第一章 点焊(1.3常用金属材料的点焊)

金属材料点焊焊接性影响因素： 1）材料的导电性和导热性 2）材料的高温塑性及塑性温度范围
3）材料对热循环的敏感性
4）熔点高、线膨胀系数大、硬度高的金属材料
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1.3.1 低碳钢的点焊
低碳钢（ Wc≤0.25%）和低合金钢（CE≤0.3%）的点焊焊接 性良好，采用普通工频交流电焊机、简单焊接循环，无需特别的工 艺措施，即可获得满意的焊接质量。 点焊技术要点： 1）冷轧板表面可不必清理，热轧板应去掉氧化皮、锈。 2）建议采用硬规范点焊。 3）焊厚板（δ>3mm）时建议选用带锻压力的压力曲线，带预 热电流脉冲或断续通电的多脉冲点焊方式。
2）电极材料应选用CrZrCu合金或弥散强化铜，或镶钨
复合电极（下图），并允许采用内部和外部的强烈水冷 却。
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3）在结构允许的情况下改用凸焊再配以缓升或直流焊接
电流波形会进一步提高焊接质量。
4）点焊时应采取有效的通风措施，以防止锌、铅等元素 的金属蒸汽和氧化物尘埃对人体健康的侵害。 5）选择合适的焊接参数。
1.3.7 镁合金的点焊
镁合金由于具有密度低、比强度及比刚度高、导热性
和电磁屏蔽性好、阻尼性能优秀、可以回收利用等优点， 被认为是21世纪最有应用潜力的“绿色材料”。目前，在 点焊结构中实际应用的主要是变形镁合金（MB2等）。 镁合金点焊焊接要点与铝合金相同，在用工频交流点 焊机点焊时焊接参数见教材表1-20所示。
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1.3.2可淬硬钢的点焊
可淬硬钢（如45、30CrMnSiA、1Cr13等），其点焊焊接性差，
接头极易产生缩松、缩孔、脆性组织、过烧组织和裂纹等缺陷。
点焊技术要求：
1）电极压力和焊接电流选择 低电流、高压力
2）双脉冲点焊工艺
焊接电流脉冲+回火热处理脉冲
注意：①两脉冲之间的时间间隔一定要保证焊 点冷却到马氏体转变点Ms温度以下。
深压痕等外部缺陷。
4）点焊时冷却速度高，会产生针状马氏体组织，使硬度提
高韧性下降。因此对α型钛合金建议采用焊后热处理；对
α+β型钛合金可采用带回火双脉冲点焊工艺。 5）选择适当的焊接参数。 钛合金（TA7）点焊接头金相照片
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焊接技术要点：
1）可用酸洗、砂布打磨或毡轮抛光等方法进行焊前表面清
理，但对用铅锌或铝锌模成形的焊件必须采用酸洗方法。
2）采用硬规范、强烈的内部和外部水冷，可显著提高生产 效率。 3）应选用较高的电极压力，以避免产生喷溅和缩孔、裂纹 等缺陷。 4）板厚大于3mm时，常采用多脉冲焊接电流来改善电极工 作状况。
熔核偏移的根本原因是焊接区在加热过程中两焊件析热和
散热均不相等造成所致。偏移的方向向着析热多、散热慢的一方 移动。
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不同厚度点焊时，厚件电阻大析热多，而其析热中心由于
远离电极而散热缓慢；薄件情况正相反。造成焊接温度场
焊接电流脉冲加多个回火热处理脉冲
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a）
b）
图1-28 65Mn点焊接头高应力区断口形貌 a）脆性断口（回火不适当） b）韧性断口（回火适当）
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第一章 点
焊
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内容回顾
1.1 点焊基本原理 点焊的定义
装配—加压—熔化
点焊接头的形成
压紧-物理接触点-接触面消失-熔核
塑性环 熔核组织
t
点焊的热源 1.2 点焊一般工艺 尺寸确定、结构设计
Q i 2 (rc 2rew 2rw )dt
和锻压力。有助于减小喷溅倾向，保证焊接区所必须的塑性变形
，避免熔核中疏松、缩孔及裂纹等内部缺陷的产生。 4）加强冷却和尽量避免重复加热焊接区，否者易产生熔核中的结
晶偏析等缺陷。
5）推荐采用球面电极，尤其是在板厚较大时。 6）选择适当的焊接参数。
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增大电流密度，减小热损失；而厚件（或导电、导热性差 的焊件）面则选用大直径电极。
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但是，在厚度比比较大的不锈钢或耐热合金零件的点 焊中上述原则相反，只有小直径电极安臵在厚件那边方能
有效，俗称为“反焊”。反焊已经获得多年的实际应用，
但其原理及合理应用的范围目前尚有争议。 b）采用不同材料的电极。 由于上、下电极材料的不同，其散热程度不同 。导热性好的材料放于厚件（或导电、导热性差的焊件） 面使其热损失增大，可条件诶温度场分布，减小熔核偏移 。
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镁合金（日本，AZ31B）点焊接头金相照片
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1.4特殊情况的点焊工艺
1.4.1 不等厚度及不同材料的点焊 在通常条件下，不同厚度和不同材料点焊时，熔核不以贴 合面为对称，而向厚板或导电、导热性差的焊件中偏移，其结果 使其在贴合面上的尺寸小于该熔核直径。同时，也使其在薄件或 导电、导热性好的焊件中焊透率小于规定数值，这均使焊点承载 能力降低。 1.偏移产生的原因
保护气体。
点焊技术要点： 1）一般可不进行表面清理，当表面氧化膜较厚时可进行
化学清理。
2）电极应选用CrZrCu、BeCoCu、NiSiCrCu合金，球 面形工作端面，内部水冷和必要时附加外部水冷。
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3）采用硬规范并配以较低的电极压力，以避免产生凸肩、
板厚较大的冷作强化型铝合金及所有热处理强化型铝合金一律推荐 用直流冲击波、三相低频和直流焊机点焊。
5）焊接循环
采用缓升、缓降的焊接电流，可起到预热和缓冷作用； 具有阶梯形或马鞍形压力变化曲线可提供较高的锻压力； 使用高精确度控制器（锻压力的施加时间）
6）焊接参数参见表1-8、表1-9和表1-10。（了解规律）
