点焊技术参数及其设备

双点焊工艺总结1 点焊质量1．1焊接质量与参数对照表1.2.1飞溅原因(1)开始时电极预紧压力过小，熔化核心周围未形成塑性金属环而向外飞溅；(2)加热结束时，因加热时间过长，熔化核心过大，在电极压力下，塑性金属环发生崩溃，熔化金属从焊件之间或焊件表面溢出。

1.3焊接质量一般要求1.3.1 焊透率点焊接头的强度决定于焊点的几何尺寸及其内外质量。

一般要求熔核直径随板厚增加而增大。

熔核在单板上的熔化厚度hn对板厚度δ的百分比称焊透率A，即A=单板上的熔化高度hn/板厚δ×100%。

通常规定A在20%-80%范围内。

实验表明，焊点熔核直经符合要求时，取A》20%便可保证焊点的强度。

A过大，熔核接近焊件表面，使表面金属过热，晶粒粗大，易出现飞溅或熔核内产生缩孔、裂纹等缺陷，接头承载能力下降。

一般不许A>80%。

参考：（1）薄板焊接——薄板焊接时，因散热强烈，焊透率宜选小，可取10%左右。

（2）不同板厚焊接——薄板一边焊透率选10-20%。

（3）镁合金焊接——选60%左右。

（4）钛合金焊接——可达95%。

※一般焊透率选40%左右较好。

1.3.2表面质量一个好的焊点，从外观上看，表面压坑浅，平滑均匀过渡无明显凸肩或局部挤压的表面鼓起，不允许有外表环状或经向裂纹，表面不能有熔化或粘附的铜合金。

从内部看，焊点形状规则，均匀其尺寸能满足结构强度的要求，核心内部无贯穿性或越规家值的裂纹，结合线深入及缩孔均在规定范围内，焊点核心无严重过热组织及其它不允许的缺陷。

1.3.3焊点直径直接决定了接头的强度。

一般焊点直径为：d=2δ+3（δ为板厚）。

在板件搭边宽度的允许下，焊点直径应尽量大点。

2点焊工艺介绍2.1 点焊过程2.1.1概述点焊经如图1所示过程：是一种永久结合的金属连接方式。

焊件通过焊接电流处局部发热而发生塑性变形，同时在焊件加热处施加压力，形成熔核。

焊件自身的电阻，产生相当大的热量，温度也很高。

尤其是在焊件之间的接触面处，首先熔化，形成熔化核心。

电极与焊件之间的接触电阻也产生热量，但大部分被水冷的铜合金电极带走，于是电极与焊件之间接触处的温度远比焊件之间接触处为低。

正常情况下是达不到熔化温度。

在圆柱体周围的金属因电流密度小，温度不高，其中靠近熔化核心的金属温度较高，达到塑性状态，在压力作用下发生焊接，形成一个塑性金属环，紧密地包围着熔化核心，不使熔化金属向外溢出。

附图1：点焊过程示意图2.2.2 焊接循环（1）点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段：1）预压阶段——电极下降到电流接通阶段，确保电极压紧工件，使工件间有适当压力。

2）焊接时间——焊接电流通过工件，产热形成熔核。

3）维持时间——切断焊接电流，电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。

4）休止时间——电极开始提起到电极再次开始下降，开始下一个焊接循环。

（2）为了改善焊接接头的性能，有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环：1）加大预压力以消除厚工件之间的间隙，使之紧密贴合。

2）用预热脉冲提高金属的塑性，使工件易于紧密贴合、防止飞溅；凸焊时这样做可以使多个凸点在通电焊接前与平板均匀接触，以保证各点加热的一致。

3）加大锻压力以压实熔核，防止产生裂纹或缩孔。

4）用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织，提高接头的力学性能，或在不加大锻压力的条件下，防止裂纹和缩孔。

2.2 点焊参数2.2.1点焊公式Q=kI2RT；（k=0.24）2.2.1. 1电阻 R=r1+r2+r3+r4+r5;(R为接触电阻总和，单位Ω)（1）其中r1、r5-工件与电极间接触电阻，希望r1、r5≈0.此电阻取决于工件表面状况及电极压紧力，电极与板料间的电阻与板料电阻和板料间相比，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；（2）r2、r4-工件电阻，取决于工件电阻率，与所焊的金属种类有关,，电阻率大产热高、散热慢（不锈钢），电阻率小产热低、散热快（铝合金），前者可使用较小电流，后者需使用较大焊接电流，电阻率取决于金属的种类、金属的热处理状态、金属的加工种类、温度。

（3）r3 -工件间接触电阻，此电阻取决于表面状况及电极压紧力，接触电阻存在时间是短暂的一般存在于焊接初期，形成原因包括①工件及电极存在电阻率高的氧化物及脏污；②在表面十分洁净的条件下，表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局部点形成接触点，在接触点处形成电流线的收拢。

由于电流通路的缩小而增加了接触处的电阻。

附图2：焊点及接触电阻构成示意图2.2.1.2电流I影响最大，需严格控制，熔核的尺寸或焊透率是增加的。

在正常情况下，焊接区的电流密度应有一个合理的上、下限。

低于下限时，热量过小，不能形成熔核；高于上限，加热速度过快，会发生飞溅，使焊点质量下降。

但是，当电极力增大时，产生飞溅的焊接电流上限值也增大。

在生产中当电极力给定时，通过调节焊接电流，使其稍低于飞溅电流值，便可获得最大的点焊强度。

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（在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。

阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。

阻抗的单位是欧。

）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。

对于直流焊机，次级回路阻抗变化，对电流无明显影响。

2.2.1.3时间t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。

2.2.2电极头压力（1）电极力对焊点形成有着双重作用。

它既影响焊点的接触电阻，即影响热源的强度与分布;又影响电极散热的效果和焊接区塑性变形及核心的致密程度。

当其它参数不变时，增大电极力，则接触电阻减少，散热加强，因而总热量减少，熔核尺寸减少，特别焊透率降低很快，甚至没焊透。

若电极力过小，则板间接触不良，其接触电阻虽大却不稳定，甚至出现飞溅和烧穿等缺陷。

由于电极力对焊接区金属塑性环的形成，对消除焊点的内、外缺陷和改善金属组织有较大的作用。

因此，在一般情况下，若焊机容量足够大，就可以在采取增大电极力的同时，相应的也增大焊接电流，以提高焊接质量。

（2）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，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。

若电极力过小，则板间接触不良，其接触电阻虽大却不稳定，甚至出现飞溅和烧穿等缺陷。

因此，焊点强度总随着焊接压力增大而减小。

解决的办法是在增大焊接压力的同时，增大焊接电流。

2.2.3电极头形状及材料性能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着热量的产生和散失，因此，电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。

随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低。

电极端面和电极本体的结构形状、尺寸及其冷却条件影响着熔核几何尺寸与焊点强度。

对于常用的圆锥形电极，其电极体越大，电极头的圆锥角越大，则散热越好。

但是圆锥角越大，其端面不断受热磨损后，电极工作面直径迅速增大；若圆锥角过小，则散热条件差，电极表面温度高，更易变形磨损。

为了提高点焊质量的稳定性，要求焊接过程电极工作面直径变化尽可能小。

2.2.4工件表面状况影响工件表面的氧化物、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。

2.2.5 工艺参数相互关系实际上点焊过程上述各工艺参数间并非孤立变化，常常变动其中一个参数会引起另一个参数的改变，彼此相互制约。

改变焊接电流、焊接时间、电极力、电极工作面直径都会影响焊接区的发热量，其中焊接电流、电极工作面直径直接影响散热，而焊接时间、电极力与焊点塑性区大小有密切关系。

增加焊接电流、焊接时间，降低电极力，使析热增多，可以增大熔核尺寸，这时若散热不良就可能发生飞溅、过热等现象，反之，则熔核尺寸小，甚至出现未焊透。

增加焊接电流或焊接时间都会使熔核尺寸和焊透率增大，提高焊点的抗剪强度。

如果对这两个工艺参数进行不同的配合调节，就会得出加热速度快慢不同的两种焊接条件（规范），即强条件（硬规范）和弱条件（软规范）。

强条件是焊接电流大、焊接时间短。

其效果是加热速度快、焊接区温度分布陡、加热区窄、接头表面质量好，过热组织少，接头的综合性能好，生产率高。

因此，只要焊机功率允许，各工艺参数控制精确，均应采用。

但由于加热速度快，这就要求加大电极力和散热条件与之配合，否则容易出现飞溅等缺陷。

弱条件是焊接电流小而焊接时间长。

其效果是加热速度慢、焊接区温度分布平缓、塑性区宽。

在压力作用下易变形。

因此，对于焊机功率不足，工件厚度大，变形困难或易淬火的材料，采用弱条件焊接是有利的。

把两片以上的工件夹紧并通以大电流，在接触处便产生热量。

在回路中，电阻最大的地方，即工件接触处A热量最大。

然后由A点扩散，获得熔核B，该熔核由C圈包围，形成焊点，由于热膨胀，熔区体积扩大，如图2.电流停止后，熔区从外面向内开始冷却，体积收缩易产生缩孔、裂纹、内应力。

若在通电结束后继续维持电极压力，熔化金属晶粒变细，并避免或减少缩孔点焊中各参数之间的影响是相互制约的。

改变Iw、tw、Fw、ddj（电极工件端面直径）均影响焊接处的发热量。

Fw、ddj直接影响散热，tw、Fw与塑性区大小有直接关系。

Iw上升和tw上升、Fw下降可增大核心尺寸，反之，则减小，在选择某一参数时，必须兼顾其他参数。

通常，Iw上升或tw上升，则核心直径和焊透率上升，抗剪强度上升（抗剪强度的提高并非接头承载能力好），当Iw略小而长时间加热时，有的接头还会产生严重飞溅、较深的压坑和环形凸肩，降低接头疲劳强度，压痕（坑）愈深，疲劳强度愈差。

总之，不同的Iw与tw可配成以加热快慢为主要特点的两种不同的规范（硬规范和软规范）提高焊接处的机械强度。

2.3点焊参数控制方案2.3.1主要参数（1）焊接电流IW、焊接压力Fw、通电时间（接时间）tw、电极工作端面的形状与尺寸。

（2）评价标准：一般可用焊点心二（焊点直径d，焊透率A%）及产生的缺陷来分析工艺能数对焊接的影响。

2.3.2 参数变化（1）焊接电流（Iw）的影响Iw↑，d和A%的变化：Iw很小时——焊接处加热不充分，达不到熔化温度，↑Iw后，出现熔化核心，但d小，未焊透。