鋁合金的點焊工藝.ppt

1、鋁合金焊接工藝,1 鋁合金的焊接技術(shù)特點,由于鋁合金所具有的獨特的物理、化學性能，使其在焊接過程中有以下幾大特點：,1.1 極強的氧化能力,鋁合金與氧的親和力很大，在空氣中極易與氧化合在其表面生成致密 的、厚度約為0.1m的氧化膜(Al2O3) ，其熔點極高（約2050）、密度大(3.954.10kg/m),屬于難熔物質(zhì)，焊接時會阻礙金屬之間的良好結(jié)合，導致未焊透“焊縫夾渣”不熔合現(xiàn)象，且由于氧化膜吸附大量水分，容易使焊縫產(chǎn)生氣孔 。,1.2 高的熱導率和導電性,鋁合金具有較大的導熱系數(shù)和比熱容，比熱容比鋼約大2倍，導熱性約大3倍。因此焊接時為保證良好熔合，必須采用能量集中、功率大的熱源，有時

2、需采用預熱等工藝措施。經(jīng)驗表明：相同焊接速度下，焊接鋁合金的熱輸入量要比焊接鋼材大23 倍。,1.3 線膨脹系數(shù)大 鋁的線膨脹系數(shù)約比鋼大2倍，因此，在拘束條件下焊接時易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力和變形!或在脆性溫度區(qū)間內(nèi)導致熱裂紋， 生產(chǎn)中常采用調(diào)整焊絲成分的方法防止裂紋的產(chǎn)生。,1.4 高溫下的強度和塑性低,鋁合金焊接接頭強度低于母材，即有軟化現(xiàn)象。焊接接頭力學性能較難保證，抗拉強度低，塑性不足，是鋁合金應(yīng)用的一大障礙。,1.5 加熱時無色澤變化,鋁合金從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時，無明顯的顏色變化，這給焊接操作者帶來不少困難。,2 壓焊,壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。 常

3、用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。 壓焊可分為：電阻焊、凸焊、電阻點焊、縫焊、熱壓焊、冷壓焊、爆炸焊等。 此次我以電阻點焊為對象，簡單介紹其焊接工藝。,2.1 清洗,清洗是表面準備的第一步，可以使用工業(yè)溶液去除材料表面上的油類、污物或標記。無論是點焊、縫焊或凸焊，在焊前必須進行工件表面清理，以保證接頭質(zhì)量穩(wěn)定。鋁合金表面進行除油處理時，可以利用稀釋劑、汽油、石油醚、三氯乙烯和全氯乙烯等有機溶劑將其浸泡清洗，或用浸有這些溶劑的清潔布擦洗。,2.2 氧化膜的清除 材料表面上的氧化膜不能用上述有機溶劑清除，

4、必須用機械或化學的方法進行清除。,化學方法： 用酸或堿溶解材料表面，也可以與除油工序同時進行。 最常用的方法是:在510的氫氧化鈉溶液(約7）中浸泡3060s后用清水沖洗，然后在約15的硝酸水溶液(常溫)中浸泡約2min，用清水沖洗后，再用溫水沖洗干凈，最后進行干燥處理。最好在臨焊前進行化學清理，即使集中清理，也應(yīng)只清理當天能夠焊完的預定數(shù)量。在這種情況下。材料的坡口表面臨焊前最好也用鋼絲刷進行清理。,機械方法： 當產(chǎn)量很小，或組合件的尺寸不允許用化學方法還原氧化物時，使用機械的方法去除氧化物。 機械方法有機械切削、吹砂處理或用于鑄件的噴丸處理和銼刀、細鋼絲刷以及鋁絲絨清理等方法。 為防止損傷

5、工件表面，鋼絲直徑不得超過0.2mm，鋼絲長度不得短于40mm，刷子壓緊于工件的力不得超過520N，而且清理后須在不超過23h內(nèi)進行焊接。手工或電動的細鋼絲刷清理方法是最常用的方法。,3 電阻點焊方法,點焊通常分為雙面點焊和單面點焊兩大類。 3.1 單面點焊： 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2所示。圖中1a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1b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1c為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)，形成分流。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1

6、d為當兩焊點的間距l(xiāng)很大，例如在進行骨架構(gòu)件和復板的焊接時，為了避免不適當?shù)募訜嵋饛桶迓N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。,3.2 雙面點焊： 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2所示。圖中2a是最常用的方式。這時，工件的兩側(cè)均有電極壓痕。,圖中2b表示用大接觸面積的導電板做下電極，這樣可以消除或減輕下面工作的壓痕，常用于裝飾性面板的點焊。,圖2c為，同時焊接兩個或多個焊點的雙面點焊，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、電極壓力都必須相同，才能保證通過各個焊點的電流基本一致。

7、,圖中2d為采用多個變壓器的雙面多點點焊，這樣可以避免1c的不足。,3.3 銅芯棒的點焊：,采用銅芯棒的點焊是單面點焊的特殊形一個點，也可焊兩個點。這種形式特別適于點焊結(jié)構(gòu)空間狹小，電極難于或根本不能接近的工件。 圖3a中的芯棒實際是一塊幾毫米厚的銅板。圖3b、c是同類工件的兩種結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)b不如結(jié)構(gòu)c，因為前者通過工件2的分流，不經(jīng)過兩工件的接觸面，會減少焊接區(qū)的產(chǎn)熱，因而需要增大焊接電流，這樣就會增加工件2與兩電極間接觸面的產(chǎn)熱，并且可能使工件燒穿。當芯棒斷面較大時，為了節(jié)約銅料和制作方便，可以在夾布膠木或硬木制成的芯棒上包覆銅板或嵌入銅棒(圖3d、e)。 由于芯棒與工件的接觸面遠大于電極與

