点焊工艺基础知识

点焊工艺基础知识版本：A/01主题内容与合用范围2焊点的形成及对其质量的一般规定焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过度子或原子间的结合和扩散而连成一体的工艺加工过程。焊接涉及：熔化焊、压焊、钎焊。压焊涉及：电阻焊、锻焊、摩擦焊、高频焊、超声波焊等等。电阻焊涉及：点焊、凸焊、对焊、缝焊。电阻焊就是将工件置于两个电极之间加压，通以电流，运用工件的电阻产生热量并形成局部熔化，或达成塑性状态。断电后，压力继续作用，形成牢固接头。2.1焊点的形成点焊过程可分为彼此相联的三个阶段：预加压力、通电加热和锻压。2.1.1预加压力预加电极压力是为了使焊件在焊接处紧密接触。若压力局限性，则接触电阻过大，导致焊件烧穿或将电极工作面烧损。因此，通电前电极力应达成预定值，以保证电极与焊件、焊件与焊件之间的接触电阻保持稳定。2.1.2通电加热通电加热是为了供焊件之间形成所需的熔化核心。在预加电极压力下通电，则在两电极接触表面之间的金属圆柱体内有最大的电流密度，靠焊件之间的接触电阻和焊件自身的电阻，产生相称大的热量，温度也很高。特别是在焊件之间的接触面处，一方面熔化，形成熔化核心。电极与焊件之间的接触电阻也产生热量，但大部分被水冷的铜合金电极带走，于是电极与焊件之间接触处的温度远比焊件之间接触处为低。正常情况下是达不到熔化温度。在圆柱体周边的金属因电流密度小，温度不高，其中靠近熔化核心的金属温度较高，达成塑性状态，在压力作用下发生焊接，形成一个塑性金属环，紧密地包围着熔化核心，不使熔化金属向外溢出。在通电加热过程中有两种情况也许引起飞溅：一种是开始时电极预压力过小，熔化核心周边未形成塑性金属环而向外飞溅；另一种是加热结束时，因加热进间过长，熔化核心过大，电极压力下，塑性金属环发生崩溃，熔化金属从焊件之间或焊件表面溢出。2.1.3锻压锻压是在切断焊接电流后，电极继续对焊点挤压的过程，对焊点起着压实作用。断电后，熔化核心是在封闭的金属“壳”内开始冷却结晶的，收缩不自由。假如此时没有压力作用，焊点易出现缩孔和裂纹，影响焊点强度。假如有电极挤压，产生的挤压变形使熔核收缩自由并变得密实。因此，电极压力必须在断电后继续维持到熔核金属所有凝固之后才干解除。锻压连续时间视焊件厚度而定。对于厚度1-8mm的钢板一般为0.1-2.5秒。当焊件厚度较大，（铝合金为1.6-2mm,钢板为5-6mm）时,因熔核周边金属壳较厚,常需增长锻压力。加大压力的时间须控制好。过早，会把熔化金属挤出来变成飞溅，过晚，熔化金属已凝固而失去作用。一般断电后在0-0.2秒内加大锻压力。以上是焊点形成的一般过程。在实际生产中，往往根据不同材料、结构以及对焊接质量的规定，采用一些特殊的工艺措施。例如：对热裂纹倾向较大的材料，可采用附加缓冷脉冲的点焊工艺，以减少熔核的凝固速度；对调质材料的焊接，可在两电极之间作焊后热解决，以改善因快速加热、冷却而产生的脆性淬火组织；在加压方面，可以采用马鞍形、阶梯形或多次阶梯形等电极压力循环。以满足不同质量规定的零件焊接。2.2对焊点质量的一般规定点焊接头的强度决定于焊点的几何尺寸及其内外质量。焊点的几何尺寸如图1所示，一般规定熔核直径随板厚增长而增大。通常用下式表达：式中dn——熔核直径（mm）；δ——焊件最薄板厚。