點焊(han)是(shi)指將焊(han)件裝配成搭接接頭,并(bing)壓緊在兩電(dian)極之(zhi)間,利(li)用(yong)電(dian)阻熱熔化母(mu)材金屬,形成焊(han)點的(de)電(dian)阻焊(han)方(fang)法,見(jian)圖(tu)6-21。


圖 21.jpg



一、焊點形成過程


  焊點形成(cheng)過程是由預壓(ya)、通電加(jia)熱(re)和冷卻(que)結晶三(san)個連續階段所(suo)組成(cheng)。


 1. 預壓階段


  焊(han)(han)(han)件(jian)在點(dian)焊(han)(han)(han)機(ji)電極(ji)間頂先擠壓,其作(zuo)用是在焊(han)(han)(han)件(jian)的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)處(chu)形(xing)成緊密的接(jie)(jie)觸(chu)點(dian),為此,電極(ji)壓力在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電流接(jie)(jie)通前(qian)即應達(da)到滿值。如果(guo)在通電加熱時的電極(ji)壓力不夠大,則接(jie)(jie)觸(chu)電阻很大,接(jie)(jie)觸(chu)點(dian)處(chu)的金屬很快熔化(hua),以火花(hua)形(xing)式(shi)飛濺出來,產生所(suo)謂初期(qi)飛濺。這時工件(jian)可能(neng)(neng)被燒穿(chuan),電極(ji)可能(neng)(neng)被燒壞。


2. 通電加熱階段


  被擠壓在(zai)電極之間的(de)(de)(de)焊件,靠電流(liu)通過(guo)接(jie)觸電阻(zu)及工件本身電阻(zu)所產生的(de)(de)(de)熱量加(jia)熱。這(zhe)(zhe)時,在(zai)熱和(he)機(ji)械(力)作用下形成(cheng)(cheng)塑性環、熔(rong)核,并隨著(zhu)通電加(jia)熱的(de)(de)(de)進行而長大,直到獲得需要的(de)(de)(de)熔(rong)核尺寸。在(zai)焊點核心內的(de)(de)(de)熔(rong)化金(jin)屬被塑性環包圍,如(ru)果這(zhe)(zhe)個環不夠緊(jin),部分液(ye)態金(jin)屬就會溢出,形成(cheng)(cheng)金(jin)屬飛濺。


3. 冷卻結晶(jing)階段(duan)


  該(gai)階段又稱(cheng)鍛壓(ya)階段。當熔核(he)達到(dao)合格的(de)(de)形狀(zhuang)與尺(chi)寸后,切斷(duan)(duan)焊接電(dian)流(liu),液(ye)態熔核(he)在(zai)電(dian)極(ji)壓(ya)力作用(yong)下冷卻結(jie)(jie)晶。熔核(he)結(jie)(jie)晶是在(zai)封閉的(de)(de)金(jin)屬(shu)模內進(jin)行的(de)(de),結(jie)(jie)晶時不(bu)能自由(you)收縮,用(yong)電(dian)極(ji)擠壓(ya)就可使(shi)正在(zai)結(jie)(jie)晶的(de)(de)金(jin)屬(shu)變得致(zhi)密,使(shi)之不(bu)易產生縮孔或(huo)裂縫(feng)。因此(ci),電(dian)極(ji)壓(ya)力在(zai)焊接電(dian)流(liu)斷(duan)(duan)開、熔核(he)金(jin)屬(shu)全部結(jie)(jie)晶后才能解(jie)除(chu)。


由(you)于材質和(he)焊接(jie)規(gui)范特征(zheng)的不(bu)同,熔(rong)(rong)核的凝固組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)可有(you)三種:柱(zhu)狀(zhuang)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)、等軸組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)、柱(zhu)狀(zhuang)+等軸組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)。純金(jin)(jin)屬(如(ru)鎳、鉬等)和(he)結晶溫度區間窄的合金(jin)(jin)(碳鋼、合金(jin)(jin)鋼、鈦合金(jin)(jin)等),其(qi)熔(rong)(rong)核組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)為柱(zhu)狀(zhuang)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi);鋁合金(jin)(jin)等其(qi)熔(rong)(rong)核為“柱(zhu)狀(zhuang)十等軸”組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi),熔(rong)(rong)核完全是等軸組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)的情況極少。



