全面详细的汽车白车身制造之_点焊工艺解析(161页PPT)

有效热量Q1取决于金属的热物理性质及熔化金属量，而与所用的焊
接条件无关，Q1≈10～30%Q。电阻率低、导热性好的金属（铝、铜 合金等）取低限。电阻率高、导热性差的金属（不锈钢、高温合金等）
取高限。
损失的热量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）。辐射到大气中的热量只约占5%，可以
K:10—60kg; L 20—120kg; G 60—250kg
S型 点焊专用
J型 凸焊专用
C型 点凸焊专用
被焊物
上部采用绝缘式便于
安装周边装置
特殊电极握杆
下电极
根据被焊物形状可伸缩的下电极臂
上下电极形状为圆棒型，还可转动
2 电阻焊的主要规范参数
2 电阻焊的主要规范参数
1 电阻R 2 焊接电流
3 名词解释（1）
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。 电阻焊 方法主要有 四种，即点焊、缝焊、凸 焊、对焊。
3 名词解释（2）
点焊时，工件只在有限的 接触面上，即所谓“点” 上被焊接起来，并形成扁 球形的熔核，点焊又可分 为单点焊和多点焊，多点 焊时，使用两对以上的电 极，在同一工序内形成多 个熔核。 F
电阻率是被焊材料的重要性能
不锈钢 铝
工件表面有氧化
层和赃物层R越
焊接（几千安
培）
流焊接（几万
安培）
大
点焊时应选用接近C点处，抗
2 -2 焊接电流 由热量公式Q = I2Rt
可见电流对产热的影
剪强度增加缓慢，越过C后，由 于飞溅或工件表面压痕过深，抗 剪强度会明显降低
抗剪强度
Ft C
响比电阻和时间两者
2-5-4 电极形状及材料性能的影响
3类 电导率低于1类和2类，硬度高 于2类的合金。这类合金可通过热处 理或冷作变形与热处理相结合的方 法达到其胜能要求。这类合主具有 更高的力学性能和耐磨性能好，软 化温度高，但电导率较低．因此运 用于点焊电阻率和高温强度高的材 料，如不锈钢、高温合金等。这类 合金也适于制造各种受力的导电构 件。
3 焊接时间
4 电极压力 5 电极和
电极加头 6 工件
2-1 电阻R
150
不锈钢
100 电 阻 率 50
低碳钢 镍 铝 黄铜
Rew Rw Rc
铜 Rw
500 温度 1000 1500 Rew
2-1-1 电阻R和压力的关系
压力越大R越小 工件表面越粗糙 R越大
电阻率大 产热易而散热 难可以小电流 电阻率小 产热难而散热 易必须用大电 工件的电阻取决于电阻率，因此
3 名词解释（6）
摩擦焊 是利用工件接触 面的相对旋转运动中相互 摩擦所产生的热，使端部 达到塑性状态，然后迅速 顶锻，完成焊接的一种压 焊方法
转动
快进
转动
慢进 F1
转动
慢进
F1 顶锻
F2
3 名词解释（7）
冷压焊 是在室温下，借 助压力使待焊接金属产 生塑性变形实现固态焊 接的方法。通过塑性变 形挤出连接部位界面上
2-5-3 电极形状及材料性能的影响
2类 具有较高的电导率、硬度高于1类合金 。这类合金可通过冷作变形与热处理相结 合的方法达到其性能要求。与1类合金相比 ，它具有较高的力学性能，适中的电导率 ，在中等程度的压力下，有较强的抗变形 能力，因此是最通用的电极材料，广泛地 用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢，高 温合金，电导率低的铜合金，以及镀层钢 等。2类合金还运用于制造轴、夹钳、台板 、电极夹头、机臂等电阻焊机中各种导电 构件。
2-5-5 电极形状及材料性能的影响
材料性能
硬度 材料 名称 品种 HV30Kgr 导电率 软化 HRB MS/m 温度 ℃
不小于
CuZrNb CuCrZrNb 铬铌铜 铬锆铌铜 冷拔棒 锻件 冷拔棒 锻件 冷拔棒 锻件 85 50 90 183 53 53 90 56 45 26 150 250 600
偏心电极
平面电极
2-5-7 电极形状及材料性能的影响
为了满足特殊工件点焊的要求，需要特殊电极
水槽
A普通弯电极
B有水槽电极
C增大断截面电极
2-5-8 节约铜合金的电极
帽状电极
杆状电极
2-5-9 电极夹头(握杆）
电极加头用与夹持电极，导电和传递压
力故应有良好的力学性能和导电性。
常用的
未端加粗的
冷却水管
的氧化膜等杂质，使纯
洁金属紧密接触，达到
晶间结合。
