凸焊资料整理

目录一．概述 (2)二．种类 (2)三．原理 (3)四．焊接质量的影响因素 (3)五．凸焊焊接过程 (5)六．焊接凸点的设计 (5)七．常用金属的焊接 (6)八．凸焊电极材料 (8)九．检验方法 (8)十．焊接前的工件清理 (8)十一．飞溅 (9)一．概述凸焊，是在一工件的贴合面上预先加工出一个或多个突起点，使其与另一工件表面接触并通电加热，然后压塌，使这些接触点形成焊的电阻焊方法，凸焊是点焊的一种变形，主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件，板件凸焊最适宜的厚度为0.5~4mm，小于0.25mm时家采用点焊。

随着汽车工业发展，高生产率的凸焊在汽车零部件制造中获得大量应用。

另外，凸焊在线材、管材等连接上也获得普遍应用。

二．种类根据凸焊接头的结构形式，将凸焊方法分类见表1,实例如图1所示。

表1 凸焊方法及特点凸焊类型接头结构形式应用单点凸焊多点凸焊凸点设计成球面形、圆锥形和方形，并预先压制在薄件或厚件上最广，单点凸焊可以在与点焊机上进行；多点凸焊也可在凸焊机上进行，最多一次焊20点环焊在一个工件上预先制出凸环或利用工件原有的型面、倒角构成的锐边，焊后形成一条环焊缝很广，密封性焊缝应在直流焊机上进行，最大¢80mm，非密封性焊缝亦可在交流焊机上进行；管壳、螺母、注液口等T形焊在杆形上预制出单个或多个球面形、圆锥形、弧面形及齿形等凸点，一次加压通电焊接点焊机或凸焊机进行；螺钉、管_板等T形接头滚凸焊在面板上预先制出多个圆凸点或长凸点，滚轮电极压紧工件，电流仅在有凸点的位置才通过，电极与工件连续转动专用滚凸焊机；汽车制动踏等线材交叉焊利用线材（包含管材）轮廓的凸起部分相互交叉接触较广，可在凸焊机或多点焊机上进行，网片焊接等三．原理凸焊是点焊的一种，所以凸焊的原理与点焊是相同的。

通过电极压力将工件夹在一起，电极两端通大电流。

由于工件间的电阻较大，在接触面形成热量熔化金属，形成焊核。

（如图1所示）四．焊接质量的影响因素由原理可知，焊核的好坏直接影响着焊接的质量，而产生热量的多少又影响着焊核的大小及熔融程度。

热量太少，凸点不能完全熔化，形成的焊核过小，工件焊接不牢固；热量太多，容易产生飞溅和表面烧伤。

凸焊时，产生的热量只有一小部分用于形成焊点，较大部分因向临近物质传导或辐射而损失了，其热平衡方程式：Q=Q1+Q2——其中：Q1—形成熔核的热量、Q2—损失的热量有效热量Q1取决与金属的热物理性能及熔化金属量，而与所用的焊接条件无关。

Q1=10%-30%Q，导热性好的金属（铝、铜合金等）取下限；电阻率高、导热性差的金属（不锈钢、高温合金等）取上限。

损失热量Q2主要包括通过电极传导的热量（30%-50%Q）和通过工件传导的热量（20%Q左右）。

辐射到大气中的热量5%左右下面通过凸焊的原理来分析影响焊接质量的各个因素。

由焦耳定律可知：Q＝I2*R*t,其中I为焊接电流。

t为焊接时间。

R＝（Rew1+Rw1+Rc+Rw2+Rer2）,R为电极间总电阻，Rew为电极与工件间的接触电阻，Rc为工件间的接触电阻，Rw为工件的本身电阻。

（如图2所示）各影响因素：1.焊接电流I由焦耳定律可知，产生的热量与焊接电流的平方成正比，所以焊接电流对热量的影响是最大的。

因此，在焊接过程中，它是一个必须严格控制的参数。

引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。

阻抗变化是因为回路的几何形状变化或因在次级回路中引入不同量的磁性金属。

在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点溶化，推荐的电流应该是在采用合适的电极压力下不至于挤出过多金属的最大电流。

