第1章：点焊(8h)

第1章点焊
一、点焊基本原理 点焊（电阻点焊）的定义: 焊接装配成搭接 接头，并压紧在电极之间，利用电阻热融化 母材金属，形成焊点的电阻焊方法 。 应用条件： 接头为搭 接、接头不要求气密性、 所焊厚度小于3mm 。
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第1章点焊
1.点焊接头的形成 1.1点焊工艺简介 工件点焊加工过程： 备料→表面清理→焊接（点焊）→检验 简单点焊工艺过程： 加压—通电—维持—休止。 4个连 续过程组成。
第1章
点
焊
第一篇 电阻焊
点焊的根源：
电阻焊：点焊 、凸焊 、 缝焊 、对焊（重点） 高频焊 扩散焊 摩擦焊 „
压焊分类：
第一篇 电阻焊
1.电阻焊概述： 电阻焊概念：电阻焊是将被焊工件压紧于两电 极之间,并通以电流,利用电流流经工件接触面及 邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状 态,使之形成金属结合的一种方法。 优点：焊接质量稳定，生产效率高，易实现机 械化、自动化。 缺点：设备复杂，耗电量大。 应用：汽车、航空航天、电子、家电等，占整 个焊接工作量的1/4。
电阻对焊
闪光对焊 图1：电阻焊方法示意图
高频对接缝焊 （高频感应焊）
第一篇 电阻焊
4.电阻焊的优缺点 优点：和铆接或其它焊接方法相比：接头质量高、 辅助工序少、无须填加焊接材料及文明生产等；易 于机械化、自动化，生产效率高，经济效益显著。
应用：在航空航天、电子、汽车、家用电器等领域 发展，占整个焊接量1/4左右。 例如：用闪光对焊代替氩弧焊生产铝合金车圈， 每生产10万辆自行车，仅此一项，一年可节约人民 币66万。 缺点：电阻焊接头质量的无损检测较为困难，电阻 焊设备复杂，维修困难和一次性投资高。
Ⅲ.图4c 枝晶继续生长，凝固层推进,液体向枝晶 间充填。 枝晶间的液体向枝晶上凝固，使枝晶变长变粗 倾斜生长的枝晶束被与最大温度梯度一致的枝晶 束所阻碍而半途停止。 凝固时的体积收缩和毛吸现象，均引起液态金属 向正在凝固的枝晶间充填。 Ⅳ.图4d 凝固结束：剩余液体金属不足以完全充填 枝晶间隙，未被液体充满的枝晶将暴露在前沿， 而枝晶间将留下空隙，形成缩松。 图4e 具有缩松缺陷的熔核柱状组织断口形貌示意图 图4f 优质接头的熔核柱状组织断口形貌示意图。
第一篇 电阻焊
2.电阻焊物理本质 利用焊接区本身的电阻热和大量塑性变 形能量，使两个分离表面的金属原子之间接 近到晶格距离形成金属键，在结合面上产生 足够量的共同晶粒而得到点焊、缝焊或对接 接头。
第一篇 电阻焊
3.电阻焊分类及方法:表1 电阻焊分类（P7）
第一篇 电阻焊
点焊
凸焊
缝焊
第一篇 电阻焊
第1章点焊
1.2点焊熔核的形成过程
（F:\课件用视频\点焊实例1.MPG）
接头的形成 在压力和电流下，形 成真实的物理接触点，并 随着通电加热的进行而不 断扩大。塑变能与热能使 接触点的原子不断激活， 消失了接触面，继续加热 形成熔化核心，简称熔核。 熔核形成原因：熔核处距 离电极远，冷却慢，热量散 不出去。
第1章点焊
接头的形成过程总结：
压紧工件—物理接触 通电加热—塑性变形 界面消失—熔核形成 电磁搅拌—成分均匀 断电保压—冷却结晶：柱状晶、等轴晶

