電阻焊-常用材料點(diǎn)焊講義

Chapter2點(diǎn)焊壓力焊2021/5/912.3常用金屬材料的點(diǎn)焊2021/5/92判斷點(diǎn)焊焊接性的主要標(biāo)志材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性電阻率小而熱導(dǎo)率大的材料，其焊接性較差。2.材料的高溫塑性及塑性溫度范圍高溫塑性差、塑性溫度區(qū)間窄的材料，其焊接性較差。2021/5/93判斷點(diǎn)焊焊接性的主要標(biāo)志3.材料對(duì)焊接熱循環(huán)的敏感性4.熔點(diǎn)高、線膨脹系數(shù)大、硬度高的材料，焊接性差。2021/5/94對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的要求1）熔核直徑或板厚2）焊透率3）壓痕5~20%1.熔核尺寸的幾個(gè)基本概念2021/5/952）少數(shù)金屬材料（如可淬硬鋼等）對(duì)焊接熱循環(huán)極為敏感。當(dāng)點(diǎn)焊工藝不當(dāng)時(shí)，接頭由于被強(qiáng)烈淬硬而使強(qiáng)度、塑性急劇降低。其點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度不僅取決于熔核尺寸，而且與熔核及熱影響區(qū)的組織及缺陷有關(guān)。1）多數(shù)金屬材料（如低碳鋼等）對(duì)焊接熱循環(huán)不敏感。焊接區(qū)的組織無顯著變化，也不易產(chǎn)生組織缺陷。其點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度主要與熔核尺寸有關(guān)；對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的要求2021/5/96低碳鋼的點(diǎn)焊這類鋼的點(diǎn)焊焊接性良好，焊接參數(shù)范圍寬。在常用厚度范圍內(nèi)(0.5~3.0mm)一般無需特殊措施，采用單相工頻交流電源，簡(jiǎn)單焊接循環(huán)即可獲得滿意結(jié)果。2021/5/97低碳鋼的焊接技術(shù)要點(diǎn)冷軋板焊前無需專門清理，熱軋板則必需清除表面上的氧化層、銹蝕等雜質(zhì)。如經(jīng)沖壓加工，則需清除沖壓過程中沾上的油污。如設(shè)備容量許可，建議采用硬的焊接參數(shù)，以提高熱效率和生產(chǎn)率，并可減少變形。選用中等電導(dǎo)率、中等強(qiáng)度的Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金電極。2021/5/98低碳鋼的焊接技術(shù)要點(diǎn)表面清理質(zhì)量較差或沖壓精度較差而剛度又大時(shí)，可考慮采用調(diào)幅電流(漸升)或加預(yù)熱電流的措施來減少飛濺。板厚超過3mm時(shí)，選用帶鍛壓力的壓力曲線，帶預(yù)熱電流脈沖或斷續(xù)通電的多脈沖焊接電流。2021/5/992021/5/910不銹鋼的點(diǎn)焊不銹鋼按組織可分為奧氏體型、馬氏體型、鐵素體型三類。奧氏體型與鐵素體型不銹鋼易于點(diǎn)焊。馬氏體型不銹鋼焊后硬度高、性能脆，焊接時(shí)需精確控制焊接參數(shù)，焊后常需作熱處理，故較少用于點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。2021/5/911不銹鋼的點(diǎn)焊奧氏體型不銹鋼的電阻率為低碳鋼的4~7倍，熱導(dǎo)率僅為低碳鋼的1／2~1／3。故可用較小的焊接電流、較短的通電時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)焊。不銹鋼的高溫強(qiáng)度與硬度遠(yuǎn)比低碳鋼高，因此必須采用比焊低碳鋼時(shí)高得多的電極壓力來避免飛濺和縮孔。電極材料亦需選用高溫硬度高的材料．以免嚴(yán)重壓潰。2021/5/912不銹鋼焊接技術(shù)要點(diǎn)電極壓力應(yīng)提高40%-80%，為此需采用軟化溫度高、硬度高的材料作電極。