電阻焊-凸縫焊

4.凸焊

是點焊的一種變形，主要適用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件，厚度在0.5-4mm

與點焊相比，機械力作用較大，且可同時焊多個焊點板厚差大時用凸焊，板厚比可達1：6

凸焊與點焊相比，具有以下優(yōu)點：

1）在一個焊接循環(huán)內(nèi)可同時焊接多個焊點。不僅生產(chǎn)率高，而且沒有分流影響。因此可在窄小的部位上布置焊點而不受點距的限制。

2）由于電流密度集于凸點，電流密度大，故可用較小的電流進行焊接，并能可靠地形成較小的熔核。

3）凸點的位置準(zhǔn)確、尺寸一致，各點的強度比較均勻。因此對于給定的強度、凸焊焊點的尺寸可以小于點焊。

4）由于采用大平面電極，且凸點設(shè)置在一個工件上，可最大限度地減輕另一工件外露表面上的壓痕。同時大平面電極的的電流密度小、散熱好，電極的磨損要比點焊小得多，因而大大降低了電極的保養(yǎng)和維修費用。

5）與點焊相比，工件表面的油、銹、氧化皮、鍍層和其他涂層對凸焊的影響較小，但干凈的表面仍能獲得較穩(wěn)定的質(zhì)量。

凸焊的缺點：

需要沖制凸焊的附加工序；電極比較復(fù)雜；由于一次要焊多個焊點，需要使用高電極壓力、高機械精度的大功率焊機。

凸焊類型實例

ａ)多點凸焊ｂ)環(huán)焊ｃ)T形焊ｄ)滾凸焊(制動蹄)ｅ)線材交叉焊凸焊結(jié)構(gòu)實例凸焊過程電極壓力、電極位移、電流隨時間變化一、凸焊焊接循環(huán)一、凸焊焊接循環(huán)凸焊接頭形成過程

ａ)凸焊循環(huán)ｂ)接頭形成過程分解1、預(yù)壓階段壓潰凸點，使焊接區(qū)的導(dǎo)電通路面積（凸點高度下降>0.5h）；破壞貼合面的氧化膜。需緩慢施壓。2、通電加熱階段凸點壓潰形成熔核3、維持階段4、休止階段二、凸焊的工藝特點

（1）凸焊是點焊的一種變形，通常是在兩板件之一上沖出凸點，然后進行焊接。由于電流集中，克服了點焊時熔核偏移的缺點，因而凸焊時工件的厚度比可以超過6:1。（2）凸焊時，電極必須隨著凸點的被壓饋而迅速下降，否則會因失壓而產(chǎn)生飛濺，所以應(yīng)采用電極隨動性好的凸焊機。（3）在實際焊接時，由于凸點高度不一致，上下電極平行度差，一點固定一點移動要比兩點同時移動的情況多。（4）多點凸焊時，為克服各凸點間的壓力不均衡，可以采用附加預(yù)熱脈沖或采用可轉(zhuǎn)動的電極頭的辦法。（5）多點凸焊時，如果焊接條件不適當(dāng)，會引起凸點移位現(xiàn)象，并導(dǎo)致接頭強度降低。實驗證明，移位是由電流通過時的電磁力引起的。防止凸點移位措施：A、在保證正常熔核的條件下，選用較大的電極壓力，較小的焊接電流；B、盡可能地提高加壓系統(tǒng)的隨動性。如減小加壓系統(tǒng)可動部分的質(zhì)量，以及在導(dǎo)向部分采用滾動摩擦。

兩點凸焊時的移位示意圖

ａ)電磁力F方向ｂ)撕開后的凸點

凸點形狀有圓球型和圓錐型兩種。圓錐型可提高凸點剛度，在電極壓力較高時不致于過早壓潰；也可以減少因電流密度過大而產(chǎn)生飛濺。通常多采用圓球型凸點。為了防止擠出金屬殘留在凸點周圍而形成板間間隙，有時也采用帶環(huán)形溢出槽的凸點。多點凸焊時，凸點高度不一致將引起各點電流的不平衡，使接頭強度不穩(wěn)定。因此凸點高度誤差應(yīng)不超過±0.12mm。如采用預(yù)熱電流，則誤差可以增大。

凸點也可以做成長形的（近似橢圓形），以增加熔核尺寸，提高焊點強度，此時凸點與平板將為線接觸。三、凸點設(shè)計凸點形狀

ａ)圓球形ｂ)圓錐形

ｃ)帶環(huán)形溢出槽形帶凸點的螺母

ａ)帶圓凸點ｂ)帶弧形凸點

1、電極壓力

凸焊的電極壓力取決于被焊金屬的性能，凸點的尺寸和一次焊成的凸點數(shù)量等。電極壓力應(yīng)足以在凸點達到焊接溫度時將其完全壓饋，并使兩工件緊密貼合。電極壓力過大會過早地壓饋凸點，失去凸焊的作用，同時因電流密度減小而降低接頭強度。壓力過小又會引起嚴(yán)重飛濺。2、焊接時間

