焊接缝焊方法及工艺

1、. 缝焊方法及工艺介绍    缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。    缝焊广泛应用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱，以及喷气发动机、火箭、导弹中密封容器的薄板焊接。缝焊电极    缝焊用的电极是圆形的滚盘，滚盘的直径一般为50-600mm，常用的直径为180-250mm。滚盘厚度为10-20mm。接触表面形状有圆柱面和球面两种，个别情况下采用圆锥面（如图12-1）。圆柱面滚盘除双侧倒角的形式外，还可以做成单测倒角的

2、形式，以适应折边接头的缝焊。接触表面宽度视工件厚度不同为3-10mm，球面半径R为25-200mm。圆柱面滚盘广泛用于焊接各种钢和高温合金，球面滚盘因易于散热、压痕过渡均匀，常用于轻合金的焊接。    滚盘通常采用外部冷却方式。焊接有色金属和不锈钢时，用清洁的自来水即可，焊接一般钢时，为防止生锈，常用含5%硼砂的水溶液冷却。滚盘有时也采用内部循环水冷却，特别是焊接铝合金的焊机，但其构造要复杂得多。缝焊方法    按滚盘转动与馈电方式分，缝焊可分为连续缝焊、断续缝焊和步进缝焊。    连续缝焊时，滚盘连续转

3、动，电流不断通过工件。这种方法易使工件表面过热，电极磨损严重，因而很少使用。但在高速缝焊时（4-15m/min）50Hz交流电的每半周将形成一个焊点，交流电过零时相当于休止时间，这又近似于下述的断续缝焊，因而在制缸、制桶工业中获得应用。    断续缝焊时，滚盘连续转动，电流断续通过工件，形成的焊缝由彼此搭迭的熔核组成。由于电流断续通过，在休止时间内，滚盘和工件得以冷却，因而可以提高滚盘寿命、减小热影响区宽度和工件变形，获得较优的焊接质量。这种方法已被广泛应用于1.5mm以下的各种钢、高温合金和钛合金的缝焊。断续缝焊时，由于滚盘不断离开焊接区，熔核在压力减小的情况下

4、结晶，因此很容易产生表面过热、缩孔和裂纹（如在焊接高温合金时）。尽管在焊点搭叠量超过熔核长度50%时，后一点的熔化金属可以填充前一点的缩孔，但最后一点的缩孔是难以避免的。不过目前国内研制的微机控制箱，能够在焊缝收尾部分逐点减少焊接电流，从而解决了这一难题。    步进缝焊时，滚盘断续转动，电流在工件不动时通过工件，由于金属的熔化和结晶均在滚盘不动时进行，改善了散热和压固条件，因而可以更有效地提高焊接质量，延长滚盘寿命。这种方法多于铝、镁合金的缝焊。用于缝焊高温合金，也能有效地提高焊接质量，但因国内这种类型的交流焊机很少，因而未获应用。当焊接硬铝。以及厚度为4+4m

5、m以上的各种金属时，必须采用步进缝焊，以便形成每一个焊点时都能像点焊一样施加锻压力，或同时采用暖冷脉冲。但后一种情况很少使用。    按接头型式分，缝焊可分为搭接缝焊、压平缝焊、垫箔对接缝焊、铜线电极缝焊等。    搭接缝焊同点焊一样，搭接接头可用一对滚盘或用一个滚盘和一根芯轴电极进行缝焊。接头的最小搭接量与点焊相同。    搭接缝焊除常用的双面缝焊外，还有单面单缝缝焊、单面双缝缝焊和小直径圆周缝焊等。小直径圆周缝焊可采用1、偏离加压轴线的滚盘电极；2、横向缝焊机上附加一定位装置；3、采用环形电极，电极的

6、工件表面呈锥形，锥尖必须落在小直径圆周焊缝中心，以消除电极在工件上的滑移。    压平缝焊时的搭接量比一般缝焊时要小得多，约为板厚的1-1.5倍，焊接时同时压平接头，焊后的接头厚度为板厚的1.2-1.5倍。通常采用圆柱形面的滚盘，其宽度应全部覆盖接头的搭接部分。焊接时要使用较大的焊接压力和连续的电流。为了获得稳定的焊接质量，必须精确地控制搭接量。通常要将工件牢固夹紧或用定位焊预先固定。这种方法可以获得具有良好外观的焊缝，常用于低碳钢和不锈钢制成的食品容器和冷冻机衬套等产品的焊接。    垫箔对接缝焊是解决厚板缝焊的一种方法。因为当板厚