hn=（0.2-0.8）（δ-Δ）hn——熔核高度（mm）；Δ——焊件表面压痕深度，一般Δ=（0.1-0.15）δ(mm)图1焊点的几何尺寸δ-焊件厚度d－电极直径dn－熔核直径dr－塑性环外径hn－熔核高度Δ－压痕深度熔核在单板上的熔化高度hn对板厚度δ的比例称焊透率A，即通常规定A在20%-80%范围内。实验表白，焊点熔核直径符合规定期，取A≥20%便可保证焊点的强度。A过大，熔核接近焊件表面，使表面金属过热，晶粒粗大，易出现飞溅或熔核内产生缩孔、裂纹等缺陷，接头承载能力下降。一般不许A＞80%。电极在焊件表面上留下压痕的深度，是熔核获得锻压的标志，但不能过深，否则影响焊件表面美观和光滑，减小该处断面尺寸，导致过大的应力集中，使焊点强度下降。当电极压力越大，焊接时间越长，或焊接电流越大时，压痕就越深。为了减少压痕深度，可采用较硬的规范及较大的电极端面尺寸。3点焊方法的种类点焊方法很多，按供电方向和在一个焊接循环中所能形成焊点数可归纳为表1所列的种类。表1点焊方法的种类及其特点与应用种类示意图特点与应用双面供电双面单点焊两电极从两面向焊件馈电，焊接电流集中通过焊接区，可减少焊件受热体积和提高焊接质量，应优先选用。缺陷是焊件两面有印痕。右图用大面积导电板作下电板双面双点焊两台变压器分别对焊件两侧成对电极供电，在一个循环中同时形成两个焊点。电源在同一瞬间的极性相反，相称于双面单点焊。较单面双点焊分流小，焊接质量高，但需专用焊机，适于大型工件的大量生产双面多点焊用一台焊接变压器从两侧供电，同时焊接两个或多个焊点，各电极并联。规定所有电流通路的阻抗必须基本相等，才干使每个焊点上电流分派均匀，且每个焊点所处的表面状态、厚度、电极压力要相同双面供电双面多点焊用多个变压器分别从两侧供电，同时进行多点焊。若三点为一组，可以做到电网负荷均衡，没有每个电流通路阻抗必须相等的规定，需专用焊机，生产率高，用于大型工件、大批量生产单面供电单面双点焊两个电极安放在焊件同一侧，同时焊接两个点，生产率高，合用于大型、移动有困难的焊件。为了减少流经上面焊件的分流，在焊件下面放导电铜垫板，此法背面无电极压痕单面单点焊两电极放在焊件同一侧，其中一个电极工作面较大，以减小其电流密度，不形成焊点。通常使用移动式点焊机（配用焊枪）。重要用于不能双面点焊的结构单面多点焊所有电极均在焊件一侧，用一个焊接变压器供电，每一对电极轮流压住焊件完毕两个焊点的焊接。各焊点的工艺参数不能分别调节，故规定所有焊接处厚度、表面状态、电极压力和回路阻抗基本相同，焊件易变形。结构较简朴，省变压器所有电极均在焊件一侧，多个变压器分别同时供电，一个焊接循环同时完毕多点焊。优点是每个变压器可安顿距所联电极最近处，可减小功率和尺寸；各焊点可分别调节工艺参数；所有焊点可同时焊接，生产率高，所有电极压住焊件，可减少变形；多台变压器同时通电可使三相负荷均衡。故此类型应用最广4点焊接头的设计点焊接头必须采用搭接形式，由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成，见图2。图2点焊接头的基本形式b—边距e—点距c—搭接量设计点焊接头时应考虑下列因素：4.1接头的可达性是指点焊电极必须能方便地到达构件的焊接部位。为此，须熟悉点焊设备的各种类型、注意电极和电极夹头的形状和尺寸，要使装到焊机上的电极都能达成每个待焊点。4.2边距与搭接量边距是指从熔核中心到板边的距离。该距离上的母材金属应能承受焊接循环中熔核内部产生的压力。若焊点太靠近板边，则边沿处母材过热并向外挤压，减弱对熔核的拘束，还也许导致飞溅，最小边距取决于被焊金属的种类、厚度、电极面形状和焊接条件。