3 名词解释（8）
超声波 焊是利用超声波频率
F
发生器
（16kHz以上）的机械振动能
量，连接同种或异种金属，半 导体，塑料及金属陶瓷等的特
殊焊接方法。金属超声波焊时，
即不向工件输送电流，也不向 工件引入高温热源，只是在静
换能器
聚能器
振动方向
压力下将弹性振动能量转变为
加热终了时的温度分布如图所示。
3-2 热平衡 散热及温度分布（3）
z
最高温度总是处于
F
r F A B
Z
1.焊接方法分类
熔化焊接
电阻焊 点焊 缝焊 凸焊 对焊（闪光对焊）
爆炸焊
压力焊
摩擦焊 冷压焊 超声波焊
钎焊
扩散焊
2 压力焊接
压力焊接： 焊接过程中必须对焊件施加压力,加热或不加热的焊接方法。 1.加热:将被焊金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状 态，然后施加一定的压力，使金属原子间相互结合形 成焊接接头。如电阻焊摩擦焊等。 2.不加热：仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，利用 压力引起的塑性变形，使原子相互接近，从而获得牢 固的压挤接头，如冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。
散失相平衡，继续延长焊接时间，将无助于熔核的
增大。这说明了用小功率焊机不能焊接厚钢板和铝
合金的原因。
3-2 热平衡 散热及温度分布（2）
在不同厚度工件的点焊中，还可以 通过控制电极的散热（改变电极的 材料或接触面积，采用附加垫片 等），以改善熔核的偏移，增加薄 件一侧的焊透率。焊接区的温度分
布是产热与散热的综合结果，点焊
工件间的摩擦功，形变能及随 后有限的温升。
振动方向
3 名词解释（9）
扩散焊 是在一定的温度和压力下使待焊
表面相互接触，通过微观塑性变形或通过
待焊面产生的微量液相而扩大待焊表面的
物理接触，然后，经较长时间的原子相互
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扩散来实现冶金结合的一种焊接方法。
4 压力焊接的特点
1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔 绝，冶金过程简单。 2）加热时间短，热量集中，故热影响区小，变形与应力 也小，通常在焊后不必安排校正和热处理工序。 3）不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氩等 焊接材料，焊接成本低。 4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条 件。 5）生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中， 可以和其他制造工序一起编到组装线上，但闪光对焊因有 火花喷溅，需要隔离。
2-5-2 电极形状及材料性能的影响
电极材料按我国航空航天工业部航空工业标准HB5420一89的规 定，分为4类，但常用的是前三类。 1类 高电导率，中等硬度的铜及铜合金。这类材料主要通过冷 作变形方法达到其硬度要求。适用于制造焊铝及铝合金的电极 ，也可用于镀层钢板的点焊，但性能不如2类合金。1类合金还 常用于制造不受力或低应力的导电部件。 从表2—1可见，三类合金中，铬铌铜、铬锆铌铜和钴铬硅铜的 性能较优，已被广泛使用，其商业牌号分别称为DJ70．DJ85和 DJ100。 此外，还有一种钨一铜混合烧结材料，这种材料适用于热量高 、焊接时间长、冷却不足或压力高的场合。如用于铜板点焊的 复式电极、凸焊用镶嵌电极或线材交叉焊电极等，随着含钨量 的增加，材料的强度和硬度提高，但导电性和导热性均降低。
5 电阻焊产品介绍（1） C型 点凸焊机 YR-350CM2
C型 点凸焊机
YR-500CM2 C型 点凸焊机
YR-700CM2
5 电阻焊产品介绍（2） S型 点焊机 YR-350SA2
S型 点焊机
YR-500SA2 S型 点焊机
YR-700SA2
5 电阻焊产品介绍（2）
台式S点焊机YR-350SA2(K,L,G)
交流
F
3 名词解释（3）
缝焊 类似点焊， F 缝焊时，工件在两 个旋转盘状电极 （滚盘）间通过后， 形成一条焊点前搭 F 打接的连续焊缝。
旋转
交流
旋转
3 名词解释（4）
