影响点焊的因素分析

影响点焊的因素分析

摘要：介绍了点焊的概念、原理及引起点焊缺陷的因素。

关键词：点焊缺陷

电阻点焊是一种制作金属板件连接装置的生产工艺，相对于其它焊接方法，有许多优点，因此被广泛应用于现代制造业和一些高科技产业和领域。点焊过程是一个复杂的过程，下面就点焊的原理及其焊接影响因素进行分析。

1.点焊的概念

点焊属于电阻焊的一种，它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表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（原子结合）的一种焊接方法。

2.焊接热的产生及影响产热的因素

焊接时产生一定的热量，熔化焊接的两金属，使之形成金属结合（原子结合）在一起。

2.1 产热公式

Q=I2Rt（J）（1）

式中Q——产生的热量（j）

I——焊接电流（A）

R——电极间电阻（Ω）

t——焊接时间（s）

2.2影响产热的因素

影响产热的因素有电阻的影响、焊接时间的影响、电极形状及材料性能的影响、焊接电流的影响、电极压力的影响、工件表面状况的影响、

2.2.1 电阻的影响

R=2Rw+Rc+2Rew（1）

式（1）中的电极之间的电阻R包括工件本身的电阻Rw、两工件之间的接触电阻Rc、电极与工件之间的接触电阻Rew。

接触电阻Rc+2Rew的析热量约占内部热源Q的5~10%（接触电阻析热量占热源比例不大，并且在焊接开始后很快降低、消失，但这部分热量对建立焊接初期的温度场、扩大接触面积，促进电流场分布的均匀化是有重要作用的）。但过大的接触电阻有可能造成通电不正常或使接触面上局部区域过分强烈析热而产生喷溅、粘损等缺陷。

工件的电阻取决于电阻率，因此电阻率是被焊材料的重要性能。

电阻R和压力也有一定的关系，压力越大R越小、工件表面越粗糙R越大、工件表面有氧化层和赃物层R越大。

2.2.2 焊接电流的影响

焊接电流的影响比电阻和时间两者都大。在点焊过程中必须严格控制，此外电流还受电网波动，变压器阻抗变化，接触面积的分流等的影响。

点焊时应选用抗剪强度接近最高处，抗剪强度增加缓慢，越过最高点后，由于飞溅或工件表面压痕过深，抗剪强度会明显降低。

2.2.3 焊接时间的影响焊接电流和焊接时间在一定范围内可以互相补充。有两种可供选择的焊接规范：

1)硬规范：大电流和短时间

采用大电流和短时间（又称强规范），其效果是加热速度快、焊接区温度分布陡、加热区域窄、接头表面质量好，过热组织少，接头的性能好，生产效率高，因此只要焊机功率允许，均应采用，由于加热速度快，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。

2)软规范：小电流和长时间

采用小电流和长时间（又称弱规范）。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。

2.2.4 电极压力的影响

电极压力对两电极间总电阻R有显著的影响，随着电极压力的增大，R显著减小，此时焊接电流虽略有增加，但不能影响因R减小而引起的产热的减小，因此，焊接强度总是随着电极压力的增大而降低。

2.2.5 工件表面状况的影响

工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻，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，从而影响焊接强度。

2.2.6 电极形状及材料性能的影响

随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度降低。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。

3.点焊缺陷分析

3.1熔核焊缝尺寸缺陷

3.1.1未焊透或熔核尺寸小

（1）焊接电流小，通电时间短，电极压力过大。

措施：调整焊接参数。

（2）电极接触面积过大

措施：修整电极。

（3）表面清理不良

措施：清理表面。

3.1.2熔透率过大

(1)焊接电流过大，通电时间过长，电极压力不足，缝焊速度过快

措施：调整焊接参数。

电极冷却条件差。

措施：加强冷却，改换导热好的电极材料。

3.2外部缺陷

3.2.1焊点压痕过深及表面过热

（1）电极接触面积过小

措施：修整电极。

（2）焊接电流过大，通电时间过长，电极压力不足措施：调整焊接参数。

（3）电极冷却条件差

措施：提高电极的冷却效果。

3.2.2表面局部烧穿、溢出、表面飞溅

（1）电极修整太尖锐

措施：修整电极。

电极或表面有异物

措施：清理电极表面。

电极压力不足或电极与焊件虚接触

措施：提高电极压力，调整焊接行程。

焊接速度过快，电极过热

措施：调整焊接速度，加速冷却。

3.2.3焊点表面径向裂纹

（1）电极压力不足，顶锻力不足或加得不及时

措施：调整焊接参数。

电极冷却作用差

措施：加强冷却。

3.2.4焊点表面环形裂纹：焊接时间过长。

措施：调整焊接参数。

3.2.5焊点表面粘损

电极材料选择不当

措施：调换合适的电极材料

（2）电极端面倾斜

措施：修整电极。

3.2.6焊点表面发黑，包覆层破坏

（1）电极、焊件表面清理不良

措施：修整电极。

（2）焊接电流过大，焊接时间过长，电极压力不足

措施：调整焊接参数

3.2.7接头边缘压溃或开裂：边距过小

措施：改进接头设计

3.2.8大量飞溅

（1）焊接电流大

措施：调整焊接参数

上下电极未对中

措施：调整电极同轴度

3.2.9焊点脱开：焊件刚度大且装配不良

措施：调整板件间隙；调整焊接参数。

3.3内部缺陷

3.3.1裂纹、缩孔、缩松：焊接时间过长，电极压力不足，顶锻力加得不及时。