对于屈服点高的金属、薄件或用强条件焊时，可取较小值。搭接量是指接头重叠部分的尺寸。最小搭接量通常是最小边距的两倍，若搭接量太小，则边距必然局限性，推荐最小搭接量见表2。表2点焊接头的最小搭接量（单位：mm）最薄板件厚度单排焊点双排焊点结构钢不锈钢及高温合金轻合金结构钢不锈钢及高温合金轻合金0.586121614220.897121816221.0108142018241.2119142220261.51210162422302.01412202826342.51614243230403.01816263634463.52018284038484.02220304240504.3点距是指相邻两焊点的中心距离。设计时规定点距最小值是重要考虑分流的影响。该最小值与被焊金属的厚度、导电率、表面清洁度以及熔核直径有关。表3为推荐的点距最小值。表3点焊接头的最小点距（单位：mm）最薄板件厚度被焊金属结构钢不锈钢及高温合金轻金属0.5108150.81210151.01210151.21412151.51412202.01614252.51816253.02018303.52220354.02422354.4装配间隙必须使互相配合的焊件装在一起时，沿接头方向上没有间隙或只有极小的间隙，由于靠压力消除间隙将耗去一部分电极力，使焊接的压力减少。若装配间隙不均匀，则导致焊接压力的波动，从而引起各焊点强度不一致。过大的间隙会引起严重飞溅。许用间隙取决于焊件刚性和厚度，刚性与厚度越大，许用间隙越小，通常取0.1-2mm。4.5厚度比点焊两个或更多个不同厚度的同种金属时，有一个能有效焊接的最大厚度比，它是根据外侧工件的厚度决定的。当点焊两种厚度的碳钢时，最大厚度比为4：1；点焊三种厚度的接头时，外侧两板的厚度比不得大于2.5:1。假如厚度比大于此数，则须从工艺方面采用措施（如改变电极形状或成分等）来保证外侧焊件的焊透率。通常薄板的焊透率不能小于10%，厚件的焊透率应达成20%-30%。点焊三层板件时，推荐的最小点距比点焊两块较厚外侧板的点距大30%。5点焊电极点焊电极是点焊机中重要但又易损耗的零件，它的材质、结构形状直接影响焊接质量、生产成本和劳动生产率，也对自身使用寿命有影响。5.1电极功能及基本规定5.1.1电极功能可归纳为传输电流、传递压力和迅速散热。a.传输电流：点焊时焊接电流靠电极传输，流过电极工作面的电流密度很大，表4为三种金属材料点焊的一般电流密度范围。表4三种金属材料点焊电极工作面电流密度范围（单位：A/mm2）被焊金属低碳钢不锈钢铝及铝合金电极工作面电流密度范围200-600300-400100-2023从表中看出，点焊时的电流密度是常用导线电流密度的数十到数百倍，已超过一般导线所能承受能力。b.传递压力：点焊时须通过电极向焊件施加一定的焊接压力和锻压力。按被焊材料不同，电极压力高达几十千牛。焊接低碳钢时其内部压强达30-140MPa，焊不锈钢时为250-400MPa，焊高温合金时，高达400-900MPa。电极工作面直接接触焊点，它承受着焊接产生的高温，所以电极必须具有足够的高温强度，否则会导致电极工作面迅速变形与压溃而无法进行工作。c.散热作用：点焊时，焊接区的大部分热量是从上、下电极传导而散失，被焊板件越薄，其散失的热量就越多。焊接厚度为1mm的低碳钢，电极散走的热量约占输入点总热量的70%-80%。5.1.2对电极材料的基本规定从上述可见点焊电极工作条件复杂、恶劣。