对于一定凸点尺寸，挤出的金属量随电流的增加而增加。

采用递增的调幅电流可以减小挤出金属。

和点焊一样，被焊金属的性能和厚度仍然是选择焊接电流的主要依据。

多点凸焊时，总的焊接电流大约为每个凸点所需电流乘以凸点数。

但考虑到凸点的公差、工件形状。

以及焊机次级回路的阻抗等因素，可能需要做一些调整。

2.焊接时间t焊接的时间（通电时间）越长，产生的热量越多，相对来说，热量扩散的区域也越大，工件可能变形的区域也越大。

为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。

为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间（强条件，又称硬规范），也可采用小电流和长时间（弱条件，也称软规范）。

选用硬规范还是软规范，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。

对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都有一个上下限，使用时以此为准。

对于给定的工件材料和厚度，焊接时间由焊接电流和凸点刚度决定。

在凸焊低碳钢和低合金钢时，与电极压力和焊接电流相比，焊接时间是次要的。

在确定合适的电极压力和焊接电流后，再调节焊接时间，以获得满意的焊点。

如想缩短焊接时间，就要相应增大焊接电流，但过份增大焊接电流可能引起金属过热和飞溅，通常凸焊的焊接时间比点焊长，而电流比点焊小。

3.电极间总电阻R电阻越大，在其它条件不变的情况下，产生的热量越大。

一般来说，物体越容易导电，它的电阻就越小。

凡是增加物体导电性能的方法都会减小物体的电阻，从而减少热量的产生。

电极与工件间的电阻Rew与Rc和Rw相比，由于铜合金的电阻率和硬度一般比工件低，因此很小，对熔核形成的影响更小，我们较少考虑它的影响。

1）工件与电极的表面质量（清洁程度、表面粗糙度）：工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质使导电性能下降，接触电阻增大。

过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。

局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。

氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性，引起焊接质量波动。

因此彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。

2）电极压力：电极压力对两电极间总电阻R有明显的影响，随着电极压力的增大，加压时间的适度增加使电极与工件、工件与工件之间的接触越紧密，工件间的间隙越小，接触面积越大，导电性能增加，所以R显著减小，而焊接电流增大的幅度却不大，不能影响因R减小引起的产热减少。

电极压力越大、加压时间越长，越不容易产生飞溅，但电极压力过大会过早地压馈凸点，失去凸焊的作用，同时因电流密度减小而降低接头强度。

压力过小又会引起严重飞溅。

五．凸焊焊接过程图4 凸焊过程a)凸焊循环b)接头形成过程1．预压阶段在电极压力作用下凸点产生变形，压力达到预定值生，凸点高度均下降1/2以上（S1）。

因此，凸点与下板贴合面增大，不仅使焊接区的导电通路面积稳定，同时也更好的破坏了贴合面上的氧化膜，造成比点焊时更为良好的物理接触（图2b I）。

2．通电加热阶段该阶段由两个过程组成：其一为凸点压溃过程；其二为成核过程。

通电后，电流将集中流过凸点贴合面，当采用预热（或缓升）电流和直流焊接时，凸点的压溃较为缓慢，且在此程序时间内凸点并未完全压平（图4b II）；随着焊接电流的继续接通，凸点被彻底压平（图4b III）。