7、达3mm时，若采用常规搭接缝焊，就必须用很慢的焊接速度，较大的焊接电流和电极压力，这会引起工件表面过热和电极粘附，使焊接困难。若用垫箔缝焊，就可以克服这些困难。垫箔对接缝焊简单介绍：先将面板件边缘对接，并在接头通过滚盘时，不断地将两条箔带铺垫于滚盘和板件之间。箔带的厚度为0.2-0.3mm，宽度为4-6mm.由于箔带增加了焊接区的电阻，并使散热困难，因而有利于熔核的形成。这种方法的优点是：接头有较平缓的加强高；良好的外观；不管板厚如何箔带的厚度均相同；不易产生飞溅，因而对应于一定电流的电极压力均应相同；不易产生飞溅，因而对应于一定电流的电极压力均可减小一半；焊接区变形小。其缺点是：对接精度要求

8、高；焊接时必须准备地将箔带铺垫于滚盘与工件间，增加了自动化的困难。    铜线电极缝焊是解决镀层钢板缝焊时，镀层粘着滚盘的有效方法。焊接时，将圆铜线不断地送到滚盘与板件之间。铜线呈卷状连续输送，经过滚盘后又连续绕在另一绕线盘上。镀层仅粘附铜线上，而不会污染滚盘。虽然铜线用过后要报废。但镀层钢板、特别是镀锡钢板，还没有别的缝焊方法可以代替它。由于报废铜线的售价与铜线相差不多，所以焊接成本并不高。这种方法主要用于制造食品罐。    我国最近生产的FHGX-1型罐身电阻焊自动线，是这一方法的最新发展。铜线在送至滚盘前先扎成扁平线。搭接接头和

9、压平缝焊一样（如图12-7b）。铜线用完后又自动切成短段回收。这种方法的焊接速度非常高，板厚0.2mm时，焊速可达15m/min。自动线包括板件的送进、成形、焊接、焊缝的涂漆和烘干。缝焊工艺    一、工艺参数对缝焊质量的影响    缝焊接头的形成本质上与点焊相同，因而影响焊接质量的诸因数也是类似的。主要有焊接电流、电极压力、焊接时间、休止时间、焊接速度和滚盘直径等。    1、焊接电流    缝焊形成熔核所需的热量来源与点焊相同，都是利用电流通过焊接区电阻产生的热量。在其他

10、条件给定的情况下，焊接电流的大小决定了熔核的焊透率和重叠量。在焊接低碳钢时，熔核平均焊透率为钢板厚度的30-70%，以45-50%为最佳。为了获得气密缝焊熔核重叠量应不小于15-20%。    当焊接电流超过某一定值时，继续增大电流只能增大熔核的焊透率和重迭量而不会提高接头强度，这是不经济的。如果电流过大，还会产生压痕过深和焊接烧穿等缺陷。    焊缝时由于熔核互相重叠而引起较大分流，因此，焊接电流通常比点焊时增大15-40%。    2、电极压力    缝焊时电极压力对熔核

11、尺寸的影响与点焊一致。电极压力过高会使压痕过深，同时会加速滚盘的变形和损耗。压力不足则易产生缩孔，并会因接触电阻过大易使滚盘烧损而缩短其使用寿命。    3、焊接时间和休止时间    缝焊时，主要通过焊接时间控制熔核尺寸，通过冷却时间控制重叠量。在较低的焊接速度时，焊接与休止时间之比为1.25:1-2:1，可获得满意结果。当焊接速度增加时，焊点间距增加，此时要获得重叠量相同的焊缝，就必须增大比例。为此，在较高焊接速度时，焊接与休止时间之比为3:1或更高。    4、焊接速度  

12、0; 焊接速度与被焊金属、板件厚度、以及对焊缝强度和质量的要求等有关。通常在焊接不锈钢、高温合金和有色金属时，为了避免飞溅和获得致密性高的焊缝，必须采用较低的焊接速度。有时还采用步进缝焊，使熔核形成的全过程均在滚盘停止的情况下进行。这种缝焊的焊接速度要比常用的断续缝焊低得多。    焊接速度决定了滚盘与板件的接触面积、以及滚盘与加热部位的接触时间，因而影响了接头的加热和散热。当焊接速度增大时，为了获得足够的热量，必须增大焊接电流。过大的焊接速度会引起板件表面烧损和电极粘附，因而即使采用外部水冷却，焊接速度也要受到限制。    二、缝焊