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2.克服熔核偏移的措施
1）采用硬规范 硬规范点焊时，电流场的分布能更好的反映边缘效应对贴 合面集中加热的效果，且由于焊接时间短热损失下降，散 热的影响相对较小，均对纠正熔核偏移现象有利。 2)采用不同的电极 a）采用不同直径的电极。
薄件（或导电、导热性好的焊件）面采用小直径电极，以
基固溶强化合金差。
由于高温合金比不锈钢具有更大的电阻率。更小的热导率和 更大的高温强度，因此可用较小的焊接电流但需要更大的电极压 力。
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点焊技术要点：
1）电极可选用高温强度好的材质，如 BeCoCu合金。 2）焊前应仔细去除焊件表面油污、氧化膜，最好是酸洗处理，清 理不良时会产生结合线伸入缺陷。 3）采用软规范、大电极压力板厚大于 2mm时最好施加缓冷脉冲
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3）注意减小分流（如加大点距和搭边宽度等）、喷溅和
防止电极表面粘结冰及时修整。
4）选择适当的焊接参数。
铜合金（H62）点焊接头金相照片
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焊接参数及相互关系 I、t 、Fw、D 硬规范、软规范
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1.3 常用金属材料的点焊
焊接性（Weldability）
金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范
及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。
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图1-31 不锈钢（Cr17）点焊接头金相照片
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1.3.5 镀层钢板的点焊
点焊技术要点： 1）需要比普通钢板点焊更大的焊接电流和电极压力，约 提高1/3以上。
图1-28 可淬硬钢（30CrMnSiA）点焊接头金相照片
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1.3.3 铝合金的点焊
铝合金分为冷作强化型3A21（LF21）、5A02（LF2）、5A06（ LF6）等和热处理强化型2A12-T4（LY12CZ）、7A04-T6（LC4CS） 等，焊接性均较差。
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4）当焊件尺寸大时应分段调整焊接参数，以弥补因焊件
伸入焊接回路过多而引起的焊接电流减弱。
5）焊接参数（参见表1-6）（找规律并分析原因）
低碳钢（08F）点焊接头金相照片
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②回火电流脉冲幅值要适当，以避免焊接区金属加热重
新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。
双脉冲点焊焊接参数参见表1-7。
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3）多脉冲回火热处理工艺
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1.3.4 不锈钢的点焊
不锈钢分类（组织）：奥氏体型、铁素体型、奥氏体铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型等。
马氏体不锈钢由于可淬硬、有磁性，其点焊焊接性类
似于可淬硬钢，且此类型钢具有较大的晶粒长大倾向，焊 接时间参数一般应选择小些（见教材表1-11）。 奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢点焊焊接性良好 ，无需特殊的工艺措施，采用普通交流点焊机、简单焊接 循环即可获得满意的焊接质量。
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1.3.6 高温合金的点焊
高温合金又称耐热合金，目前生产中主要用于点焊的是固溶
强化型高温合金，对时效沉淀强化型耐热合金的点焊也有应用。
高温合金的点焊焊接性一般，其中沉淀强化型高温合金焊接 性比固溶强化型高温合金差，铁基固溶强化合金的焊接性又比镍
及熔核如图a向厚板偏移。
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不同材料点焊时，导电性差的工件电阻大析热多，但
散热缓慢；导电性好的材料情况相反。造成焊接温度场如 图b向导电性差的工件偏移。
a）不同厚度（δ1<δ2） b）不同材料（电阻率ρ1<ρ2）
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图1-34 高温合金（GH1140）点焊接头金相照片
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1.3.6 钛合金的点焊
钛合金是一种优良的金属材料，点焊结构中主要用 α型钛
合金（TA7等）和α+β型钛合金（TC4等），由于其热物理性 能与奥氏体不锈钢近似，故点焊焊接性良好，点焊时亦不需要
点焊技术要点：
1）焊前必须进行表面化学清洗，并规定焊前存放时间。 2）电极一般选用CdCu合金，端面推荐用球面形并注意经常清
理，电极应冷却良好。
3）采用硬规范，焊接电流常为相同板厚低碳钢的4～5倍。
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4）波形选择
板厚δ<1.2mm的冷作强化型铝合金可以用工频交流波形点焊；
1.3.7 铜合金的点焊
铜及铜合金可分为纯铜、黄铜、青铜及白铜，其中纯铜、
无氧铜、磷脱氧铜点焊焊接性很差，黄铜一般，青铜较好，白铜
较优良。 点焊技术要点： 1）铜和高电导率的铜合金点焊时必须采用防止大量散热的 电极，一般推荐用钨、钼镶嵌型或钨烧结型电极（嵌块直径通常 为3～4mm）；相对电导率小于纯铜30%的铜合金点焊时可采用 CdCu合金电极。 2）应采用直流冲击波和电容放电型点焊电源进行焊接。