电阻点焊与钎焊工艺

化学清洗
• 采用不同溶液
三、电阻点焊（点焊工艺参数）
焊接电 流I 工件
焊接电 阻R
焊接 质量
电极形 状与尺 寸
焊接时 间t
电极压 力F
三、电阻点焊（点焊工艺参数）
a）焊接电流 焊接电流越大，熔核尺寸越大，但 不是线性关系 AB段: 曲线的陡峭段。由于电流小， 使热源强度不足而不能形成熔核或 熔核尺寸甚小，抗剪载荷低且不稳 定。 BC段:随电流增加，发热量急增，熔 核尺寸稳定增大，拉剪裁荷不断提 高。临近C 点区域，板间翘离限制 熔核直径扩大，拉剪载荷变化不大。 C 点以后:由于电流过大，加热过于 强烈，引起金属过热、喷溅、压痕 过深等缺陷，接头性能反而下降。
黄铜
青铜 康铜、锰铜
• 6J40 • 6J13：Mn%11—13，Ni%2—5
一、金属材料知识（银合金）
名称
合金内氧化法银 金属氧化物电触 头 粉末冶金法银金 属氧化物电触头 银镍合金 银钨合金 银碳合金 银碳化钨（12） 碳（3）
标准号
GB13397—92
牌号
Ag-CdO(12)（I.O）、Ag-CdO(15)（I.O）、 Ag-ZnO(8) （I.O）、Ag-SnO2（9）-In2O3 （4）—T（I.O） AgCdO（12）—T（P.M）、 AgZnO(8)(P.M) 、AgCuO（10）（P.M）、 AgSnO2（10）—T（P.M） CAgNi(10)、CAgNi(30)、CAgNi(40 AgW（50）、AgW（65） CAgC（3）、CAgC（4）、CAgC（5） AgWC（12）C（3）
四、钎焊
• 毛细作业
液体在两平行板间隙中，其液面高度会相对于板外液面自动上 升或下降的现象。
θ——润湿角 h ——液面上升的高度
四、钎焊
• 毛细作用
当θ＜90°、 h＞0，液体沿间隙上升——润湿（酒精温度计）。 当θ＞90°、 h＜0，液体沿间隙下降——不润湿（水银温度计）。
钎焊时，只有在液态钎料能充分润 湿母材的条件下（液面“上升”）， 钎料才能填满钎缝。
三、电阻点焊（凸焊）
• 凸焊接头形成过程
三、电阻点焊（凸焊）
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，凸点高度 下降 1/2 以上，凸点与下板贴合面增大，导电通路稳定及破坏氧 化膜，达到良好物理接触。 2、通电加热阶段（分压溃和成核过程） 电流集中流过凸点贴合面，凸点逐步压平，即凸点压溃；随后 贴合面形成较大加热区，个别接触点熔化逐步扩大，形成足够尺寸 的熔核和塑性区。焊接区体积膨胀，将电极向上推移 S4，并使压 力曲线上升。 3、切断电流，熔核在压力下结晶。
一、金属材料知识（铜及铜合金）
纯铜
• T2：Cu%≥99.90; • T3:Cu%≥99.70； • TU2：Cu%≥99.95。 • H62：Cu%60.5—63.5 • H85：Cu%84.0—86.0 • QSn6.5-0.1：Sn%6.0-7.0，P%：0.10-0.25 • QSi3-1：Si%2.7-3.5，Mn%1.0-1.5
• 优质碳素结构钢
08F钢由于碳含量低，塑性好，主要用来制造冷冲压零件。 10—25#钢属低碳钢， 冲压件、焊接件，螺钉、螺母等 35—50#钢属中碳钢，如用作热冲压件、齿轮、定位销、螺钉等 55—80#钢含碳量高，用作高强度的钢丝和弹簧等零件。 • 常用合金钢牌号：65Mn 弹簧钢 ；Cr12 合金工具钢(模具钢) 1Cr18Ni9Ti 不锈钢
四、钎焊（钎焊过程分解）
四、钎焊（钎焊分类）
• 钎焊方法的分类 软钎焊（soldering）——钎料液相线温度低于450℃； 硬钎焊（brazing）——钎料液相线温度高于450℃。 某些国家将钎焊温度超过900℃而又不使用钎剂的钎焊方法（ 如真空钎焊、气体保护钎焊）称作高温钎焊。
四、钎焊
• 影响钎料润湿作用的因素： ①钎料和母材成分——如二者在液态和固态下均无 物理化学作用，则润湿作用差。如液态钎料与母材相互 溶解或形成化合物，则润湿较好。 可通过第三者的作用来改善润湿作用。 ②钎焊温度——利于润湿。太高，易使钎料流散、 溶蚀或晶粒粗大。 ③表面氧化物——妨碍润湿。 ④母材表面状态——粗些好。 ⑤钎剂——适当的钎剂有良好作用。
