电阻焊--点焊工艺

6、焊接参数间相互关系及选择
（1）焊接电流与焊接时间的配合 电阻点焊时，为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接 时间和焊接电流在一定范围内可以互为补充，总热量既 可通过调节电流也可通过调节焊接时间来改变。但传热 情况与时间有关。 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（硬规范）焊 接； 也可以采用小电流和长时间——弱条件（软规范） 焊接。 在生产中选用强条件还是弱条件要取决于金属的性 质、厚度和所用焊接电源的功率。
3. 点焊工艺
一、点焊缝代号
质量要求：熔核应均匀，对称分布在
d-熔核直径 e-点距
n-焊点数量
点焊质量要求： 1、熔核应均匀，对称分布在两焊件的贴合面上； 2、接头应有一定的强度（取决于熔核尺寸、熔核 本身、HAZ显微组织及缺陷情况）
二、点焊接头设计
点焊通常采用搭接接头和折边接头接头，可以由两
个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。在设计点 焊结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便 地抵达工件的焊接部位。同时还应考虑诸如边距、搭接 量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。
2、通电加热阶段
特点：Fw=c、I=Iw； 作用：焊件加热熔化形成熔核；焊接电流可基本不变，亦 可逐渐上升或阶段上升。 此阶段是焊接循环中的关键。 点焊和凸焊过程中通电加热必须是在电极压力达到满 值且稳定后进行的。否则可能因压力过低，接触电阻太大 而引起强烈飞溅，或因压力前后不一致，影响加热，造成 焊点强度的波动
C、在通用焊机及简单夹具上点焊时应注意： （1）点焊时伸入焊机回路内的铁磁体焊件或夹具 的断面积应尽可能的小，并且在焊接过程中不能剧烈地 变化。因为回路内的铁磁体能使回路阻抗增大，造成焊 接电流减小。 （2）尽可能采用具有强烈水冷的通用电极进行焊 接。
（3）焊点与焊件边缘不应太小；焊点不应布臵在
难以进行形变的部位。
软规范特点：
加热平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性低，焊点强度稳
定性好； 温度场分布平稳，塑性区宽，压力作用下接头缩孔、裂纹倾 向小，但易变形； 有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向小；
设备容量小，控制精度不高，设备价格便宜；
焊点压痕深，接头变形达，表面质量差； 电极磨损快，生产效率低，能耗大。
适用于低合金钢、可淬硬钢、耐热合金及 钛合金等焊接
力，使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而 引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙 值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，通常为0.12mm。 单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积，为了保证接头 强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也应符合要求，焊透率的表达式 为：A=h/δ ×100%。两板上的焊透率只允许介于30-70%之间。镁合金的最 大焊透率只允许至60%。而钛合金则允许至90%。 焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚 度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的15%，如果两工件厚度比大于2:1， 或在不易接近的部位施焊，以及在工件一侧使用平头电极时，压痕深度可 增大到20-25%。
接头承载能力与电极压力
4、电极形状及其材料
电极的接触面积决定着电流密度和熔核的大小， 电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失。 电极必须有合适的强度和硬度，不至于在反复加压过程中发 生变形和损耗，使接触面积加大，接头强度下降。 电极头端面尺寸增加，焊接区电流密度减小，散热增强导 致熔核尺寸减小，接头承载能力降低。
