熔焊方法及设备第一章

1、第1章点焊.1点焊基本原理.1.1点焊接头的形成.1.2点焊的热源及加热特点.点焊一般工艺.点焊方法.点焊接头设计.焊前工件表面清理.点焊焊接参数及其相互关系.常用金属材料的点焊.低碳钢的点焊第1章点焊.可淬硬钢的点焊.铝合金的点焊.不锈钢的点焊.镀层钢板的点焊.高温合金的点焊.钛合金的点焊.铜合金的点焊.镁合金的点焊.特殊情况的点焊工艺.不等厚度及不同材料的点焊1.4.2胶接点焊与减振钢板点焊1.4.3微型件的点焊图1-电阻点焊原理阻焊变压器2电极3焊件4熔核102.tif102B.tif.1.1点焊接头的形成103.tif103B.tif图1-4熔核、塑性环直径图1-4熔核、塑性环直径图1

2、-6“柱状等轴”组织形成过程模型L液态金属表面(1/2熔核高处)S母材固相表面(熔合线处)晶体生长方向图1-7枝晶束形貌(2A12-)粗大柱状晶内部枝晶形态(光镜)b)枝晶群侧视形貌(SEM)c)枝晶群顶端俯视形貌(SEM)图1-8等轴树枝状晶群形貌(2A12-)粗大等轴晶表面形态(SEM)b)粗大等轴晶内部枝晶形态(光镜)c)等轴树枝状晶群体形貌(SEM).1.2点焊的热源及加热特点.点焊的热源.电流对点焊加热的影响3.电阻对点焊加热的影响.点焊的热平衡.点焊的热源图1-9点焊焊接区示意图和等效电路图焊接区总电阻焊件间接触电阻电极与焊件间接触电阻焊件内部电阻.电流对点焊加热的影响1)调节焊接

3、电流有效值的大小会使内部热源的析热量发生显著变化，影响加热过程。)焊接电流在焊件内部电阻(平均值)2上所形成的电流场分布特征，将使焊接区各处加热强度不均匀，从而影响点焊的加热过程。3.电阻对点焊加热的影响图1-0点焊时电场与电流密度分布(计算机数据绘制)电场分布b)典型截面的电流密度分布电流密度平均电流密度.点焊的热平衡图1-2点焊热平衡组成图1-2点焊热平衡组成图1-3点焊时的温度分布焊钢时B焊铝时1014.tif图-不同形式的单面点焊)单面单点焊)无分流单面的双点焊)有分流单面双点焊)单面多点焊图-利用铜芯棒点焊)不合理)合理图-点焊接头型式)搭接接头)折边接头图-专用电极和专用电极握杆图

4、-复杂点焊焊接循环示意图加压程序热量递增程序加热程序冷却程序加热程序冷却程序加热程序热量递减程序维持程序休止程序预压压力锻压力施加锻压力时刻(从断电时刻算起)电极压力点焊周期施加锻压力时刻(从通电时刻算起)图-接头拉剪载荷与焊接电流的一般关系板厚.以上板厚.以下图-接头拉剪载荷与焊接时间的关系图-接头承载能力与电极压力图-常用电极头结构1024.tif图-焊接电流与电极压力的关系(、为焊接规范中的三类).低碳钢的点焊)焊前冷轧板表面可不必清理，热轧板应去掉氧化皮、锈。)建议采用硬规范点焊，大者会产生一定的淬硬现象，但一般不影响使用。)焊厚板(3)时建议选用带锻压力的压力曲线，带预热电流脉冲或断

5、续通电的多脉冲点焊方式，选用三相低频焊机焊接等。)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。)焊接参数参见表-。图-低碳钢(08F)点焊接头金相照片.可淬硬钢的点焊()电极压力和焊接电流选择在保证熔核直径条件下，焊接电流脉冲值应选择偏小，以使熔核焊透率接近设计值下限(为宜)，电极压力值应选择较大，为相同板厚低碳钢点焊时的.倍，或采用可予调制的焊接电流脉冲波形(即用热量递增控制以减轻或避免初期内喷溅)。()双脉冲点焊工艺这种点焊工艺为焊接电流脉冲加个回火热处理脉冲，配合适当会得到高强度的点焊接头，撕破试验时接头呈韧性断裂，可撕出圆

6、孔。()多脉冲回火热处理工艺这种点焊工艺为焊接电流脉冲加多个回火热处理脉冲，许多研究和生产实践表明，传统的双脉冲点焊工艺，难以稳定的保证接头组织的充分回火及合理分布，在高应力区马氏体仍有存在(图-，曲线)，出现脆性断口形貌(图-)，力学性能不高；而采用多脉冲回火点焊工艺能有效而稳定的对接头显微组织和分布予以控制，使高应力区获得充分回火(图-，曲线)，得到韧性断口形貌(图-)，使力学性能，尤其是疲劳性能获得显著提高。图-65Mn点焊接头显微硬度分布)板厚.)板厚.单脉冲点焊未回火处理双脉冲点焊最佳多脉冲回火点焊单脉冲点焊炉中回火处理图-点焊接头高应力区断口形貌)脆性断口(回火不适当)韧性断口(回

7、火适当)图-可淬硬钢()点焊接头金相照片.铝合金的点焊)焊前必须按工艺文件仔细进行表面化学清洗，并规定焊前存放时间。)电极一般选用合金，端面推荐用球面形并注意经常清理，电极应冷却良好。)采用硬规范，焊接电流常为相同板厚低碳钢的倍，因此功率强大的点焊机是焊铝的基本条件。)波形选择，除板厚.的冷作强化型铝合金可以用工频交流波形点焊外，板厚较大的冷作强化型铝合金及所有热处理强化型铝合金一律推荐用直流冲击波、三相低频和直流焊机点焊。.铝合金的点焊)焊接循环，采用缓升、缓降的焊接电流，可起到预热和缓冷作用；具有阶梯形或马鞍形压力变化曲线可提供较高的锻压力；高精确度的控制器可保证各程序的准确性，尤其是锻压