此时如采用的是工频等幅交流焊机或加压机构随动性较差时，将引起焊点的初期喷溅。

凸点压溃、两板贴合后形成较大的加热区，随着加热的进行，由个别接触点的熔化逐步扩大，形成足够尺寸的熔化核心和塑性区（图2b IV~VII）。

同时，因焊接区金属体积膨胀，将电极向上推移S4并使电极压力曲线升高。

3．维持阶段此阶段不再输入热量，熔核快速散热、冷却结晶。

结晶过程遵循凝固理论。

由于熔核体积小，且夹持在水冷电极间，冷却速度甚高，一般在几周内凝固结束。

由于液态金属处于封闭的塑性壳内，如无外力，冷却收缩时将产生三维拉应力，极易产生缩孔、裂纹等缺陷，故在冷却时必须保持足够的电极压力来压缩熔核体积，补偿收缩。

对厚板、铝合金和高温合金等零件希望增加顶锻力来达到防止缩孔、裂纹。

这时必须精确控制加顶锻力的时刻。

过早将因液态金属因压强突然升高使塑性环被冲破，产生飞溅；过晚则因凝固缺陷已形成而无效。

此外加后热缓冷电流，降低凝固速度，亦有利于防止缩孔和裂纹的产生。

4．休止阶段阶段仅在焊接淬硬钢时采用，一般插在维持时间内，当焊接电流结束，熔核完全凝固且冷却到完成马氏体转变之后再插入，其目的是改善金相组织。

六．焊接凸点的设计凸焊时应做到被焊两板间的热平衡，否则，在平板未达到焊接温度以前便已溶化，因此焊接同种金属时，应将凸点冲在较厚的工件上，焊接异种金属时，应将凸点冲在电导率较高的工件上。

但当在厚板上冲出凸点有困难时，也可在薄板上冲凸点。

当一个工件表面要求较高时，凸点应冲在另一工件上。

电极材料也影响两工件上的热平衡，在焊接厚度小于0.5mm的薄板时，为了减少平板一侧的散热，常用钨-铜烧结材料或钨做电极的嵌块。

1.凸点的种类：图5 凸点的形状各类a)圆球形b)圆锥形c）管环带溢出槽形2.凸点的尺寸表2 凸焊凸点的尺寸凸点所在板厚平板厚凸点尺寸直径d 高度h0.5 0.5 1.8 0.5 2.0 2.3 0.61.0 1.0 1.8 0.5 3.22.8 0.82.0 1.0 2.8 0.7 4.0 4.0 1.03.2 1.0 3.5 0.9 5.04.5 1.14.0 2.0 6.0 1.2 6.0 7.0 1.56.0 3.07.0 1.5 6.0 9.0 2.0七．常用金属的焊接7.1 低碳钢的凸焊表3 低碳钢薄板凸焊的焊接参数注：1.A参数用于单个凸点或是凸点间距大于表中数值1.5~2.0倍情况。

2.B参数用于2个凸点的情况。

3.C参数用于多个凸点，且点距较小的情况。

4.表中焊接电流、电极压力均指每个凸点的数值。

表4 低碳钢厚板单点凸焊的焊接参数注：1.本表为单点凸焊的焊接参数。

2.不同板厚组对时，参数应按较薄的一面选，但凸点应尽可能加工在厚板上。

3.正常凸点用于单点凸焊，小尺寸凸点用于多点凸焊。

4.焊接电流应选用缓升或直流波形，厚板时应加大电极压力。

表5 焊接螺母凸焊的焊接参数凸缘形状凸缘尺寸/mm 另一板厚/mm电极压力/N时间/cyc焊接电流/AD T H121.21.82.21.01.61.90.81.63.24500500060005812160001800022000 301.51.52.22.23.24.41.31.31.91.92.83.80.80.81.61.63.23.21300018000140002000018000250002412121616204200048000450005200052000600007.2 镀锌钢板的焊接表7 镀锌钢板凸焊的焊接参数7.3 不锈钢的焊接不锈钢凸焊要注意凸点间距不宜过小，以免产生熔核移位现象，其焊接参数见表。

表8 不锈钢的凸点尺寸及凸焊焊接参数八．凸焊电极材料性能材料硬度电导率MS/M 软化温度用途HB HRB铬锆铜≥140≥78≥43≥550低碳钢焊接。

电极握杆、电极臂轴等导电导热元件。

铍青铜≥229≥100≥25≥560模具、不锈钢、锚链、显像管、电器接触片等强规范焊接。