为了发挥其功能，保证焊接质量和延长其使用寿命，所使用的电极材料必须：a.在高温与常温下都有合适的导电、导热性能，具有高的耐氧化能力，并与焊件材料形成合金的倾向性小；b.有足够的高温硬度和强度，再结晶温度高；c.电极与焊件之间的接触电阻应足够低，以防止工件表面熔化。5.2点焊电极的分类点焊电极的形式和种类较多，在生产中大量采用标准电极，此外也根据需要采用许多专用的特殊形状的电极。按电极的结构形式分为整体式、分体式和复合式三大类。整体式电极是指构成电极的头部、杆部和尾部用同一材料制成整体；分体式电极只涉及其中的两部分，通常是头部分开；复合式电极是指头部用特殊极材料制成并镶嵌到杆部上。在每一大类中又按每部分的构造特点提成若干小类，见表5。5.3点焊电极的结构5.3.1构造图3为应用最广整体式直电极的构造及各部分名称。头部是电极与焊件接触进行焊接部分，焊接工艺参数中的电极直径是指此接触部分的工作面直径。杆部是电极的基体，多为圆柱体，其直径在加工中简称它为电极直径D，是电极的基本尺寸，其长度由焊接工艺需要决定。图3直极的构造及各部分名称D-电极直径d1-工作面直径d2-基面直径d3-冷却水孔直径l1-工作长度l2-插入长度L-电极长度尾部是电极与握杆或直接与电极臂配合（连接）的接触部分。须保证顺利传输焊接电流和电极压力。接触面的接触电阻要小，密封而不漏水。5.3.2头部形状点焊的标准直电极的头部形状有尖头、圆锥、球面、弧面、平面和偏心等六种，其形状特性与合用场合。5.3.3尾部形状点焊电极的尾部形状取决于它与握杆的连接形式。在电极与握杆的连接中最常用的是锥柄连接，另一方面是直柄连接和螺纹连接。与之相应，电极尾部的形状就有锥柄、直柄和螺旋等三种。假如锥柄的锥度与握杆孔的锥度相同，则电极的装拆简朴，不易漏水，合用于压力较高场合；直柄连接具有快速拆卸的特点，也合用于压力较高的焊接，但电极尾部应有足够好的尺寸精度，以便与握杆孔紧密相配，使导电良好。螺纹连接的最大缺陷是电接触较差，其使用寿命不如锥柄电极。表5点焊电极分类分类典型示例头部形状杆部形式尾部连接方式重要应用范围整体式电极直电极1）标准形；尖头、圆锥、球面、弧偏心，平面等形状2）特殊形：圆柱平头、矩形平头、正方平头、凿形等1、直圆杆2、直六角形杆1、锥柄连接2、直柄连接3、螺纹连接制成各种尺寸的电极。合用于大部分点焊场合，部分用于凸焊。应优先选用弯电极1、标准形头部用直电极2、特殊形头部按焊接规定加工1、单弯杆2、双弯杆锥柄连接无法采用直电极的场合插头电极平面形、圆锥形、弧面形和偏心形-锥柄连接配专用握杆后用于单点或多点焊，亦可用于凸焊螺纹电极平面形、回锥形、偏心形-1、内螺纹柄连接2、外螺纹柄连接用于大压力、多点焊和凸焊分体式电极帽式电极标准形头部同直电极1、单弯杆2、双弯杆电极帽：1、锥孔-套入式2、锥柄-插入式3、接杆：（1）锥柄连接（2）直柄连接部分场合能代替直电极和弯电极旋转头电极平面形直圆杆锥柄点焊或凸焊盖式电极平面形、圆锥形、偏心形专用的直杆或弯杆锥柄连接一般点焊复合式电极镶嵌电极球面形、圆锥形、平面形1、直杆2、弯杆1、锥柄连接2、螺纹柄连接合用于高温、焊接通电时间长、冷却局限性或压力高的点焊场合5.4点焊电极的基本尺寸5.4.1标准直电极的基本尺寸直电极的应用面广量大，其基本尺寸已标准化。表6是《电阻点焊直电极》（JB/T3158-1999）中规定标准直电极的基本尺寸。是合用于焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢和一般条件下焊接铝及铝合金的电极尺寸。