13、工艺参数的选择    与点焊相似，主要是根据被焊金属的性能、厚度、质量要求和设备条件来选择的。通常可参考已有的推荐数据初步确定，在通过工艺试验加以修正。    滚盘尺寸的选择与点焊电极尺寸的选择原则一致。为减小搭边尺寸，减轻结构重量，提高热量效率，减小焊机功率，近年来多采用接触面宽度为3-5mm的窄边滚盘。    滚盘的直径和板件的曲率半径均影响滚盘与板件的接触面积，从而影响电流场的的分布与散热，并导致熔核位置的偏移。当焊盘直径不同而板件厚度相同时。熔核将偏向小直径滚盘一边。滚盘直径和板件厚度均相同，而板

14、件呈弯曲形状时，则熔核偏向板件凸向电极的一边。    不同厚度或不同材料缝焊时，熔核偏移的方向和纠正熔核偏移的方法也类似于点焊，可采用不同的滚盘直径和宽度，不同的滚盘材料，以及在滚盘与板件间加垫片等。    在不同厚度板件缝焊时，由于经过已焊好的焊缝区有显著的分流，可以减小熔核向厚件的偏移。但在厚度差较大时，薄件的焊透率仍然是不足的，必须采用上述纠正熔核偏移的措施。例如在薄件一边采用导电性较低的铜合金做滚盘，并将其宽度和直径也做得小一些。    缝焊接头的设计    缝焊的接

15、头型式、搭边宽度与点焊类似（压平缝焊与垫箔对接缝焊的接头例外）。    滚盘不象点焊电极那样可以做成特殊形状，因此设计缝焊结构时，必须注意滚盘的可达性。    当焊接小曲率半径工件时，由于内侧滚盘半径的减小受到一定限制，必然会造成熔核向外测偏移，甚至使外侧板件未焊透。为此应避免设计曲率半径过小的工件。如果在一个工件上既有平直部分，又有曲率半径很小的部分，如摩托车油箱那样。为了防止小曲率半径处的焊接未焊透，可以在焊到此部位时，增大焊接电流。这在微机控制的焊机上尤其容易实现。    常用金属的缝焊 

16、   一、低碳钢的缝焊    低碳钢是焊接性最好的缝焊材料。低碳钢搭接缝焊根据使用目的和用途可采用高速、中速和低速三种方案。下表为低碳钢搭接缝焊的焊接条件。手动移动工件时，对便于对准预定的焊缝位置，多采用中速。自动焊接时，如焊机的容量足够，可以采用高速或更高的速度。如焊机容量不够，不降低速度就不能保证足够大的熔宽和熔深时，就只能采用低速。低碳钢缝焊的焊接条件板厚（mm）滚盘尺寸（mm）电极压力（KN）最小搭接量（mm）高速焊接中速焊接低速焊接最小b标准b最大B最小标准最小b标准b焊接时间（周）休止时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min

17、）焊接时间（周）休止时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min）焊接时间（周）休止时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min）0.40.60.81.01.21.62.02.33.23.74.24.75.15.46.06.67.08.05.35.96.57.17.78.810.011.013.61112131414161717202.02.22.52.83.03.64.14.55.72.22.83.34.04.76.07.28.01078910111213141610111213141617192022222334411122112212.013.515.518.019.021.02

18、2.023.027.528027026025024023022021017022334557112223345679.511.513.014.516.018.019.020.022.02001901801801701501401301103322346663344446668.510.011.513.014.015.516.517.020.01201101101009080707060下面两表为连续通电的低碳钢压平缝焊和垫箔缝焊的焊接条件。             

19、    低碳钢缝焊的焊接条件板厚（mm）搭接量(mm）电极压力（KN）焊接电流（KN）焊接速度（cm/min）0.81.22.01.21.82.54711131619320200140                低碳钢垫箔缝焊的焊接条件板厚（mm）电极压力（KN）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min）0.81.01.21.62.33.24.52.52.53.03.23.53.94.511.011.012.012

20、.512.012.514.01201201201201007050    二、淬火合金钢的缝焊    可淬硬合金钢缝焊时，为消除淬火组织，也需要采用焊后回火的双脉冲加热方式。在焊接和回火时，工件应停止移动，即应在步进缝焊焊机上进行。如果缺少这种设备，只能在断续缝焊机上进行时，建议采用焊接时间较长，弱条件。下表是焊接地合金钢采用这种条件的推荐值。低合金钢缝焊的焊接条件板厚（mm）滚盘宽度（mm）电极压力（KN）时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min）焊接休止0.81.01.21.52.02.55-67-87-87-98-99-