一般推薦Be-Co-Cu合金電極，尤其當(dāng)點(diǎn)焊較厚板時(shí)，電極的冷卻極為重要，可采用外部水冷卻。2021/5/913不銹鋼焊接技術(shù)要點(diǎn)為保證耐晶間腐蝕的性能，應(yīng)盡量減少在敏化溫度區(qū)停留，宜選用硬的焊接參數(shù)，焊接時(shí)間一般比相同厚度低碳鋼短40%-50%。因電阻率大、熱導(dǎo)率小，焊接電流可比相同厚度低碳鋼小些。2021/5/914可淬硬鋼的點(diǎn)焊這類鋼的碳當(dāng)量大于0.3%，淬硬性很強(qiáng)，一般在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下應(yīng)用，有碳鋼(如45，50等)，但大多數(shù)為合金鋼(如30CrMnSiA，2Crl3)等。這類鋼在點(diǎn)焊熱循環(huán)作用下，熔核和鄰近熔核的熱影響區(qū)將產(chǎn)生馬氏體組織，硬度高；而在離熔核較遠(yuǎn)處則因加熱至超過回火溫度而軟化、硬度下降、強(qiáng)度亦低(如在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下點(diǎn)焊)。可淬硬鋼點(diǎn)焊時(shí)易發(fā)生前期飛濺，厚板點(diǎn)焊時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋和疏松等缺陷。2021/5/915可淬硬鋼焊接技術(shù)要點(diǎn)在退火狀態(tài)點(diǎn)焊，且厚度小于3mm時(shí)，可采用單脈沖軟的焊接參數(shù)，通電時(shí)間約為同厚低碳鋼點(diǎn)焊時(shí)的3-4倍，電極壓力與電流相應(yīng)減小。板厚較大，且在退火狀態(tài)點(diǎn)焊時(shí)，常采用帶緩冷雙脈沖點(diǎn)焊工藝，其質(zhì)量?jī)?yōu)于單脈沖點(diǎn)焊的質(zhì)量。2021/5/916可淬硬鋼焊接技術(shù)要點(diǎn)調(diào)質(zhì)狀態(tài)鋼點(diǎn)焊時(shí)，應(yīng)采用帶回火雙脈沖的點(diǎn)焊工藝，在焊機(jī)上回火可免去整體回火的耗能工藝。帶回火雙脈沖點(diǎn)焊的工藝是指在焊接之后待焊件冷卻到完成馬氏體轉(zhuǎn)變之后再使其局部回火，從而而獲得最佳的綜合力學(xué)性能。2021/5/917帶回火雙脈沖點(diǎn)焊的組織分布示意圖2021/5/918可淬硬鋼焊接技術(shù)要點(diǎn)為防止疏松、裂紋等缺陷產(chǎn)生，尤其當(dāng)板厚大于3mm時(shí)，建議采用增大頂鍛力的加壓方式，頂鍛力約為電極壓力的2-2.5倍。加頂鍛力時(shí)間應(yīng)精確控制。這類鋼的熱物理性能接近低碳鋼，高溫強(qiáng)度適中一般采用Cr-cu或Cr-Zr-Cu合金電極。2021/5/919鍍層鋼板的點(diǎn)焊鍍層鋼板點(diǎn)焊的難點(diǎn)在于：①鍍層金屬熔點(diǎn)低，早于鋼板熔化，熔化的鍍層金屬流入縫隙，增大接觸面．降低電流密度，因此需增大電流。②鍍層金屬與電極在升溫時(shí)往往能組成固溶體或金屬間化合物等合金。一旦發(fā)生上述現(xiàn)象，電極端部的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能下降，溫度進(jìn)一步上升，產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速電極的粘污損壞，同時(shí)亦破壞了零件的鍍層。③鍍層金屬如進(jìn)入熔化的鋼質(zhì)熔池將產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，因此需在鋼板熔化前把鍍層擠出焊接區(qū)。2021/5/920CuCrZr:~1075oC:

Zinc:420oCBrass:~1027oC