焊接区总电阻R增大，分路电阻相对减小，使分流增大。 （4）电极与工件非焊接区相接触； （5）焊接装配不良或装配过紧； （6）单面点焊（相同板厚），因分路阻抗小于焊接阻抗，分流大。 对焊接质量的危害： A、 使通过焊接区的有效电流减小，焊点强度降低（加热不足，熔 核直径降低）。 B、导致电极与工件接触部的局部（偏向分流方向的部位）产生大
预热作用使分路电阻提高，分流减小，改善了初期表面喷溅。
六、常用金属材料的点焊 1、金属点焊时的焊接性 评定金属电阻焊是焊接性的主要依据如下： • （1）材料的导电性和导热性
• （2）材料的高温强度
• （3）材料的塑性温度范围 • （4）材料对热循环的敏感性
• （5）熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的
硬规范特点：
加热不平稳，焊接质量对规范参数波动敏感性高，焊点强度
稳定性差； 温度场分布不平稳，塑性区小，，接头缩孔、裂纹倾向大； 有淬硬倾向的材料，接头冷裂倾向大； 设备容量大，设备价格高；
焊点压痕小，接头变形小，表面质量高；
电极磨损小，生产效率高。
适用于铝合金、A不锈钢、低碳钢及不等 厚板材的焊接
3、点焊前需做如下准备工作：
A、确定点焊接头形式 B、确定搭接边及搭接量 C、确定点距 D、焊件焊前清理
E、焊件装配及定位
3、低碳钢点焊
（1）焊接性分析 低碳钢电阻率适中,需要的焊机功率不大； 塑性温度区宽，易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力； 碳与微量元素含量低，无高熔点氧化物，一般不产生淬火组织或夹杂物； 结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小，因而开裂倾向小。 （2）推荐参数
四、点焊的规范参数
1、焊接电流I
焊接电流对产热的影响比电阻和通电时间大，它 是平方正比关系，因此是必须严格控制的重要参数。 当焊接电流较小，热源强度不足，此时不能形成熔 核，因此，焊点的拉剪载荷较低且不稳定； 随着电流的提高，内部热源急剧增大，熔核尺寸稳 定增加，焊点的拉剪载荷不断提高； 当电流过大时，会引起金属过热和喷溅，接头性能 反而降低。
A、两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms
温度以下； B、回火电流脉冲幅值要适当，以避免焊接区的金属重新超过奥氏体 相变点而引起二次淬火。
带回火双脉冲点焊组织分布示意图
25CrMnSiA焊接条件
单排点焊接头强度一般低于母材强度； 但点焊排数一般不多于3排（增加排数不能增加承载能力）； 点焊接头疲劳强度低，增加焊点数量对提高疲劳强度意义不大
点焊结构的影响（考虑电极可达性）
专用电极和专用电极握杆
三、点焊的焊前清理
包括工件表面清理和电极端面维护修理
工件表面清理方法分机械清理和化学清理两种。
接头拉剪载荷与焊接电流的一般关系 １—板厚１.６ｍｍ以上 ２—板厚１.６ｍｍ以下
• 2、通电时间
• 焊接时间对接头性能的影响与焊接电流相似。
接头拉剪载荷与焊接时间的关系
通电时间对力学性能影响
3、电极压力
过小时，会造成因电流密度过大，而引起加热速度 增大而产生喷溅；电极压力过大时将使焊接区总电阻和电 流密度均减小，焊接散热增加，熔核尺寸下降，接头性能 降低。 为了使焊接热量达到原有水平，保持焊点强度不变， 在增大电极压力的同时，应适当增大焊接电流或延长焊接 时间以弥补电阻减小的影响。 在确定电极压力时，还必须考虑到备料或装配质量， 如果工件已经变形，以致焊接区不能紧密接触，则需采用 较高的电极压力以克服这种变形。
4、休止阶段
特点：Fw=0、I=0； 作用：恢复到起始状态所必须的工艺时间；
电极提起也必须在电流全部切断之后，否则 电极与焊件之间会引起火花，甚至烧穿工件
为了改善接头的性能，有时会将下列各项中的一项或 多项加于基本循环： 1）加大预压力，以消除厚焊件之间的间隙，Fpr=1.52Fw； 2）用预热脉冲提高金属达到塑性，使焊件之间紧密贴 合，反之飞溅；凸焊时这样做可以使多个凸点在通电前与 电极平衡接触，以保证各点加热的一致性。预热电流 I1=0.25-0.5I。 3）加大锻压力，以使熔核致密，防止产生裂纹和缩孔。 Ff0=2-3Fw； 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。缓冷或回火电流I3=0.5-0.7I。回火时间为 1.5-3.0t（焊接时间）
电流密度，烧坏电极或工件表面。
C、单面点焊产生局部接触表面过热和喷溅。
消除和减少分流的措施：
