點焊工藝及參數(shù)

點焊方法和工藝一、點焊方法：

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如圖11-5所示。圖中a是最常用的方式，這時工件的兩側(cè)均有電極壓痕。圖中b表示用大焊接面積的導(dǎo)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。圖中c為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。圖中d為采用多個變壓器的雙面多點點焊，這樣可以避免c的不足。

單面點焊時，電極由工件的同一側(cè)向焊接處饋電，典型的單面點焊方式如圖11-6所示，圖中a為單面單點點焊，不形成焊點的電極采用大直徑和大接觸面以減小電流密度。圖中b為無分流的單面雙點點焊，此時焊接電流全部流經(jīng)焊接區(qū)。圖中C有分流的單面雙點點焊，流經(jīng)上面工件的電流不經(jīng)過焊接區(qū)，形成風流。為了給焊接電流提供低電阻的通路，在工件下面墊有銅墊板。圖中d為當兩焊點的間距l(xiāng)很大時，例如在進行骨架構(gòu)件和復(fù)板的焊接時，為了避免不適當?shù)募訜嵋饛?fù)板翹曲和減小兩電極間電阻，采用了特殊的銅橋A，與電極同時壓緊在工件上。

在大量生產(chǎn)中，單面多點點焊獲得廣泛應(yīng)用。這時可采用由一個變壓器供電，各對電極輪流壓住工件的型式（圖11-7a),也可采用各對電極均由單獨的變壓器供電，全部電極同時壓住工件的型式（圖11-7b).后一型式具有較多優(yōu)點，應(yīng)用也較廣泛。其優(yōu)點有：各變壓器可以安置得離所聯(lián)電極最近，因而。其功率及尺寸能顯著減?。桓鱾€焊點的工藝參數(shù)可以單獨調(diào)節(jié)；全部焊點可以同時焊接、生產(chǎn)率高；全部電極同時壓住工件，可減少變形；多臺變壓器同時通電，能保證三相負荷平衡。二、點焊工藝參數(shù)選擇

通常是根據(jù)工件的材料和厚度，參考該種材料的焊接條件表選取，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。

以試樣選擇工藝參數(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。三、不等厚度和不同材料的點焊

當進行不等厚度或不同材料點焊時，熔核將不對稱于其交界面，而是向厚板或?qū)щ姟?dǎo)熱性差的一邊偏移，偏移的結(jié)果將使薄件或?qū)щ姟?dǎo)熱性好的工件焊透率減小，焊點強度降低。熔核偏移是由兩工件產(chǎn)熱和散熱條件不相同引起的。厚度不等時，厚件一邊電阻大、交界面離電極遠，故產(chǎn)熱多而散熱少，致使熔核偏向厚件；材料不同時，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性差的材料產(chǎn)熱易而散熱難，故熔核也偏向這種材料（見圖11-8）

調(diào)整熔核偏移的原則是：增加薄板或?qū)щ?、?dǎo)熱性好的工件的產(chǎn)熱而減少其散熱。常用的方法有：

（1）采用強條件

使工件間接觸電阻產(chǎn)熱的影響增大，電極散熱的影響降低。電容儲能焊機采用大電流和短的通電時間就能焊接厚度比很大的工件就是明顯的例證。

（2）采用不同接觸表面直徑的電極在薄件或?qū)щ姟?dǎo)熱性好的工件一側(cè)采用較小直徑，以增加這一側(cè)的電流密度、并減少電極散熱的影響。

（3）采用不同的電極材料

薄板或?qū)щ?、?dǎo)熱性好的工件一側(cè)采用導(dǎo)熱性較差的銅合金，以減少這一側(cè)的熱損失。

（4）采用工藝墊片

在薄件或?qū)щ姟?dǎo)熱性好的工件一側(cè)墊一塊由導(dǎo)熱性較差的金屬制成的墊片（厚度為0.2-0.3mm），以減少這一側(cè)的散熱。點焊接頭的設(shè)計