第1章点焊
1.3点焊塑性环的形成和作用 塑性环：熔核周围具有一定厚度的塑性金属区域。 也有助于点焊接头承受载荷。 点焊特有 塑性环产生原因：
熔核中的液态金属在电动力作用下发生强烈 搅拌，熔核内的金属成分均匀化，结合界面 迅速消失。
图2：点焊原理图
第1章点焊
接头冷却：
断电-加热停止后，液态金属从熔核边界开 始，沿着与散热相反方向不断以枝晶形式向熔核 中间结晶。直至生长的枝晶相互抵住，接合面消 失了，形成柱状晶形态的焊点组织。 也可能因合金过冷条件不同，形成柱状晶+ 等轴晶混合形态的焊点组织。
第1章点焊
1.4.2（柱状+等轴）晶组织的形成过程 （eg：2A12-T4）
图5： 2A12-T4点焊接头（P11）
第1章点焊
区别： 2Al2-T4 枝晶常有 熔断，熔 断后游离 到熔核中 心,成为等 轴晶晶核。
图6：柱状晶+等轴晶形成过程模型
第1章点焊
Ⅰ.图6a 同图4a原理 。 Ⅱ.图6b 以半熔化晶粒作底面沿<001>向（金属 立方晶系）长出枝晶束。某些枝晶发生二次晶轴 的熔断、游离和向熔核中心运送。 Ⅲ.图6c 连续凝固层向前推进；枝晶粗化；倾 斜的枝晶束生长受阻，枝晶间距自动调整。 更多的枝晶二次晶轴发生熔断、游离并被排 挤到熔核心部；枝晶前沿液体金属的温度梯度逐 渐变缓和溶质浓度的不断提高，均使等轴晶核在 熔核心部增殖，个别晶核以树枝晶形态生长。

第一篇 电阻焊
5.电阻焊的发展方向 1）向节能方向发展 2）采用计算机技术控制电阻焊过程 焊接车间的集中控制和监视系统 微机处理质量监控器的应用 3）机械手在电阻焊方面的发展 4）采用联合工艺
第1章点焊
本章主要内容： 一.点焊基本原理 二.点焊一般工艺 三.常用金属材料的点焊 四.特殊情况下的点焊工艺
电极压力 电极通电 塑性变形 热 强烈再结晶 塑性环
特点：先于熔核形成，且随熔核的长大而长大。 作用：防止气体侵入熔核； 防止液态金属沿板缝向外喷溅
第1章点焊
1.4点焊接头的组织和结晶过程 1.4.1柱状组织的形成过程

金属结晶（焊接熔池）的两个基本过程： 1.晶核的形成 2.晶核的长大。 焊接熔池温度分布不均匀，中心温度高，边缘处散热 好，温度最低。母材熔合线处存在有半熔化的晶粒，构成 了液体金属结晶的晶核，所以焊接熔池的结晶是从熔池边 界处的熔合线处开始的（联生结晶） 晶粒长大通常情况下是沿着与散热方向相反的方向以 柱状形态向焊接熔池中心生长的，即由熔池边缘指向熔池 中心温度最高处，直至这种柱状晶粒长大、相互接触，液 体金属全部凝固时，结晶过程才结束。
第1章点焊
熔核全为柱状晶的形成过程：（eg：65Mn）
图3：65Mn点焊接头
第1章点焊
图4：柱状晶形成过程模型
第1章点焊
Ⅰ.图4a 在固—液相界面处为半熔化状态，为 异质成核进行结晶提供有利条件。 Ⅱ.图4b 温度降低，熔合线处液态金属处于过 冷状态，以半熔化晶粒作底面沿<100>晶向长出 枝晶。电极急冷作用下的温度梯度大，枝晶主 干伸入液体中较远，枝晶生长速度很快。 枝晶臂间距H与冷却速度V关系如下： 一次枝晶臂间距H1∝ V-1/2 二次枝晶臂间距H2∝ V-(1/3～1/2)