三、电阻点焊（点焊工艺）
• c）维持（F＞0，I=0） • 此阶段不再输入热量，熔核快速散热、冷 却结晶。 • 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希望增加顶 锻力防止缩孔、裂纹。 • d）休止（F＞0，I =0）
•
二、电阻点焊（点焊工艺）
点焊工艺过程——四个阶段
三、电阻点焊（点焊工艺）
• a）预压（F＞0，I=0）
时间段
从电极开始下压到电极开始通电
目的 注意
保证工件之间达到良好的接触状 态，保证接触电阻的稳定。 对厚板或刚度大的冲压零件，可 先加大预压力，再回到焊接时的电极力 ，使接触电阻恒定而又不太小，以提高 热效率。
工作面的选定与压力大小有关。压力大 、工作面需大些，以免电极端 面压坏，所以随板厚的加大，工作面直径亦需增加，工作面是不断磨损 而增大的，所以在焊接生产中要定时修复，否则因电流密度下降而导致 熔透下降甚至无熔核。 可以根据电极的大小调节散热维持焊接区的热平衡
三、电阻点焊（凸焊）
• 凸焊是点焊一种特殊形式。它是利用零件原有型面倒角、底 面或预制的凸点焊到另一块面积较大的零件上。因为凸点接 触，提高了定位面积上的电极压力与焊接电流，有利于表面 氧化膜破裂与热量集中，减少了分流电流，可用于厚度比达 到1:6的零件焊接。
工件材料 铁材 铜材 焊接热源 工件电阻热 电极导热 电极材料特点 导电、导热性好 电导率低 具体材料 CuCr1/T2 Mo/CuW
四、钎焊
• 定义
采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件与 钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的 温度，利用液体钎料润湿母材，填充接头间隙， 并用母材相互扩散而实现连接焊件的方法。
四、钎焊
• 润湿和间隙是填缝的必要条件
间隙逐渐减小，形成弯曲液面
四、钎焊
液体金属能填充接头间隙，必须具备一定的条件，此 条件就是润湿作用和毛细作用。
润湿——液态物体与固态物体接触后相互沾附的现象。
四、钎焊
衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液相与固相接触时 的接触夹角θ 的大小来表示。
• 当cosθ 为正值时，即0°＜θ ＜90°，这时液体能润湿固体； • 当cosθ 为负值时，即90°＜θ ＜180°，这时可认为液体不能润湿 固体。 • θ =0表示液体完全润湿固体；θ =180°表示完全不润湿。 • 钎焊时，钎料的润湿角应小于20°。
三、电阻点焊（焊接区电阻）
• 焊接区电阻R=Rc+2RB=RBB+2REB+2RB
三、电阻点焊（焊接区电阻）
• 工件电阻RB 工件电阻RB取决于工件的电阻率 ρ（材料物理性能） 电阻率与温度有关：温度越高， 电阻率越高 ρ= ρ 0（1+at） 电阻率高的材料导电导热性差， 可用较小的电流焊接，反之导电 导热性好，要使用大电流焊接。
三、电阻点焊（点焊工艺）
• b）焊接（F=Fω，I=Iω）
焊接电流通过工件并产生熔核的阶段 起初输入热量大于散失热量，温度上 升，形成高温塑性状态的连接区，并 使中心与大气隔绝，保证随后熔化的 金属不氧化，而后在中心部位首先出 现熔化区。随着加热的进行熔化区扩 大，而其外围的塑性壳（金相试片上 呈环状故称塑性环）亦向外扩大，最 后当输入热量与散失热量平衡时达到 稳定状态。
一、金属材料知识（热双金属）
复合
受热
受热
• GB/T4461 5J1580
15：比弯曲； 80：电阻率
公司 牌号 蚀印标记 佛山精密 FEPAC FPA721-110 FPA721-110 法国 IMPHY 108SP MY 108SP/IUP 108SP 德国 AUERHAMMER TB208/110 AMW TB208/110 美国 EMS（ TI) P675R TRUFLEX P675R 美国 PMC 721-675 PMC 721-675
电阻点焊与钎焊工艺
主要内容
1
金属材料知识 焊接技术 电阻点焊 钎焊
