点焊工艺

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
或逆变式精密点焊设备。
一种可直接焊接漆包线引出接点的平行间隙焊新技术：
电容贮能点焊机输出的脉冲电流Io流经二个电极尖端的接触部分， 产生电火花，使一部分绝缘漆被烧除，其余部分熔化自动向外侧退缩， 使金属裸露出来；在焊接压力和电阻热的作用下，被焊工件间的接触 电阻小于SW焊头尖端的接触电阻，大量电阻I2转而流入裸露的金属线 和基底，实现焊接，同时，仅有一少量电流I1成为分流。这就实现了 用同一电流脉冲完成除漆和焊接。 焊接技术要点： 1) SW焊头的设计和制造至关重要：采用烧结材料作电极，尖端外 形为笔尖形，两个电极尖端的接触是不变的线接触。 2) SW焊头对焊接参数的设臵，双其他电阻焊要求更加精细。同时， 应优化脉冲幅度（电压）、脉冲宽度（时间）、焊接压力等焊 接参数。
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。
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
导热性差的材料产热易散热难，故熔核也偏向这种材料。
调整熔核偏移的原则是：增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而 减少其散热。常用的方法有： A、采用硬规范：工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降 低。电容储能焊机采用大电流和短的通电时间就能焊接厚度比很大 的工件。 B、采用不同的电极：在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直 径的电极，以增加这一侧的电流密度、并减小电极散热的影响；薄 件或导电、导热性能好的工件一侧采用导热性能较差的电极，以减 少这一侧的热损失。 C、在薄件上附加工艺垫片：在薄件或导电、导热性能好的工件一侧垫 一块由导热性能较差的金属制成的垫片（厚度为0.2-0.3mm），以 减少这一侧的散热。 D、进行凸焊或环焊
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%。
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。
特殊电极头 ａ)加不锈钢环 ｂ)加黄铜套 (ａ＝３～６ｍｍ l＝10～15ｍｍ φ1≈12ｍｍ
φ2≈10ｍｍ)
附加工艺垫片的点焊 ａ)点焊前 ｂ)规范合适 ｃ)规范过大
2、微型件的点焊
1)由于焊件热惯性小，点焊时析热少，而散热强烈是其主要特点， 因此在贴合面上难于形成集中加热的效果，尤其是导热性好的材料 更为困难。 2)接头的连接形式除熔化连接(熔核)外，有时亦允许固相连接，即 贴合面并不熔化，仅发生较充分的再结晶和扩散(但要有一定的体积 深度)。 3)平行间隙焊(又称平行微隙焊)是一种专用于点焊电子元器件引线 和底盘的组装技术，在太阳能电池中也有应用，电源可采用电容式
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
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
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
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)
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
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）
（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
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。
偏移产生的原因： 当进行不等厚度或不同材料点焊时，熔核将不对称 于其交界面，而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移， 偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件的焊透率 减小，焊点强度降低。 熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。 厚度不等时，厚件一边电阻大、交界面离电极远，故产
热多而散热少，致使熔核偏向厚件；材料不同时，导电、
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、特殊情况点焊工艺
1、不等厚度及不同材料的点焊 点焊时的熔核偏移 在焊接不同厚度或不同材料时，因薄板或导 热性好的材料，吸热少，而散热快，导致熔核偏 向厚板或导热差的材料的现象称为熔核偏移。
焊接区温度分布 ａ)不同厚度(δ1＜δ2) ｂ)不同材料(电阻率ρ1＜ρ2)
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
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。
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。
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
5、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。
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。
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。