凸焊是点焊的一种变 型，在一个工件上有 预制的凸点，凸焊时， 一次可在接头处形成 一个或多个熔核。对 焊时，两工件端面相 接触，经过电阻加热 和加压后延整个接触 面被焊接起来。 F
2-4 电极压力
电极压力对两电极间总电阻R有显 著影响，随着电极压力的增大，R 抗剪强度 显著减小，此时焊接电流虽略有增 Ft 大，但不能影响因R减小而引起的 产热的减少，因此，焊点强度总是 随着电极压力的增大而降低，在增 大电极压力的同时，增大焊接电流 或延长焊接时间，以弥补电阻减小 的影响，可以保持焊点强度不变。 采用这种焊接条件有利于提高焊点 强度的稳定性。电极压力过小，将 引起飞溅，也会使焊点强度降低。
CuCo2CrSi 钴铬硅铜
2-5-6 电极形状及材料性能的影响
由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关 系看热量的产生和散失，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著 的影响，随着电极端头的变形和磨损。接触面积将增大，焊点强度将 降低。 端部 主体
尾部
冷却水孔
锥形电极
加头电极
球面电极
电极压力 F
2-5-1 电极形状及材料性能的影响
点焊电极是保证点悍质量的重要零件，它的主要 功能有： 1）向工件传导电流。 2）向工件传递压力； 3）迅速导散焊按区的热量。 一、电极材料基于电极的上述功能，就要求制造 电极的材料应具有足够高的电导率、热导率和高温 硬度，电极的结构必须有足够的强度和刚度，以及 充分冷却的条件。此外，电极与工件间的接触电阻 应足够低，以防止工件表面熔化或电极与工件表面 之间的合金化。
三 电阻焊焊接施工知识
3-1 焊接热的产生及影响产热的因素
Q=
2Rt I
Q-产生的热量 I-焊接电流
-电极间的电阻
T-焊接时间
3-2 热平衡 散热及温度分布
点焊时，产生的数量Q只有较小部分用于形成熔核，较大部分将因 向邻近物质的传导和辐射而损失掉。其热平衡方程式如下。 Q=Q1+Q2 式中 Q1—形成熔核的热量； Q2—损失的热量。
引进先进的焊接技术， 架起科学生产的桥梁.
为焊接新技术 的普及和发展做贡献.
电阻焊焊接技能培训内容
一.焊接基本知识 二.电阻焊主要规范参数 三.焊接操作基础
四.焊机的正确使用与维护保养
五.常见故障与焊接缺陷
一 焊接基本知识
1.焊接方法分类 2.压力焊接 3.名词解释 4.压力焊接的特点 5. 唐山松下YR系列焊机简介
忽略不计。
3-2 热平衡 散热及温度分布（1）
通过电极传导的热量是主要的散热损失，它与电极
的材料、形状、冷却条件，以及所采用的焊接条件
有关。例如采用硬条件的热损失，就要比采用软条 件小得多。由于损失的热量随焊接时间的延长和金 属温度的升高而增加，因此，当焊接电流不足时， 只延长焊按时间，会在某一时刻达到热量的产生与
都大。电网波动，变
压器阻抗变化，电流
密度，接触面积的分
A
B
流
焊接电流 IW
2-3 焊接时间
3．焊接时间的影响 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 互为补充，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 ，又称强规范），也可以采用小电流 和长时间（弱条件，又称弱规范）。 选用强条件还是弱条件，则取决于金 属的性能、厚度和所用焊机的功率， 但对于不同性能和厚度的金属所需的 电流和时间，都仍有一个上、下限， 超过此限，将无法形成合格的熔核。
交流
F F
交流
F
电阻对焊
电阻对焊是将两工件端面始终压
紧，利用电阻热加热至塑性状态，
然后迅速加顶锻压力（或不加顶
锻压力只保持焊接时压力）完成 焊接的方法。
3 名词解释（5）
爆炸焊 是以炸药为能源进行 金属间焊接的方法。这种焊 接就是利用炸药的爆轰，使 被焊金属面发生高速倾斜碰 撞，在接触面造成一薄层金 属的塑性变形，在十分短崭 的冶金过程中形成冶金结合。
6 工件表面状况的影响
工件表面上的氧化物，污垢、 油和其他杂质增大了接触电 阻。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 化物层的不均匀性还会影响 各个焊点加热的不一致，引 起焊接质量的波动。因此， 彻底清理工件表面是保证获 得优质接头的必要条件。