2
3 4 5
焊接质量控制与检验
一、金属材料知识
• 普通碳素结构钢Q235—A.F：
– – – – – – – – – Q—钢材的屈服点； A—钢材的质量等级； F—沸腾钢（Si%不大于0.07）。 b—半镇定钢（Si%不大于0.17）； Z—镇定钢（Si%不小于0.12）
JB/T8444—1996
GB5588—85 GB8320—87 GB12940—91 JB/T7779—1995
二、焊接技术（制造工艺）
二、焊接技术（金属零件连接）
• 金属零件的连接
可拆 连接
不可 拆连 接
二、焊接技术（焊接定义与分类）
• 焊接：通过加热或加压，或两者并用，用或不用 填充材料使工件达到结合的一种加工工艺方法。
三、电阻点焊（点焊工艺参数）
c）电极压力 压力过小引起电阻大，产 热多，散热小，前期出现 飞溅现象； 压力过大产热小，散热多 ，熔核尺寸小，焊透率低 。 在增大电极压力的同时， 适当加大焊接电流或焊接 时间，以维持焊接区加热 的程度不变。
三、电阻点焊（点焊工艺参数）
d） 电极头端面尺寸
焊接方法
熔焊
（加热不加压）
压力焊
（加压）
钎焊
（填充材料）
三、焊接技术（焊接定义与分类）
压力焊 电阻压力焊
其他压 力焊
点焊
缝焊
凸焊
对焊
二、电阻点焊（原理）
是将焊件装配成搭接接头， 压紧在两电极之间，利用电 阻热熔化母材金属形成焊点 的电阻焊方法。 • 适用于搭接厚度小于3mm的冲 压、轧制薄板的非密封性连 接。
料
硬度 HV ≥220 ≥130 电导率 Ms/m ≥17 ≥43 材料 形式 软化 温度 （K） 1273 773 备注
铜钨 合金
铬锆铜
烧结
有色金属
2
Cr0.5∽1.4 Zr0.02∽0.2 Cu99.90
拉拔
镀层钢 低碳钢 低碳钢
3
紫铜
T2
≥50
≥56
拉拔
423
4
纯钼
百度文库
Mo
Mo99.5
≥150
≥17
三、电阻点焊（焊接区电阻）
• 接触电阻Rc 表面清理对Rc的影响 表面机械清理后Rc<表面化学清理后Rc,但化学清理后 Rc的波动小 异种材料焊接的接触电阻Rc取决于较软的材料
三、电阻点焊（点焊工艺）
• 焊前表面清理
机械清洗
• 喷砂、喷丸、抛光以及用砂布或钢丝刷等
彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件
三、电阻点焊（凸焊）
• 凸点的设计
三、电阻点焊（凸焊举例）
• 凸焊应用举例
三、电阻点焊（焊接设备与工装）
• 焊接设备
三、电阻点焊（焊接电极）
电极的作用： 1、向工件传递电流； 2、向工件传递压力；
3、迅速导散焊接区的热量。
三、电阻点焊（焊接电极）
材
序 号 代号 1 名 称 相近牌号 CuW85 CuCrZr1 化学成分 （%） Cu15、W85
三、电阻点焊（点焊工艺参数）
b）焊接时间 电阻焊时的每一个焊接循环 中，自焊接电流接通到停止的持 续时间，称焊接通电时间，简称 焊接时间。应注意： C 点以后曲线并不立即下降 ，因为熔核尺寸已饱和，但塑性 还可有一定扩大，加之热源加热 速率缓和，一般不产生喷溅；焊 接时间对塑性影响较大，尤其是 动载荷工件，时间长将带来不利 影响。 强规范（硬规范）： 大电流，短时间 弱规范（软规范）： 小电流，长时间
三、电阻点焊（焊接区电阻）
• 接触电阻Rc 由于工件表面凹凸不平或 有阻碍导电的物质，电流 只能在局部接触通电，电 流线扭曲，实际导电面积 减小引起的附加电阻 接触电阻=收缩电阻+膜电 阻
三、电阻点焊（焊接区电阻）
• 接触电阻RcF↑→Rc↓
三、电阻点焊（焊接区电阻）
• 接触电阻Rc 温度T↑→材料压溃强度 ↓ →微观不平↓→接触 面↑→ Rc↓
烧结
1273
有色金属
三、电阻点焊（焊接电极）

常用焊接材料分类： 1、铁材类（导电性差，导热性差） 双金属元件、覆铜钢、镀层钢、热（电阻）元件
2、铜材料（导电性好，导热性好） 线圈；软联结；紫铜、黄铜、锡青铜等材质的接触 板、联结板。

三、电阻点焊（焊接电极）

电极的选择原则：
一般情况下，为了保持焊接区有足够的热量，工件与 电极的热源进行互补保持热平衡达到焊接的目的。