5.4.2弯电极的基本尺寸只要焊件结构允许，都应尽也许选用标准直电极，由于直电极结构简朴，承载能力强，变形小，冷却效果好，加工方便、成本低。只有直电极无法焊接的部位才采用弯电极。弯曲极的缺陷是焊接时承受偏心力距，易出现挠曲，使上、下电极工作面对中不良，因此允许的电极力比直电极小。它的加工较复杂、成本高。用冷弯压成的弯电极有单弯和双弯两种，其基本尺寸分别列于表7和表8。特殊弯电极另行设计。表6标准点焊直电极的基本尺寸（JB/T3158-1999）（单位：mm）Dd1d2d3l1l2eRL1:X1049.85.5141322529-631:10(锥度5°43ˊ29")13512.78151633232-7916615.510162044040-10020819.512172555050-105251024.51418326.56357-11232-31.0182040-8072-1201:5(锥度11°25ˊ16")40-39.0222550-10090-130表7点焊用单弯电极的尺寸(单位：mm)Dd1l2dl11:XL90°75°60°45°30°15°1312.716881:1034-6438.5-68.542-7245-7548-7844-791615.520101043-8447.5-84.551-8854-9144-9445-952019.025131238-7542.5-79.546-8349-8652-8940-110表8点焊用双弯电极尺寸(单位：mm)Dd2l2dl11:XeL1615.52010101:10121824802019.02513121005.4.3帽式电极的基本尺寸帽式电极由电极帽与电极接杆组成。表9和表10分别列出它们的基本尺寸。表9点焊用电极帽的尺寸(JB/T3948-1999)(单位：mm)d1d2d3l1l2±0.5eR1R2a电极压力Fmax/KN13162056810121518202289.511.5345324050568-15°22.5°2.546.3表10点焊用帽式电极接杆的尺寸(JB/T3947-1999)d1d11d2d3d4±0.5l2l3l4±0.5l1当l5=31.540506380100125(140)160(180)20013162017.715.5191012156.58.010.56.58.010.010131516252536.514.554.567.584.5104.5129.5—————18.058.071.088.0108.0133.0148.0168.0————63.076.093.0113.0138.0153.0173.0193.0213.05.4.4复合电极及其关部尺寸把钨(钼)棒或钨(钼)片镶嵌于铜合金电极的头部构成复合电极，可提高电极的导电性，改善钨极的散热效果。此外，可以防止钨极在焊接时受冲击而碎裂。由于用纯钨（钼）作电极的镶嵌件，其尺寸受到限制而不能做得过大，且电极形式有限。因此，用得较多的是铜-钨和银-钨粉末烧结材料，可加工成不同形状和尺寸的电极。这些钨（钼）镶嵌件或烧结材料均用钎焊焊于电极主体的头部。表11为复合电极的头部尺寸。