二、點焊(han)工藝


1. 點焊種類及(ji)選用


 點(dian)(dian)(dian)焊(han)的種(zhong)(zhong)類有(you):工頻、交流點(dian)(dian)(dian)焊(han),用(yong)于(yu)各種(zhong)(zhong)鋼材、鋁(lv)及其(qi)合金(jin)一般件焊(han)接;電容(rong)儲能(neng)點(dian)(dian)(dian)焊(han),用(yong)于(yu)異種(zhong)(zhong)金(jin)屬、鋁(lv)及其(qi)合金(jin)不等厚度(du)及精密件和重要件的焊(han)接;直(zhi)流沖擊(ji)波點(dian)(dian)(dian)焊(han),用(yong)于(yu)鋁(lv)及其(qi)合金(jin)焊(han)接;低(di)頻交流點(dian)(dian)(dian)焊(han),用(yong)于(yu)大型磁(ci)性件焊(han)接。


2. 點(dian)焊接頭類型


  點(dian)焊(han)(han)的接(jie)頭類型要充分考慮(lv)到點(dian)焊(han)(han)機電(dian)(dian)極(ji)能接(jie)近焊(han)(han)件,做到施焊(han)(han)方便,加熱可(ke)靠。如圖6-22(a)~(d)所(suo)示(shi)的是(shi)合理的接(jie)頭;(e)、(g)所(suo)示(shi)的接(jie)頭難(nan)以(yi)用一(yi)般電(dian)(dian)極(ji)施焊(han)(han);(f)所(suo)示(shi)的接(jie)頭必須將電(dian)(dian)極(ji)伸人工件內部,施焊(han)(han)困難(nan);(h)所(suo)示(shi)的接(jie)頭的分流現(xian)象嚴重,會影響(xiang)焊(han)(han)接(jie)質量。


圖 22.jpg


3. 焊件表面清理(li)


  焊件(jian)(jian)表面狀態對焊點大(da)小、強度(du)和(he)表面質量以及電(dian)極(ji)壽(shou)命(ming)有(you)直接影響。電(dian)極(ji)與焊件(jian)(jian)、焊件(jian)(jian)與焊件(jian)(jian)的(de)接觸面均需清理(li)(li)。各種(zhong)鋼材可(ke)(ke)用酸洗、噴砂或機械法清理(li)(li)。鋁合金(jin)等有(you)色金(jin)屬經酸洗或機械清理(li)(li)后(hou),焊件(jian)(jian)的(de)接觸面應有(you)一定的(de)接觸電(dian)阻(zu)。不銹鋼還可(ke)(ke)用電(dian)拋光(guang)清理(li)(li)待焊表面。


4. 點(dian)焊規范參(can)數的選擇


  點(dian)焊(han)(han)(han)規(gui)范參數主要有:焊(han)(han)(han)接電(dian)(dian)流(liu)、通(tong)電(dian)(dian)時(shi)間、電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)力(li)和電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)頭(tou)(tou)尺寸。一般(ban)焊(han)(han)(han)各種鋼用平頭(tou)(tou)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji),焊(han)(han)(han)鋁或(huo)鈦合金用球面(mian)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)。當電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)材料、端面(mian)形(xing)狀(zhuang)及尺寸選定以后,焊(han)(han)(han)接規(gui)范的(de)選擇(ze)主要是考慮焊(han)(han)(han)接電(dian)(dian)流(liu)、通(tong)電(dian)(dian)時(shi)間和電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)力(li)這(zhe)三個參數,它們是形(xing)成點(dian)焊(han)(han)(han)接頭(tou)(tou)的(de)三大要素,其相互(hu)配合可有兩(liang)種方式。


  ①. 焊接電流和通電時間(jian)的配合(he)


   這種(zhong)配(pei)合以反(fan)映焊接(jie)區加熱道度快慢為主要特(te)征。當采用大焊接(jie)電(dian)流(liu)、短通電(dian)時間參數時稱為項(xiang)規范;而(er)采用小焊接(jie)電(dian)流(liu)、長(chang)通電(dian)時間參數時稱為軟規范。