對于給定的工件材料和厚度，焊接時間由焊接電流和凸點剛度決定。在凸焊低碳鋼和低合金鋼時，與電極壓力和焊接電流相比，焊接時間是次要的。一般在確定合適的電極壓力和焊接電流后，再調(diào)節(jié)焊接時間，以獲得滿意的焊點。如想縮短焊接時間，就要相應(yīng)增大焊接電流，但過份增大焊接電流可能引起金屬過熱和飛濺，通常凸焊的焊接時間比點焊長，而電流比點焊小。

四、凸焊的工藝參數(shù)凸焊接頭拉剪載荷與電極壓力關(guān)系3、焊接電流

凸焊的每一焊點所需電流比點焊同樣一個焊點時小，被焊金屬的性能和厚度是選擇焊接電流的主要依據(jù)。但在凸點完全壓潰之前電流必須能使凸點溶化，推薦的電流應(yīng)該是在采用合適的電極壓力下不至于擠出過多金屬的最大電流。對于一定凸點尺寸，擠出的金屬量隨電流的增加而增加。采用遞增的調(diào)幅電流可以減小擠出金屬。

多點凸焊時，總的焊接電流大約為每個凸點所需電流乘以凸點數(shù)。但考慮到凸點的公差、工件形狀、焊機次級回路的阻抗等因素，需根據(jù)實際情況做調(diào)整。

凸焊時還應(yīng)做到被焊兩板間的熱平衡，否則，在平板未達到焊接溫度以前便已溶化，因此焊接同種金屬時，應(yīng)將凸點沖在較厚的工件上，焊接異種金屬時，應(yīng)將凸點沖在電導(dǎo)率較高的工件上。但當(dāng)在厚板上沖出凸點有困難時，也可在薄板上沖凸點。

電極材料也影響兩工件上的熱平衡，在焊接厚度小于0.5mm的薄板時，為了減少平板一側(cè)的散熱，常用鎢-銅燒結(jié)材料或鎢做電極的嵌塊。下表推薦的是低碳鋼薄板的凸焊參數(shù)，凸點形狀為半球狀或圓錐狀。表中A類參數(shù)用于單個凸點或是凸點間距較表中數(shù)值大1.5～2倍的情況；B類參數(shù)用于2個凸點的情況；C類參數(shù)用于多個凸點，且點距較小的情況。在表中，電極壓力及焊接電流兩項參數(shù)指的都是每個凸點的數(shù)值。

五、常用金屬的凸焊1、低碳鋼的凸焊待焊的上、下兩板厚度可以不相同，但厚板不得超過薄板的3倍。不同板厚的板材凸焊時，凸點應(yīng)盡可能地加工在較厚的一塊板材上，以減少熔核偏移；而參數(shù)應(yīng)按較薄的一面選取，以免噴淺。表2中列出了正常凸點和小尺寸凸點的兩種參數(shù)。正常凸點通常用單點凸焊，以達到較高的焊點強度；縮小凸點則常用于多點凸焊。為了減小由于凸點加工不均勻而引起的焊接電流和壓力分配的不均勻，并減少噴濺，焊接電流應(yīng)遞增。另外，與厚板的點焊一樣，為了防止熔核內(nèi)產(chǎn)生縮孔等缺陷，還需加大鍛壓力。

低碳鋼十字形凸焊是利用線材、棒料或管子外圓的交叉相接時形成的凸點狀態(tài)，形成局部的電流集中，成為一種理想的凸焊。為防止焊件（特別是細線材）被壓扁而造成強度降低，電極端面應(yīng)開出V形或U形槽。表4是低碳鋼絲交叉接頭凸焊的焊接參數(shù)。

低碳鋼管子十字形凸焊時，可采用不同直徑的管子，但壁厚必須一致。與鋼絲交叉接頭相類似，較大的壓下量導(dǎo)致較大的接頭強度（這里以扭矩表示）。例如，Φ22mm×1.5mm的管子焊接時，當(dāng)壓下量為5%時，接頭的扭矩為1500N·m；壓下量為15%，接頭的扭矩高達2500N·m。表5是管子十字形凸焊的焊接參數(shù)2、鍍層鋼板的凸焊

由于凸焊時凸點的存在和采用平面電極，故鍍鋅鋼的凸焊要比它點焊時所遇到的困難小得多。因為凸點能夠使電流密度更為集中，即使接觸面上的鋅層局部熔化而蔓延開來，也不會使電流降低過多。其次，因為采用大尺寸的平板電極，不論是鋅層的粘著，還是電極本身的變形都極小，所以焊接接頭的強度不會隨著焊點的增加而降低。與無鍍層的鋼板凸焊相比，鍍鋅鋼板所用的焊接電流要大，且應(yīng)隨著鍍層厚度的增大而增加。3、不銹鋼和高溫合金的凸焊