點焊通常采用搭接接頭和折邊接頭（圖11-9）接頭可以由兩個或兩個以上等厚度或不等厚度的工件組成。在設(shè)計點焊結(jié)構(gòu)時，必須考慮電極的可達性，即電極必須能方便地抵達工件的焊接部位。同時還應(yīng)考慮諸如邊距、搭接量、點距、裝配間隙和焊點強度諸因素。

邊距的最小值取決于被焊金屬的種類，厚度和焊接條件。對于屈服強度高的金屬、薄件或采用強條件時可取較小值。

搭接量是邊距的兩倍，推薦的最小搭接量見表11-2。表11-2

接頭的最小搭接量（mm)3最薄板件厚度單排焊點雙排焊點結(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0.50.81.01.21.52.02.53.03.54.0891011121416182022678910121416182012121414162024262830161820222428323640421416182022263034384022222426303440464850

點距即相鄰兩點的中心距，其最小值與被焊金屬的厚度、導(dǎo)電率，表面清潔度，以及熔核的直徑有關(guān)。表11-3為推薦的最小點距。表11-3

焊點的最小點距（mm)3最薄板件厚度點距結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼及高溫合金輕合金0.50.81.01.21.52.02.53.03.54.010121214141618202224810101212141618202215151515202525303535

規(guī)定點距最小值主要是考慮分流影響，采用強條件和大的電極壓力時，點距可以適當減小。采用熱膨脹監(jiān)控或能夠順序改變各點電流的控制器時，以及能有效地補償分流影響的其他裝置時，點距可以不受限制。

下表為美國RWMA推薦的低碳鋼點焊的焊接條件，可供參考：低碳鋼點焊的焊接條件板厚電極最小點距最小搭接距最佳條件（A類）中等條件（B類）最大d最小D電極壓力焊接時間焊接電流熔核直徑抗剪強度±14%電極壓力焊接時間焊接電流熔核直徑抗剪強度±17%電極壓力焊接時間焊接電流熔核直徑抗剪強度±20%（mm)(mm)(mm)(KN)(周波）（KA)(mm)(KN)（KN)(周）（KA)(mm)（KN)(KN)(周）（KA)(mm)(KN)0.43.2108101.1545.24.01.80.7584.53.61.60.40173.53.31.250.54.8109111.3556.04.32.40.9095.04.02.10.45204.03.61.750.64.81010111.5066.64.73.01.00115.54.32.80.50224.34.02.250.84.81012111.9077.85.34.41.25136.54.84.00.60255.04.63.551.06.41318122.2588.85.86.11.50177.25.45.40.75305.65.35.31.26.41320142.70109.86.27.81.75197.75.86.80.85336.15.56.51.66.41327163.601311.56.910.62.40259.16.710.01.15437.06.39.251.88.01631174.101512.57.413.02.75289.77.111.81.30487.56.711.002.08.01635184.701713.37.914.53.003010.37.613.71.50538.07.113.052.38.01640205.802015.08.618.53.703711.38.417.71.80648.67.916.853.29.51650228.202717.410.331.05.005012.99.928.52.608810.09.426.60四、淬火鋼的點焊

由于冷卻速度極快，在點焊淬火鋼時必然產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，在應(yīng)力較大時會產(chǎn)生裂紋。為了消除淬火組織、改善接頭性能，通常采用電極間焊后回火的雙脈沖點焊方法，這種方法的第一個電流脈沖為焊接脈沖，第二個為回火處理脈沖，使用這種方法時應(yīng)注意兩點：

（1）兩脈沖之間的間隔時間一定要保證使焊點冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)變點Ms溫度以下；

（2）回火電流脈沖幅值要適當，以避免焊接區(qū)的金屬重新超過奧氏體相變點而引起二次淬火。

淬火鋼的雙脈沖點焊工藝參數(shù)實例，示于下表可供參考：

25CrMnSiA、30CrMnSiA鋼雙脈沖點焊的焊接條件板厚（mm)電極端面直徑（mm)電極壓力（KN)焊接時間（周）1.01.52.02.55-5.56-6.56.5-77-7.51-1.81.8-2.52-2.82.2-3.222-3224-3525-3730-40板厚（mm)焊接電流（KA)間隔時間（周）回火時間（周）回火電流（KA)1.01.52.02.55-6.56-7.26.5-87-925-3025-3025-3030-3560-7060-8060-8565-902.5-4.53-53.5-64-7五、鍍鋁鋼板的點焊