表11点焊用复合电极的头部尺寸（AWS标准）头部形状电极直径G±0.8H±0.4NR圆锥球面平面12.715.911.111.14.83.212.29.54.84.8-4.6-圆锥球面平面15.915.912.712.76.34.815.99.56.46.4-5.6-圆锥球面平面19.115.912.712.77.96.419.09.56.46.4-7.1-圆锥球面平面22.215.912.712.79.57.922.29.56.46.4-8.6-6点焊工艺6.1焊前工件表面清理当焊件表面有油污、水分、油漆、氧化膜及其它脏物时，使表面接触电阻急剧增大，且在很大范围内波动，直接影响到焊接质量的稳定。为保证接头质量稳定，点焊（也涉及凸焊）前必须对工件表面进行清理。清理方法分机械清理和化学清理两种，前者有喷砂、喷丸、刷光、抛光、磨光等，后者常用的是酸洗或其它化学药品。重要是将金属表面的锈皮、油污、氧化膜、脏物溶解和剥蚀掉。这两种清理方法一般是根据焊件材料、供应状态、结构形状与尺寸、生产规模、生产条件及对焊接质量规定等因素选定。低碳钢和低合金钢在大气中耐腐蚀能力弱，在运送、存放和加工过程中常用抗蚀油保护，若涂油表面未被脏物或其他不良导电材料所污染，在电极压力下，油膜很容易被挤开，不影响接头质量。对未经酸洗过的热轧钢板，焊前必须用喷砂、喷丸或用化学腐蚀的方法清除氧化皮。有镀层的钢板，除少数外，一般不用特殊清理就可以进行焊接。镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。不锈钢、高温合金点焊时，需保持焊件表面高度清洁，若有油、尘土、油漆物存在，有增长硫脆化也许，需用抛光、喷丸或化学腐蚀方法清理。对重要焊件有时用电解抛光，但其工艺较复杂，生产率低。6.2点焊的工艺参数点焊的工艺参数重要有焊接电流IW、、焊接时间tW、电极力FW和电极工作面尺寸de等。它们之间密切相关，并且可在相称大的范围内变化来控制焊点的质量。6.2.1焊接电流焊接电流是影响析热的重要因素，析热量与电流的平方成正比。随着焊接电流增大，熔核的尺寸或焊透率A是增长的。在正常情况下，焊接区的电流密度应有一个合理的上、下限。低于下限时，热量过小，不能形成熔核；高于上限，加热速度过快，会发生飞溅，使焊点质量下降。但是，当电极力增大时，产生飞溅的焊接电流上限值也增大。在生产中当电极力给定期，通过调节焊接电流，使其稍低于飞溅电流值，便可获得最大的点焊强度。焊接电流脉冲形状及电流的波形对焊接质量有一定的影响。从工艺上看，焊接电流波形陡升与陡降会因加热和冷却速度过快而引起飞溅或熔核内部产生收缩性缺陷。具有缓升与缓降的电流脉冲和波形，则有预热与缓冷作用，可有效地减少或防止飞溅与内部收缩性缺陷。因此，调节脉冲的形状、大小和次数，都可以改善接头的组织与性能。6.2.2焊接时间焊接时间是指电流脉冲连续时间，它既影响析热又影响散热。在规定焊接时间内，焊接区析出的热量除部分散失外，将逐渐积累，用于加热焊接区使熔核逐渐扩大到所需的尺寸。所以焊接时间对熔核尺寸的影响也与焊接电流的影响基本相似，焊接时间增长，熔核尺寸随之扩大，但过长的焊接时间就会引起焊接区过热、飞溅和搭边压溃等。通常是按焊件材料的物理性能、厚度、装配精度、焊机容量、焊前表面状态及对焊接质量的规定等拟定通电时间长短。图4为几种典型材料点焊，焊件厚度与焊接电流、焊接时间的关系。图4点焊焊件与焊接电流、焊接时间的关系1—低、中合金钢2—特殊高温合金3—高温合金4—不锈钢5—铜合金6.2.3电极力电极力对焊点形成有着双重作用。它既影响焊点的接触电阻，即影响热源的强度与分布；又影响电极散热的效果和焊接区塑性变形及核心的致密限度。