点焊电极和电极夹头

点焊电极和电极夹头

点焊电极是保证点焊质量的重要零件，他的主要功能有：

1）向工件传导电流；

2）向工件传递压力；

3）迅速导散焊接区的热量；

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，导热率和高温硬度，电极的结构必须具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，以防工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。

电极材料按我国HB/T5420-1989的标准分为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。

2类具有较高的电导率，硬度低于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，它具有较强的抗变形能力，因此是最通用的电极材料，广泛的用于点焊低碳钢，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类合金还适于制造轴，夹钳，台板，电极夹头，机臂等电阻焊机中各种导电机构。

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性能要求。这类合金具有更高的力学性能，耐磨性好，软化温度高，但电导率较低，因此适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。这类合金也适用于制造各种受力的导电构件。

三类合金中锆铌铜，铬锆铌铜和钴铬硅铜的性能较优已被广泛使用，其商业牌号分别为DJ70，DJ85h和DJ100。

最近在相对于DJ70，DJ85h，DJ100基础上研制成功的DZ-I,DZ-II,DZ-III增强铜合金，在综合性能上有了显著改进。

此外，还有一种钨-铜混合烧结材料，这种材料适用于热量高，焊接时间长。冷却不足或压力场高的场合。如用铜板点焊的复式电极，凸焊用镶嵌电极或线材料交叉电极等。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。

除上述电极材料外，最近国内外研制一种氧化铝弥散强化铜电极（Cu-Al2O3）强度较高，可以大大减轻电极的蘑菇状变形，用于点焊镀锌钢和普通钢，电极寿命可达2类电极的4~10倍，但因目前价格昂贵，尚未在生产中推广应用。

二．电极结构

点焊电极由4部分组成：端部，主体，尾部和冷却水孔。标准电极（即直电极）有5种形式，见图1。

电极的端面直接与高温的工件表面接触，在焊接生产中反复承受高温和高压，因此，粘附，合金化和变形是电极设计中应着重考虑的问题。而电极和工件材料之间的亲和力是粘附和合金化的主要原因。抗变形能力取决于电极的强度和硬度，但端头的尺寸和形状也有显著影响，通常锥形电极的顶角大于120°。以利于端面散热和增强抗变形能力;.边缘要倒圆（R0.75mm),。使焊点压痕边缘能圆滑过渡，以提高接头的疲劳强度。电极的端面直径d和球面电极的球面半径R取决于工件厚度和需要的熔核尺寸。

为了满足特殊形状工件点焊的要求，有时需要设计特殊形状的电极（弯电极）。图2a 为普通弯电极；图2b为尾部和主体上刻有水槽的弯电极，目的是使冷却水流到电极的外表面，以加强电极的冷却，这种电极常用于不锈钢和高温合金钢的点焊；图2c为增大横断面的电极，目的是加强电极端面向水冷部分散热。

为了节约铜合金的消耗，可以采用图3所示的帽状电极，当电极磨损之后，只需更换其中的一小部分。也有将杆形电极头压接于电极主体上的杆状电极，但这种形式的电极散热太差，非不得已，不宜采用。必要时可以采用外部水冷却。电极的水冷却孔应尽可能延伸到接近端面的部位，冷却水孔的尺寸应能容纳一个进水管，并能使水沿管子的外围流出。水管的端头应切斜（防止顶端堵死），并应接近水孔底部以增强冷却效果。在多数情况下，进水管

是电极夹头的一个构件。对于不能插入水管的弯电极，可以在电极的外面钎焊上冷却水管或采用外部水冷却的方法。

电极与电极夹头之间多采用锥体连接，锥度为1：20。个别情况下，也有用螺纹连接的。

拆卸电极时，只能用专用工具或管子钳将电极旋转后取出，而不能用左右敲击的办法，以免损坏锥形座，造成接触不良或漏水。

三. 电极夹头

电极夹头用夹持电极，导电和传递压力，故应由良好的力学性能和导电性。大多数电极夹头的结构都能向电极通冷却水，有的还装有頂锥机构以便于拆卸电极。在使用特殊电极时，夹头的锥形部分需要承受相当大的力矩。为避免锥形座变形和配合不紧密，锥形的端面壁厚不得小于5mm.必要时可采用末端加粗的电极夹头。图4为电极夹头的典型结构。为了适应特殊形状工件的点焊，需要设计特殊形状的电极夹头。

数据来源：《焊接手册》