不銹鋼凸焊時，必須注意熔核的位移現(xiàn)象。位移產(chǎn)生原因：多凸點之間通過電流時同方向電流相吸。位移現(xiàn)象影響：導(dǎo)致熔核強度的降低?？朔胧和裹c間距不宜過小，并應(yīng)采用較高的電極壓力。但要避免過高的電極壓力，以免壓壞凸點。下表為不銹鋼的凸點尺寸及凸焊焊接參數(shù)。與低碳鋼鋼絲的交叉凸焊一樣，鎳和耐熱合金線絲的交叉凸焊也被廣泛采用。鎳和耐熱合金的凸焊焊接參數(shù)如下表。耐熱合金與低碳鋼的線材交叉焊相比，要使用較高的電極壓力?？p焊機油箱縫焊加工5、縫焊縫焊

搭接或?qū)咏宇^，適用于密封性要求高的板金件，厚度在0.1-2.5mm，主要用于低壓容器，如汽車、摩托車的油箱、氣體靜化器等的焊接1、縫焊的特點1)縫焊與點焊一樣是熱—機械（力）聯(lián)合作用的焊接過程。其機械（力）的作用在焊接過程中是不充分的（步進縫焊除外），焊接速度越快表現(xiàn)越明顯。2)縫焊焊縫是由相互搭接一部分的焊點所組成，因此焊接時的分流要比點焊嚴(yán)重的多，這給高電導(dǎo)率鋁合金及鎂合金的厚板焊接帶來困難。3)滾輪電極表面易發(fā)生粘損而使焊縫表面質(zhì)量變壞，因此對電極的修整是一個特別值得注意的問題。4)由于縫焊焊縫的截面積通常是母材縱截面積的2倍以上（板越薄這個比率越大），破壞必然發(fā)生在母材熱影響區(qū)。因此，對縫焊結(jié)構(gòu)很少強調(diào)接頭強度，主要要求其具有良好的密封性和耐蝕性。2、縫焊的分類（1）根據(jù)滾輪電極旋轉(zhuǎn)（焊件移動）與焊接電流通過（通電）的機—電配合方式：A、連續(xù)縫焊B、斷續(xù)縫焊C、步進縫焊2、縫焊的分類

根據(jù)滾輪電極旋轉(zhuǎn)（焊件移動）與焊接電流通過（通電）的機—電配合方式：按接頭形式，可分為搭接縫焊、壓平縫焊、圓周縫焊、墊箔對接縫焊、銅線縫焊等。各種縫焊方法

ａ)壓平縫焊ｂ)單面單縫縫焊ｃ)單面雙縫縫焊ｄ)雙面雙縫縫焊

ｅ)小直徑圓周縫焊(1—導(dǎo)電母線2—杯形電極)ｆ)墊箔對接縫焊(1—箔帶2—導(dǎo)向嘴)

ｇ)銅線縫焊(1—圓銅線2—扁銅線)壓平縫焊時的搭接量比一般縫焊時要小得多，約為板厚的1-1.5倍，焊接時同時壓平接頭，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的焊縫，常用于低碳鋼和不銹鋼制成的食品容器和冷凍機襯套等產(chǎn)品的焊接。

墊箔對接縫焊是解決厚板縫焊的一種方法。因為當(dāng)板厚達3mm時，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，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)點是：接頭有較平緩的加強高；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。其缺點是：對接精度要求高；焊接時必須準(zhǔn)備地將箔帶鋪墊于滾盤與工件間，增加了自動化的困難。

銅線電極縫焊是解決鍍層鋼板縫焊時，鍍層粘著滾盤的有效方法。焊接時，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，而不會污染滾盤。雖然銅線用過后要報廢。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。由于報廢銅線的售價與銅線相差不多，所以焊接成本并不高。這種方法主要用于制造食品罐?？p焊質(zhì)量要求：3、縫焊接頭形成過程