(70Cu/30Zn)Steel:~1427oCNitrode:1083oCMeltingpointsWearetryingtojoinsteelwithsomething(copper)thatmelts350oCearlier!2021/5/921500oC800oC900oC

800oC1000oC1300oCTemperaturesinResistanceWelding

(Simplifiedrepresentation)Annealtemp:CuCrZr~500oCAnnealtemp:NitrodeAl60~900oCSOURCE:O.U.ScienceDataBook,Outukumpu,OMG.SOURCE:O.U.ScienceDataBook,Outukumpu,OMG.2021/5/9222021/5/923鍍層鋼板焊接技術(shù)要點(diǎn)與等厚低碳鋼相比電流應(yīng)增大30%~50%，鍍層熔點(diǎn)越低，增加越多。電極壓力則增大20%~30%即可。與低碳鋼相比，同樣的電極壓力，其臨界飛濺電流有所上升。采用Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金電極。要加強(qiáng)冷卻，允許外水冷。二次修磨間的焊接點(diǎn)數(shù)僅為焊低碳鋼時(shí)的1／10-1／20。薄板(<1.2mm)點(diǎn)焊時(shí)可采用嵌鎢電極。2021/5/924鍍層鋼板焊接技術(shù)要點(diǎn)由于電極粘污嚴(yán)重，是產(chǎn)生質(zhì)量問題的主要原因，故在結(jié)構(gòu)允許條件下改用凸焊是解決電極粘污的最佳方案。鋅、鉛等元素的金屬蒸氣和氧化物塵埃對(duì)人體有毒，需加強(qiáng)通風(fēng)。2021/5/925鋁及鋁合金的點(diǎn)焊鋁及鋁合金電阻率低(低碳鋼的1／4~1／2)、熱導(dǎo)率高(低碳鋼的2.4倍)，雖其熔點(diǎn)較低，仍需采用極大電流焊接，通電時(shí)間要短，以免散熱過多。一般需要焊接等厚低碳鋼時(shí)的3倍電流，通電時(shí)間則約為焊接等厚低碳鋼的1／10。2021/5/926鋁及鋁合金的點(diǎn)焊鋁及鋁合金在空氣中很快生成致密的氧化膜，必須在焊前很好清理，清理以化學(xué)法為佳。清理后應(yīng)在短期內(nèi)完成焊接以免再次氧化。2021/5/927鋁及鋁合金的點(diǎn)焊與純鋁相比，鋁合金的塑性變形溫度區(qū)窄，線膨脹率大，伸長(zhǎng)率小，因此須精確控制焊接參數(shù)才能避免裂紋和縮孔。此種缺陷在厚板點(diǎn)焊時(shí)尤為嚴(yán)重，推薦采用低頻半波電源。2021/5/928鋁及鋁合金焊接技術(shù)要點(diǎn)鋁及鋁合金焊前必須嚴(yán)格清理表面，除去氧化膜，推薦用化學(xué)法以保證接觸電阻值穩(wěn)定。清理后應(yīng)及時(shí)焊接，存放期不應(yīng)大于72h。采用硬的焊接參數(shù)，大容量焊機(jī)是點(diǎn)焊鋁及鋁合金必不可少的。當(dāng)板厚較小時(shí)，尚可采用單相工頻交流電源，大厚度及要求高的鋁合金構(gòu)件一般采用低頻半波焊接工藝。大容量電容放電點(diǎn)焊機(jī)常用于點(diǎn)焊純鋁。2021/5/929鋁及鋁合金焊接技術(shù)要點(diǎn)用電阻率低的Cd-Cu合金球面電極，必須加強(qiáng)水冷，有可能時(shí)采用外水冷以提高電極壽命。電極粘損是影響電極壽命的主要因索，要頻繁地用細(xì)砂布清理電極工作面。在要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，每幾十個(gè)焊點(diǎn)甚至幾個(gè)焊點(diǎn)就需清理一次。厚板點(diǎn)焊建議采用變壓式加壓工藝(加頂鍛力)。2021/5/930鈦合金的點(diǎn)焊鈦合金密度小，抗拉強(qiáng)度大，耐蝕性好，熱強(qiáng)性及低溫韌性均優(yōu)，所以廣泛應(yīng)用于航空、宇航和化工領(lǐng)域。鈦合金具有比奧氏體不銹鋼更高的電阻率和更小的熱導(dǎo)率，可采用較小容量的焊機(jī)焊接。