鍍鋁鋼板分為兩類，第一類以耐熱為主，表面鍍有一層厚20-25微米的Al-Si合金（含有Si6-8.5%），可耐640度高溫。第二類以耐腐蝕為主，為純鋁鍍層，鍍層厚為第一類的2-3倍。點焊這兩類鍍鋅鋼板時都可以獲得強度良好的焊點。

由于鍍層的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，因此需要較大的焊接電流。并應(yīng)采用硬銅合金的球面電極。下表為第一類鍍鋁鋼板點焊的焊接條件。對于第二類，由于鍍層厚，應(yīng)采用較大的電流和較低的電極壓力。

耐熱鍍鋁板點焊的焊接條件板厚（mm)電極球面半徑（mm)電極壓力（KN)焊接時間（周）焊接電流（KA)抗剪強度（KN)0.60.81.01.21.42.02525505050501.82.02.53.24.05.5910111214188.79.510.512.013.014.01.92.54.26.08.013.0六、不銹鋼的點焊

不銹鋼一般分為：奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼三種。由于不銹鋼的電阻率高、導(dǎo)熱性差，因此與低碳鋼相比，可采用較小的焊接電流和較短的焊接時間。這類材料有較高的高溫強度，必須采用較高的電極壓力，以防止產(chǎn)生縮孔、裂紋等缺陷。不銹鋼的熱敏感性強，通常采用較短的焊接時間、強有力的內(nèi)部和外部水冷卻，并且要準確地控制加熱時間、焊接時間及焊接電流，以防熱影響區(qū)晶粒長大和出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象。

點焊不銹鋼的電極推薦用2類或3類電極合金，以滿足高電極壓力的需要。下表為不銹鋼點焊焊接條件：

不銹鋼點焊的焊接條件板厚（mm)電極端面直徑（mm)電極壓力（KN)焊接時間（周）焊接電流（KA)0.30.50.81.01.21.52.02.53.03.04.05.05.06.05.5-6.57.07.5-8.09-100.8-1.21.5-2.02.4-3.63.6-4.24.0-4.55.0-5.67.5-8.58.5-1010-122-33-45-76-87-99-1211-1312-1613-173-43.5-4.55-6.55.8-6.56.0-7.06.5-8.08-108-1111-13七、鋁合金的點焊

鋁合金的應(yīng)用十分廣泛，分為冷作強化和熱處理強化兩大類。鋁合金點焊的焊接性較差，尤其是熱處理強化的鋁合金。其原因及應(yīng)采取的工藝措施如下：

（1）電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率較高

必須采用較大電流和較短時間，才能做到既有足夠的熱量形成熔核；又能減少表面過熱、避免電極粘附和電極銅離子向純鋁包復(fù)層擴散、降低接頭的抗腐蝕性。

（2）塑性溫度范圍窄、線膨脹系數(shù)大

必須采用較大的電極壓力，電極隨動性好，才能避免熔核凝固時，因過大的內(nèi)容拉應(yīng)力而引起的裂紋。對裂紋傾向大的鋁合金，如LF6、LY12、LC4等,還必須采用加大鍛壓力的方法，使熔核凝固時有足夠的塑性變形、減少拉應(yīng)力，以避免裂紋產(chǎn)生。在彎電極難以承受大的定鍛壓力時，也可以采用在焊接脈沖之后加緩冷脈沖的方法避免裂紋。對于大厚度的鋁合金可以兩種方法并用。

（3）表面易生成氧化膜

焊前必須嚴格清理，否則極易引起飛濺和熔核成形不良（撕開檢查時，熔核形狀不規(guī)則，凸臺和孔不呈圓形），使焊點強度降低。清理不均勻則將引起焊點強度不穩(wěn)定。