（1）选择合理的焊点距：保证强度的前提下尽量加大焊点距；
（2）使结构设计合理； （3）严格清理焊件表面； （4）对开敞性差的焊件，采用专用电极和电极握杆；
（5）连续点焊时，适当提高焊接电流：对不锈钢和耐热合金增大510%，铝合金增大10-20%； （6）单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形，调幅电流对上焊件的
锥台形电极头端面尺寸增大 Δ D<15%D，水冷端距离：低碳钢 点焊h≥3mm，铝合金h≥4mm
5Hale Waihona Puke Baidu焊件表面状况
焊件表面上带有氧化物、铁锈或其他杂质等不均
匀覆层时，会因接触电阻的不一致，各个焊点产生的 热量就会大小不一致，引起焊接质量的波动。 所以焊前彻底清理待焊表面是获得优质焊接接 头的必备条件。
电阻点焊熔核形成过程
3、维持阶段
特点：Fw>0、I=0； 作用：熔核体积小，夹持在水冷电极间，冷速高，如无 外力维持，将产生三向拉应力，极易产生缩孔、裂纹 等缺陷；
对厚板、铝合金、高温合金等零件，还需增加顶
锻力来防止缩孔、裂纹； 此外，加热后缓冷电流可降低凝固速度，也可防 止缩孔、裂纹，对焊接易淬硬的材料时，应加回火电 流以改善金相组织。
（3）技术要点
低碳钢属铁磁性材料，当焊件尺寸大时应考虑分段调整焊接参 数，以弥补因焊件伸入焊接回路过多而引起的焊接电流减弱；
4、可淬硬钢的点焊
这类钢焊接时易产生硬脆的马氏体组织，在应力较大时会产生裂 纹 ，缩孔和缩松。 焊接技术要点： （1）为防止裂纹、疏松缺陷，尤其是板厚在3mm以上，建议采用增大顶 锻力的方式，顶锻力约为电极压力的2-2.5倍； （2）一般选用Cr-Cu或Cr-Zr-Cu电极； （3）采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法，（第一个电流脉冲为焊接 脉冲，第二个为回火处理脉冲）。 使用时注意两点：
点焊接头型式 ａ)搭接接头 ｂ)折边接头
边距的最小值取决于被焊金属的种类，厚度和焊接 条件。对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时可
取较小值。
搭接量是边距的两倍，推荐的最小搭接量：
点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率， 表面清洁度，以及熔核的直径有关，推荐的最小点距：
装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压
1、预压阶段
特点：Fw>0、I=0； 作用：克服构件刚性，获得低而均匀的接触电阻，以保 证焊接过程中获得重复性好的电流密度； 对厚板或刚度大的冲压零件，可在此期间先加大 预压力，再回复到焊接时的电极压力，使接触电阻恒 定而又不太小，以提高热效率，或通过预热电流以达 上述目的。
预压时，电极压力的应力分布
（2）焊接电流与电 极压力的配合
焊接过程中不产生喷 溅为主要原则。
焊接电流与电极压力的关系 (Ａ、Ｂ、Ｃ为ＲＷＭＡ焊接规范中的三类)
五、点焊时的分流
影响分流的因素：
（1）焊点距：连续点焊时，点距愈小，板材愈厚，分流愈大； （2）焊接顺序：已焊点分布在两侧时，分流大；
（3）焊件表面状态：表面清理不良，接触电阻Rc+2Rew增大，导致
常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用 纱布或钢丝刷等。 不同材料采用不同清洗方法，参见P25表1-5.
三、点焊的焊接循环
点焊和凸焊的焊接循环由“预压”、“通 电”、“维持”、“休止”4个基本阶段组成。
复杂点焊焊接循环示意图 １—加压程序 ２—热量递增程序 ３—加热１程序 ４—冷却１程序 ５—加热２程序 ６—冷却２程序 ７—加热３程序 ８—热量递减程序 ９—维持程序 10—休止程序 Fpr—预压压力 Ff0—锻压力 tf0—施加锻压力时刻(从断电时刻算起) Fw—电极压力 Ｔ—点焊周期 ｔ‘f0—施加锻压力时刻(从通电时刻算起)
金属，其焊接性也比较差。 点焊过程是在热-机械联合作用下进行，其焊接性 一般比熔焊工艺条件下焊接性好。
2、点焊过程应注意的问题：
A、在重要结构上，同时进行点焊的焊件数目尽量不要超过两件。因
为焊件数目增加，造成电流的分流严重，致使焊点的强度不稳定。 当焊件的板厚之比在1：3范围之内时，能够成功地实现点焊； B、焊点的布臵受分流和变形条件的限制。当焊件厚度增大时，允许 的最小节距和从焊点中心到焊件边缘（或阻碍焊件变形的构件） 的距离都相应增大。