8、工件的接觸面，熔核將偏向與電極接觸的工件一側(cè)。如果兩工件的厚度不同，將厚件置于芯棒接觸的一側(cè)，則可減輕熔核偏移程度。,由于芯棒與工件的接觸面遠大于電極與工件的接觸面，熔核將偏向與電極接觸的工件一側(cè)。如果兩工件的厚度不同，將厚件置于芯棒接觸的一側(cè)，則可減輕熔核偏移程度。 當需要在封閉容器上焊接工件，而芯棒又無法伸入容器時，可以用Zn、Pb、A1或其他較被焊金屬熔點低的金屬填滿整個容器后進行焊接(圖3f)。當容器壁厚較大時，也可以用砂子或石蠟等不導電材料作為填料。焊接應(yīng)采用強條件，以免長時間加熱使低熔點金屬或石蠟熔化，導致電極壓塌工件。 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

9、器供電，各對電極輪流壓住工件的形式(圖4a)，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形式（圖4b）。后一形式具有較多優(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連電極最近，因而其功率及尺寸能顯著減速??；各個焊點的工藝參數(shù)可以單獨調(diào)節(jié)；全部焊點可能同時焊接，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，能保證三相負載平衡。,3.4 不等厚度和不同材料的點焊,熔核偏移：當進行不等厚度或不同材料的點焊時，熔核將不對稱于其交界面，而是向厚件或?qū)щ?、導熱性差的一邊偏移?偏移的結(jié)果將使薄件或?qū)щ?、導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)

10、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，導電、導熱性差的材料產(chǎn)熱易而散熱難，故熔核也偏向這種材料，見圖5，圖中p為電阻率。,a)不等厚度(12) b)不同材料(12),調(diào)整熔核偏移的原則：增加薄件或?qū)щ?、導熱性好的工件的產(chǎn)熱面減少其散熱，常用的方法有,采用不同接觸表面直徑或球面半徑的電極在薄件或?qū)щ姟嵝院玫墓ぜ?采用不同的電極材料薄件或?qū)щ?，導熱性好的工件一?cè)采用導熱性較差的銅合金，以減少這一側(cè)的熱損失。 采用工藝墊片在薄件或?qū)щ?、導熱性好的工件一?cè)墊一塊由導熱性較差的金屬制成的墊片(厚度為0.20.3mm)，

11、以減少這一側(cè)的散熱。 采用強條件-因通電時間短，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，有利于克服核心偏移。,3.5 點焊接頭形式 點焊通常采用搭接接頭和折邊接頭（圖6）。接頭可以由兩個或兩個以上等厚度或不等厚度的工件組。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構(gòu)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等因素。,a）搭接接頭b）折邊接頭e-點距b-邊距,表1 接頭的最小搭接量（單位：mm）,表2 焊點的最小點距（單位：mm）,4 鋁合金的電阻點焊原理,鋁合金的電阻點焊過程如圖6所示。在一個焊接循環(huán)中，首先將工件裝配好并施加電極壓力；

12、然后通以電流，由于電流流經(jīng)工件時產(chǎn)生電阻熱，兩工件間界面上的材料受熱發(fā)生熔化形成熔核；一段時間后，撤去電流，熔核凝固形成焊點實現(xiàn)連接，電極壓力需繼續(xù)保持一段時間以保證焊接質(zhì)量；最后，撤去電極壓力，焊接循環(huán)結(jié)束。 由于電極發(fā)熱，鋁合金電阻點焊過程中，電極需冷卻。,圖6電阻點焊示意圖,5 焊接特性,與電弧焊相比，電阻點焊具有殘余應(yīng)力低、焊接變形小、焊接速度快、操作簡便易掌握、產(chǎn)生的飛濺、煙塵及氣體少等優(yōu)點。但鋁合金的以下特點會使得其焊接規(guī)范的選擇較困難。 a. 導熱和導電性好,必須采用大電流、短時間 通電的方法。 b. 凝固收縮率大（約6%7%）有些合金易產(chǎn)生縮孔和裂紋等缺陷。 c. 表面氧化膜的電阻高，當通入大的焊接電流時，往往會導致飛濺的產(chǎn)生。 d. 在高溫下會急劇軟化。,為了保證點焊的質(zhì)量，要制定并遵守正確的焊接程序和焊接規(guī)范，在生產(chǎn)過程中，還要有常規(guī)的檢查程序。 a 剝離試驗。焊接參數(shù)要周期性地進行檢查，用與工件相同材質(zhì)和厚度的試樣，像工件一樣進行焊接來核實焊機的調(diào)整是否正確。 b 目視。通過目視來確定電極粘連、表面燒熔、裂紋、滑移和過大的壓痕等缺陷，這是主要的檢查方法。還可用塞尺來確定板材的分離情況。 c 破壞性試驗。主要用于焊接現(xiàn)