基于上述原因，點焊鋁合金應(yīng)選用具有下列特性的焊機：

1）能在短時間內(nèi)提供大電流；

2）電流波形最好有緩升緩降的特點；

3）能精確控制工藝參數(shù)，且不受電網(wǎng)電壓波動影響；

4）能提供價形和馬鞍形電極壓力；

5）機頭的慣性和摩擦力小，電極隨動性好。

當前國內(nèi)使用的多為300-600KVA的直流脈沖、三相低頻和次級整流焊機，個別的達到1000KVA，均具有上述特性。也有采用單相交流焊機的，但僅限于不重要工件。

點焊鋁合金的電極應(yīng)采用1類電極合金，球形端面，以利于壓固熔核和散熱。

由于電流密度大和氧化膜的存在，鋁合金點焊時，很容易產(chǎn)生電極粘著。電極粘著不僅影響外觀質(zhì)量，還會因電流減小而降低接頭強度。為此需經(jīng)常修整電極。電極每修整依次后可焊工件的點數(shù)與焊接條件、被焊金屬型號、清理情況、有無電流波形調(diào)制，電極材料及其冷卻情況等因素有關(guān)。通常點焊純鋁為5-10點，點焊LF6，LY12時為25-30點。

防透鋁LF21強度低，延性后，有較好的焊接性，不產(chǎn)生裂紋，通常采用固定不變電極壓力。硬鋁（如LY11、LY12），超硬鋁（如LC4、LC5）強度高、延性差，極易產(chǎn)生裂紋，必須采價形曲線的壓力。但對于薄件，采用大的焊接壓力或具有緩冷脈沖的雙脈沖加熱，裂紋也不是不可避免的。

采用價形壓力時，鍛壓力滯后于斷電的時刻十分重要，通常是0-2周。鍛壓力加得過早（斷電前），等于增大了焊接壓力，將影響加熱，導(dǎo)致焊點強度降低和波動。鍛壓力加得過遲，則熔核冷卻結(jié)晶時已經(jīng)形成裂紋，加鍛壓力已無濟于事。有時也需要提前于斷電時刻施加鍛壓力，這是因為電磁氣閥動作延遲，或氣路不暢通造成鍛壓力提高緩慢，不提前施加不足以防止裂紋的緣故。

在直流脈沖點焊機上焊接鋁合金的焊接條件見下表：板厚（mm)電極球面半徑（mm）電極壓力（KN）焊接時間（周）焊接電流（KA）鍛壓壓力（KN）0.81.01.52.02.53.0751001502002002002.0-2.52.5-3.63.5-4.04.5-5.06.0-6.5822355-76-925-2829-3235-4045-5049-5557-60-----22

板厚（mm）電極球面半徑（mm）電極壓力（KN）焊接時間（周）焊接電流（KA）鍛壓壓力（KN）鍛后滯后斷電時刻（周）0.50.81.01.31.61.82.02.32.53.0751001001001502002002002002002.3-3.13.2-3.53.6-4.04.0-4.25.0-5.96.8-7.37.0-9.08.0-108.0-1111-12122233557819-2626-3629-3640-4641-5445-5050-5570-7580-8590-943.0-3.25.0-8.08.0-9.010-10.513.5-1415-1619-19.523-2425-2630-320.50.50.51111112

八、銅和銅合金的點焊

銅合金與鋁合金相比，電阻率稍高而導(dǎo)熱性稍差，所以點焊并無太大困難。厚度小于1.5mm的銅合金，尤其是低電導(dǎo)率的銅合金在生產(chǎn)中用的最廣泛。純銅電導(dǎo)率極高，點焊比較困難。

通常需要在電極與工件間加墊片，或使用在電極端頭嵌入鎢的復(fù)合電極，以減少向電極的散熱。鎢極直徑通常為3-4mm。

焊接銅和高導(dǎo)電率的黃銅和青銅時，一般采用1類電極合金做電極，焊接低導(dǎo)電率的黃銅、青銅和銅鎳合金時，采用2類電極合金。也可以用嵌入鎢極的復(fù)合電極焊接銅合金。由于鎢的導(dǎo)熱性差，故可使用小得多的焊接電流