（斷續(xù)）縫焊時，每一焊點同樣要經(jīng)過預(yù)壓、通電加熱和冷卻結(jié)晶三個階段。但由于縫焊時滾輪電極與焊件間相對位置的迅速變化，使此三階段不像點焊時區(qū)分的那樣明顯。1)在滾輪電極直接壓緊下，正被通電加熱的金屬，系處于“通電加熱階段”。2)即將進入滾輪電極下面的鄰近金屬，受到一定的預(yù)熱和滾輪電極部分壓力作用，系處在“預(yù)壓階段”。3)剛從滾輪電極下面出來的鄰近金屬，一方面開始冷卻，同時尚受到滾輪電極部分壓力作用，系處在“冷卻結(jié)晶階段”。因此，正處于滾輪電極下的焊接區(qū)和鄰近它的兩邊金屬材料，在同一時刻將分別處于不同階段。而對于焊縫上的任一焊點來說，從滾輪下通過的過程也就是經(jīng)歷“預(yù)壓—通電加熱—冷卻結(jié)晶”三階段的過程。由于該過程是在動態(tài)下進行的，預(yù)壓和冷卻結(jié)晶階段時的壓力作用不夠充分，應(yīng)使縫焊接頭質(zhì)量一般比點焊時差，易出現(xiàn)裂紋、縮孔等缺陷。4、縫焊工藝特點

由于通?？p焊接頭是在動態(tài)過程中（即滾輪電極旋轉(zhuǎn)）形成的，往往表現(xiàn)出壓力作用不充分和表面溫度比點焊高及表面粘附嚴(yán)重等。因此，應(yīng)注意：1)焊前焊件表面必須認(rèn)真全部或局部（沿焊縫寬約20mm）清理；滾輪電極必須經(jīng)常修整，在某些鍍層板密封焊縫的焊接中，應(yīng)使用專設(shè)的修整刀。2)不等厚度和不同材料縫焊時，可采用與點焊類似的工藝措施，改善熔核偏移。3)縫焊前必須采用點焊定位，定位點間距為75～150mm，并注意點固焊的位置和表面質(zhì)量；環(huán)形焊件點固后的間隙應(yīng)沿圓周均布并不得過大。4)長縫焊接時要注意分段調(diào)節(jié)焊接參數(shù)和焊序（例如從中間向兩端施焊），這主要指有磁性的焊件在工頻交流焊機上施焊。5、縫焊接頭設(shè)計容器類縫焊結(jié)構(gòu)選擇：縫焊焊縫代號：薄壁容器縫焊結(jié)構(gòu)形式6、縫焊焊接參數(shù)1、焊接電流I由于分流，焊接電流I應(yīng)比點焊時增加20％～60％；隨著焊接電流的增大，焊透率及重疊量增加；

I過大，可能產(chǎn)生過深的壓痕和燒穿，使接頭質(zhì)量反而降低。

焊接電流對焊透率和重疊量的影響

1—焊透率2—重疊量(10鋼、δ＝２ｍｍ、

ｔ＝６ｃｙｃ、t0＝５ｃｙｃ、Fw＝６６７２Ｎ、ｖ＝1.4ｍ／ｍｉｎ)2、電流脈沖時間t和脈沖間隔時間t0縫焊時，可通過電流脈沖時間t來控制熔核尺寸，調(diào)整脈沖間隔時間t0來控制熔核的重疊量；在用較低焊速縫焊時，t/t0＝1.25～2可獲良好結(jié)果。而隨著焊速增大將引起點距加大、重疊量降低，為保證焊縫的密封性，必將提高t/t0≈3或更高；隨著脈沖間隔時間t0的增加，焊透率及重疊量均下降；脈沖間隔時間對焊透率和

重疊量的影響

1—焊透率2—重疊量(10鋼、

δ＝２ｍｍ、Ｉ＝１８９５０Ａ、ｔ＝6ｃｙｃ、

Fw＝6672N、ｖ＝1.4ｍ／ｍｉｎ)3、電極壓力Fw電極壓力Fw應(yīng)比點焊時增加20％～50％，具體數(shù)值視材料的高溫塑性而定；在焊接電流較小時，隨著電極壓力的增大，熔核寬度顯著增加、重疊量下降，焊縫密封性不好；在焊接電流較大時，電極壓力在較寬廣的范圍內(nèi)變化，其熔核寬度、焊透率變化較??；焊接電流更大時，電極壓力發(fā)生很大的變化，熔核寬、焊透率均波動很??；電極壓力對焊透率的影響較小。電極壓力對焊透率和熔核寬度的影響

ａ)對熔核寬度的影響ｂ)對焊透率的影響

１—16100A2—18950A３—22050A(10鋼、δ＝２ｍｍ、ｔ＝６ｃｙｃ、t0＝5ｃｙｃ、ｖ＝1.4ｍ／ｍｉｎ)4、焊接速度v隨著焊接速度υ的增大，接頭強度降低，當(dāng)所用焊接電流較小時，下降的趨勢更嚴(yán)重；為提高v而用高焊接電流，將很快出現(xiàn)焊件表面過燒和電極粘損現(xiàn)象；焊接速度對縫焊接頭強度的影響

1—23750A

2—25200A

3—26800A

(10鋼、

δ＝２ｍｍ、ｔ＝２ｃｙｃ、t0＝１ｃｙｃ、Fw＝６６７２Ｎ