雖鈦在高溫時(shí)大量吸收氧、氮、氫而脆化，電弧焊時(shí)需特殊保護(hù)措施，但點(diǎn)焊時(shí)熔化金屬處于塑性殼內(nèi)與大氣隔絕，故焊接性甚好，一般不需保護(hù)氣體。2021/5/931鈦合金焊接技術(shù)要點(diǎn)鈦合金的線膨脹系數(shù)僅為奧氏體不銹鋼的l/2，熱導(dǎo)率又小，所以熔核幾何尺寸對(duì)點(diǎn)焊參數(shù)不敏感，因此點(diǎn)焊參數(shù)可調(diào)范圍寬，表面不易過熱，焊透率即使高達(dá)90%也不致產(chǎn)生飛濺。但表面氧化膜較致密，需注意清理。其高溫強(qiáng)度低于奧氏體不銹鋼的高溫強(qiáng)度，可采用比點(diǎn)焊相同厚度奧氏體不銹鋼時(shí)低的電極力。2021/5/932鈦合金焊接技術(shù)要點(diǎn)點(diǎn)焊時(shí)冷卻速度很高，會(huì)產(chǎn)生針狀馬氏體組織，使硬度提高、韌性下降。因此對(duì)鈦合金建議采用焊后熱處理。點(diǎn)焊后的變形較難矯正，故需正確考慮點(diǎn)焊次序，盡量減小變形。用高溫硬度好的Cr-Cu或Be-Co-Cu合金電極，可進(jìn)行內(nèi)外水冷。2021/5/933高溫合金的點(diǎn)焊高溫合金具有很好的高溫強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于航天、航空工業(yè)。高溫合金具有比奧氏體不銹鋼更大的電阻率、更小的熱導(dǎo)率和更高的高溫強(qiáng)度，故可用較小的焊接電流，但需更大的電極壓力。2021/5/934高溫合金焊接技術(shù)要點(diǎn)高溫合金表面氧化膜致密性好，為防止形成結(jié)合線伸入等缺陷，必須加強(qiáng)表面清理工作。采用軟的焊接參數(shù)、大的電極壓力，以提高電極壓力的壓實(shí)效果。在有條件時(shí)應(yīng)采用加大頂鍛力的焊接參數(shù)，以減少飛濺、防止產(chǎn)生裂紋、疏松和縮孔等缺陷。加強(qiáng)冷卻，盡量避免反復(fù)加熱，以減少近縫區(qū)出現(xiàn)“胡須”狀缺陷的機(jī)會(huì)。用高溫硬度好的Be-Co-Cu合金電極。2021/5/935胡須某些材料如高溫合金和鋁合金其晶界聚集低熔點(diǎn)雜質(zhì)，加熱時(shí)它首先熔化并在壓力下被擠出，而后熔核中的液態(tài)金屬又填滿其空間，因此并沒有破壞接頭的完整性。但在金相檢別時(shí)因其腐蝕性能與周圍原有金屬有差別而易誤判為裂紋。2021/5/936胡須的三種存在部位熔核內(nèi)部胡須A由熔核邊緣伸向熱影響區(qū)的胡須B稍離熔核、獨(dú)立存在于熱影響區(qū)的胡須C2021/5/937胡須對(duì)接頭性能的影響至于胡須對(duì)接頭強(qiáng)度的影響，因填滿鑄態(tài)組織的胡須并未破壞金屬的連續(xù)性，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)它對(duì)接頭強(qiáng)度無影響，所以生產(chǎn)中允許胡須存在，而不作為焊接缺陷處理。但是，對(duì)未填滿的胡須盡管很少發(fā)現(xiàn)，當(dāng)承受載荷時(shí)，特別在動(dòng)載荷作用下，仍如同裂紋一樣有危險(xiǎn)性，所以應(yīng)作為裂紋處理。2021/5/938銅及銅合金的點(diǎn)焊銅的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能極好、焊接性很差。一般認(rèn)為純(紫)銅極難點(diǎn)焊，不能凸焊和縫焊。某些銅合金由于加入合金元素后導(dǎo)電導(dǎo)熱性能下降很多，硬度也有所提高，故已成功地進(jìn)行了點(diǎn)焊、凸焊和縫焊。2021/5/939銅及銅合金焊接技術(shù)要點(diǎn)銅和高電導(dǎo)率的銅合金點(diǎn)焊時(shí)，需采用防止大量散熱的電極，一般推薦用鎢、鉬鑲嵌型或銅鎢燒結(jié)型電極，相對(duì)電導(dǎo)率小于純銅30%的銅合金點(diǎn)焊時(shí)可采用Cd-Cu合金電極。適當(dāng)加大點(diǎn)距與搭邊量，