21、112.5-3.03.0-3.53.5-4.04.0-5.05.5-6.06.5-8.06-77-88-99-1010-1212-153-55-77-98-1010-1313-156-810-1212-1515-1717-2020-2460-8050-7050-7050-6050-6050-60   注：滚盘直径为150-200mm 镀层钢板的缝焊    1、镀锌钢板的缝焊    镀锌钢板缝焊时，应注意防止产生裂纹，破坏焊缝的气密性。裂纹产生的原因是残留在熔核内和扩散到热影响区的锌使接头脆化，手

22、盈受应力作用而引起的。防止裂纹的方法是正确选择工艺参数。试验证明，焊透率越小（10-26%），裂纹缺陷就越小。缝焊速度高时，散热条件差、表面过热、熔深大，则易产生裂纹。一般在保证熔核直径和接头强度的条件下，应尽量选用小电流、低焊速和强烈的外部水冷。    滚盘易采用花钢轮传动，以便随时修整滚盘尺寸并清理其表面。下表为镀锌钢板缝焊的焊接条件。各种镀锌钢板缝焊的焊接条件镀层种类及厚度板厚（mm）滚盘宽度（mm）电极压力（KN）时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min）焊接休止热镀锌钢板（15-20um）0.60.81.01.21.64.55.05.05.56.

23、53.74.04.34.55.033344222211617181921250250250230200电镀锌钢板（2-3um）0.60.81.01.21.64.55.05.05.56.53.53.74.04.34.533344222211516171819250250250230200磷酸钙处理防锈钢板0.60.81.01.21.64.55.05.05.56.53.74.04.55.05.5333442222114151617182502502502302002.镀铝钢板的缝焊    第一类镀锌钢板缝焊的焊接条件见下表：镀铝钢板缝焊的焊接条件板厚（mm）滚盘宽度（

24、mm）电极压力（KN）时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min）焊接休止0.9 1.21.64.8 5.56.53.8 5.06.02 232 2220 2325220 150130对于第二类镀铝钢板，也和点焊一样，必须将电流增大15-20%。由于粘附现象比镀锌钢板还严重，因此必须经常修整滚盘。    3.镀铝钢板的缝焊    镀铝钢板对汽油有耐蚀性，故常用作汽车油箱。镀铅钢板的缝焊与镀锌钢板一样，主要也是裂纹问题，其工艺参数可参考下表：镀铅钢板缝焊的焊接条件板厚（mm）滚盘宽度（mm）电极压力（KN）时间（周）焊接电流（KA

25、）焊接速度（cm/min）焊接休止0.873.6-4.53 52 217 18150 2501.074.2-5.22 51 117.5 18.5150 2501.274.5-5.52 41 118 19150 250    四、不锈钢和高温合金的缝焊    不锈钢缝焊困难较少，通常在交流焊接上进行。下表是不锈钢缝焊的焊接条件：不锈钢（1cr18Ni9Ti）缝焊的焊接条件（HB/Z78-84）板厚（mm）滚盘厚度（mm）电极压力（KN）时间（周）焊接电流（KA)焊接速度（KA）焊接休止0.3 0.50.81.01.21.52.03-3.

26、5 4.5-5.55.0-6.05.5-6.56.5-7.57.0-8.07.5-8.52.5-3.0 3.4-3.84.0-5.05.0-6.05.5-6.26.0-7.27.0-8.01-2 1-32-54-54-65-77-81-2 2-33-43-43-55-76-94.5-5.5 6.0-7.07.0-8.08.0-9.08.5-109.0-1210-13100-150 80-12060-8060-7050-6040-6040-50    高温合金缝焊时，由于电阻率高和缝焊的重复加热，更容易产生结晶偏析和过热组织，甚至使工件表面挤出毛刺，为此应采用很慢的焊接速度、较长的休止时间以利于散热。下表为高温合金缝焊的焊接条件：高温合金（GH33、GH35、GH39、GH44）缝焊的焊接条件板厚（mm）电极压力（KN）时间（周）焊接电流（KN）焊接速度（cm/min）焊接休止0.30.50.81.01.21.52.02.53.04-75-8.56-107-118-128-1310-1411-1612-173-54-65-87-98-1010-1312-1615-