   硬規(gui)范(fan)的特點:生(sheng)(sheng)產率(lv)高(gao),電極磨損少,焊(han)件表面(mian)壓坑淺,熱影響(xiang)區(qu)小(xiao),焊(han)接變形小(xiao)。但(dan)是由于焊(han)接電流大,對通(tong)電時(shi)間必(bi)須精(jing)確控制。如果通(tong)電時(shi)間稍發生(sheng)(sheng)變化,就(jiu)有可能(neng)引起加熱不(bu)足或過(guo)燒,嚴重影響(xiang)焊(han)點強(qiang)(qiang)度。當(dang)焊(han)機功率(lv)不(bu)足和焊(han)接淬硬傾向較大的材(cai)料(如低(di)合(he)金高(gao)強(qiang)(qiang)度鋼)時(shi),均不(bu)宜用硬規(gui)范(fan)。


  軟(ruan)規(gui)(gui)范(fan)(fan)的(de)特點:加熱平穩(wen),焊接(jie)質量(liang)對規(gui)(gui)范(fan)(fan)參數波動(dong)的(de)敏感性低,焊點強度穩(wen)定;溫度場分布平緩、塑性區寬(kuan),在(zai)壓力作用(yong)下(xia)易變形,可減少(shao)熔核內噴濺、縮孔和裂(lie)紋傾(qing)向;對有淬硬傾(qing)向的(de)材料,軟(ruan)規(gui)(gui)范(fan)(fan)可減少(shao)接(jie)頭冷裂(lie)紋傾(qing)向;所(suo)用(yong)設備容(rong)量(liang)小,控(kong)制精度不(bu)高,因而(er)較(jiao)便宜。但是,軟(ruan)規(gui)(gui)范(fan)(fan)易造成焊點壓痕(hen)深、接(jie)頭變形大,表面質量(liang)差(cha);電(dian)極磨(mo)損快、生(sheng)產(chan)效(xiao)率低。


  一般硬規范適用于鋁合金、奧氏體不(bu)銹鋼、低碳鋼及不(bu)等厚度板(ban)材的焊接,而軟規范適用于低合金鋼、可(ke)淬硬鋼+耐熱(re)合金及鈦合金等。


 ②. 焊接(jie)電流和電極壓力(Fo)的配(pei)合(he)


  這種配合(he)以焊(han)接過(guo)程中(zhong)不(bu)產生噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)為(wei)(wei)主要特征。根據這一原(yuan)則制定(ding)的焊(han)接電(dian)流(I)、電(dian)極壓力(li)(Fw)關系曲(qu)線稱為(wei)(wei)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)臨界曲(qu)線(見圖6-23).曲(qu)線左半區為(wei)(wei)無(wu)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)區,這里Fw大(da)(da)而I小,但焊(han)接壓力(li)選擇過(guo)大(da)(da)會造成固相焊(han)接(塑性環(huan))范(fan)圍過(guo)寬,導(dao)致(zhi)焊(han)接質量不(bu)穩(wen)定(ding)。曲(qu)線右半區為(wei)(wei)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)區,因為(wei)(wei)電(dian)極壓力(li)不(bu)足,加熱過(guo)快而引起噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)。當規范(fan)選在(zai)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)臨界曲(qu)線附(fu)近(無(wu)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)區內)時,可獲得最大(da)(da)熔(rong)核和(he)最高拉伸載荷。同時,由于降低了(le)焊(han)機(ji)機(ji)械功(gong)率,也(ye)提高了(le)經(jing)濟效果。


圖 23.jpg


 焊接規范(fan)的最(zui)后確定(ding)主(zhu)要(yao)是用實(shi)驗法(fa),即(ji)先借用經驗數據→試焊→檢驗→確定(ding)。


③. 應用范圍


  點焊廣(guang)泛應用(yong)在(zai)電(dian)(dian)子、儀(yi)表、家用(yong)電(dian)(dian)器的組合件(jian)連接(jie)上,同(tong)時也大量應用(yong)于建筑工程、交通運(yun)輸及航空航天(tian)工業中(zhong)的沖壓(ya)件(jian)、金屬構件(jian)和鋼筋網的焊接(jie)。目前,從(cong)以微(wei)米計的微(wei)型電(dian)(dian)子電(dian)(dian)路到(dao)厚達(3.0+0.0)mm的巨(ju)型房框架都可(ke)采用(yong)點焊連接(jie)。