8、力的施加时间。)焊接参数参见表-、表-和表-。图-铝合金(美国，-)点焊接头金相照片.不锈钢的点焊)可用酸洗、砂布打磨或毡轮抛光等方法进行焊前表面清理，但对用铅锌或铝锌模成形的焊件必须采用酸洗方法。)采用硬规范、强烈的内部和外部水冷，可显著提高生产率和焊接质量。)由于高温强度大、塑性变形困难，应选用较高的电极压力，以避免产生喷溅和缩孔、裂纹等缺陷。)板厚大于时，常采用多脉冲焊接电流来改善电极工作状况，其脉冲较点焊等厚低碳钢时要短且稀。)焊接参数参见表-和表-。.点焊时电极压力应比表中值大。图-不锈钢()点焊接头金相照片.镀层钢板的点焊)需要比普通钢板点焊更大的焊接电流和电极压力，约提高以上。)

9、电极材料应选用合金或弥散强化铜，或镶钨复合电极(图-)，并允许采用内部和外部的强烈水冷却。)在结构允许条件下改用凸焊是一行之有效的措施，再配之以缓升或直流焊接电流波形会进一步提高焊接质量。)点焊时应采取有效的通风措施，以防止锌、铅等元素的金属蒸气和氧化物尘埃对人体健康的侵害。)焊接参数参见表-和表-。图-镀锌板点焊电流场图-镶钨复合电极.高温合金的点焊)电极可选用高温强度好的材质，如合金。)注意焊前应仔细去除焊件表面油污、氧化膜，最好是酸洗处理，清理不良时会产生结合线伸入缺陷。)采用软规范、大电极压力，板厚大于时最好施加缓冷脉冲和锻压力。)加强冷却和尽量避免重复加热焊接区，否则易产生熔核中的结

10、晶偏析、热影响区胡须组织和局部熔化等缺陷。)推荐采用球面电极，尤其在板厚较大时。)焊接参数参见表-。 锻压力开始时间是从焊接电流开始时计算。图-高温合金(1)点焊接头金相照片.钛合金的点焊)一般可不进行表面清理，当表面氧化膜较厚时可进行化学清理：硝酸、氢氟酸、水混合液，或氢氟酸、硫酸、水混合液中(室温)浸蚀，然后用流动冷水冲洗干净。)电极应选用、合金，球面形工作端面，内部水冷和必要时附加外部水冷。)采用硬规范并配以较低的电极压力，以避免产生凸肩、深压痕等外部缺陷。)点焊时冷却速度高，会产生针状马氏体(相)组织，使硬度提高韧性下降。)焊接参数参见表-。图-钛合金()点焊接头金相照片.铜合金的点焊

11、)铜和高电导率的铜合金点焊时必须采用防止大量散热的电极，一般推荐用钨、钼镶嵌型或铜钨烧结型电极(嵌块直径通常为)，有时也可采用在电极与工件表面加工艺垫片的措施；相对电导率小于纯铜的铜合金点焊时，可采用合金电极。)应采用直流冲击波和电容放电型点焊电源进行焊接。)注意减小分流(如加大点距和搭边宽度等)、喷溅和防止电极表面粘结并及时修整。)焊接参数参见表-、表-。图-铜合金()点焊接头金相照片图-镁合金(日本，)点焊接头金相照片.不等厚度及不同材料的点焊.偏移产生的原因.克服熔核偏移的措施3.利用帕尔帖效应图-焊接区温度分布)不同厚度()不同材料(电阻率).克服熔核偏移的措施()采用硬规范硬规范点焊

12、时电流场的分布，能更好的反映边缘效应对贴合面集中加热的效果，并且由于焊接时间短使热损失下降，散热的影响相对减小，均对纠正熔核偏移现象有利。()采用不同的电极(3)在薄件(或导电、导热性好的焊件)上附加工艺垫片(图-)工艺垫片由导热性差的材料制作，厚度为0.2.，有降低薄件(或导电、导热性好的焊件)散热、增加电流密度的作用。(4)焊前在薄件或厚件上预先加工出凸点或凸缘进行凸焊或环焊是克服熔核偏移现象的一条很有效的措施。图-特殊电极头)加不锈钢环)加黄铜套(l)图-附加工艺垫片的点焊)点焊前)规范合适)规范过大3.利用帕尔帖效应图-帕尔帖效应的应用)交流电)直流电1.4.2胶接点焊与减振钢板点焊1

13、.胶接点焊2.减振钢板点焊1.胶接点焊1)点焊时应选用不宜产生喷溅和接头变形的电流波形(设备)和焊接参数。2)点焊后搭接面应保证平整，便于胶液渗透到整个搭接面而不产生缺胶现象。3)选用流动性良好的胶粘剂，注胶时宜将工件倾斜。4)供先焊后胶的胶粘剂主要为改性环氧胶，有多种牌号，如-、-(表-)、-、等。2.减振钢板点焊1)副导电回路的导电状况影响到点焊过程是否稳定，其中主要因素有回路长度和导电截面大小，因此调整导电板尺寸和位置非常重要，有时可用2个副导电回路(板两端各1个)。2)使用球面电极能更好的挤出焊接区的减振胶，有利于保证点焊质量稳定。3)减振钢板点焊电流比相同厚度普通低碳钢大15%，且其恒流控制精度应不低于。图-非导电型减振钢板点焊原理1.4.3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