加深了我對所學理論知識的理解，結(jié)合各類實習靈活運用相關(guān)的課程的理論知識，達到我們設(shè)計的預期目的，對我們所學的知識是一次很好的總結(jié)，同時也為我所從事的工作打下堅實的基礎(chǔ)。致謝本文是在魏蔚老師精心指導和大力支持下完成的。魏老師以嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神，兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽的創(chuàng)新的進取精

52、神對我產(chǎn)生重要的影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。在魏老師的幫助下，經(jīng)過反復多次修改，最后順利完成論文。其中也參考了一些資料和同學的意見。最后再次對關(guān)心、幫助我的全系老師和同學表示衷心的感謝。參考文獻1 焊接手冊（第一卷 焊接方法及設(shè)備）M.北京：機械工業(yè)出版社 1992,243-2492 焦鶴杰.焊接結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ).上海：上?？茖W技術(shù)文獻出版社 19913 畢慧琴等.焊接方法及設(shè)備.北京：機械工業(yè)出版社 19814 搭接電阻焊.北京:國防工業(yè)出版社5 孫金貞.全國第三屆汽車焊接年會論文集 1996附件：圖13 電極實物圖圖14 點焊機圖15 制程檢查基準書圖16 品質(zhì)

53、檢查管理記錄表ag an employment tribunal clai Emloyment tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: you don't agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think

54、that you have been dismissed unfairly. For more informu, take advice from one of the organisations listed under Further help. Employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation. Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from on