当其它参数不变时，增大电极力，则接触电阻减小，散热加强，因而总热量减少，熔核尺寸减小，特别焊透率减少不久，甚至没焊透；若电极力过小，则板间接触不良，其接触电阻虽大却不稳定，甚至出现飞溅和烧穿等缺陷。由于电极力对焊接区金属塑性环的形成，对消除焊点的内、外缺陷和改善金属组织有较大的作用。因此，在一般情况下，若焊机容量足够大，就可以采用增大电极力的同时，相应地也增大焊接电流，以提高焊接质量的稳定性。对某些常温或高温强度较高、线膨胀系数较大、裂纹倾向较严重的金属材料或刚性大的结构焊接时，为了避免产生焊前飞溅和熔核内部收缩性缺陷，不用恒压电极力，而采用阶梯形或马鞍形的电极力，如图5b、c所示。图5各种电极力循环型式a）平电极力b）阶梯形电极力c）马鞍形电极力IW—焊接电流FW—焊接压力FS—锻压力FP-预压力6.2.4电极工作面的形状和尺寸电极端面和电极本体的结构形状、尺寸及其冷却条件影响着熔核几何尺寸与焊点强度。对于常用的圆锥形电极，其电极体越大，电极头的圆锥角α越大，则散热越好。但α角过大，其端面不断受热磨损后，电极工作面直径de迅速增大；若α过小，则散热条件差，电极表面温度高，更易变形磨损。为了提高点焊质量的稳定性，规定焊接过程电极工作面直径de变化尽也许小。为此，α角一般在90°-140°范围内选取；对于球面形电极，因头部体积大，与焊件接触面扩大，电流密度减少及散热能力加强，其结果是焊透率会减少，熔核直径会减小。但焊件表面的压痕浅，且为圆滑地过度，不会引起大的应力集中；并且焊接区的电流密度与电极力分布均匀，焊点质量易保持稳定；此外，上、下电极安装时对中规定低，稍有偏斜，对焊点质量影响小。显然，焊接热导率低的金属，如不锈钢焊接，宜使用电极工作面较大的球面或弧面形电极。6.2.5各工艺参数间的互相关系事实上点焊过程上述各工艺参数间并非孤立变化，经常变动其中一个参数会引起另一个参数的改变，彼此互相制约。改变焊接电流IW、、焊接时间tW、电极力FW、电极工作面直径de都会影响散热，而tW和FW与焊点塑性区大小有密切关系。增长IW、和tW，减少FW，使析热增多，可以增大熔核尺寸，这时若散热不良（de小）就也许发生飞溅、过热等现象；反之，则熔核尺寸小，甚至出现未焊透。增长IW、和tW，都使熔核尺寸和焊透率增大，提高焊点的抗剪强度。假如对这两个工艺参数进行不同的配合调节，就会得出加热速度快慢不同的两种焊接条件，即强条件（规范）。强条件是焊接电流大、焊接时间短。其效果是加热速度快、焊接区温度分布陡、加热区窄、接头表面质量好，过热组织少，接头的综合性能好，生产率高。因此，只要焊机功率允许，各工艺参数控制精确，均应采用。但由于加热速度快，这就规定加大电极力和散热条件与之配合，否则易出现飞溅等缺陷。弱条件是焊接电流小而焊接时间长。其效果是加热速度慢、焊接区温度分布平缓、塑性区宽，在压力作用下易变形。因此，对于焊机功率局限性，工件厚度大，变形困难或易淬火的材料，采用弱条件焊接是有利的。根据不同金属材料或结构对焊接质量的规定，工艺参数的调节是多种多样的。在点焊所有工艺参数中，焊接电流和通电时间是影响焊接区温度的重要参数，通过改变焊接电流的脉冲次数、幅值大小和通断时间的长短，就可以在焊接区获得不同温度变化过程，以达成顺利焊接不同材质和不同厚度的焊件的目的。例如：对易淬火钢可以采用带附加缓冷电流脉冲的工艺点焊；对调质钢，可以采用电极间焊前预热和焊后热解决的点焊工艺，这种点焊工艺每焊一个焊点，除了需要一个或几个用来形成熔核的主电流脉冲外，还需要附加用来预热和热解决的辅助电流脉冲，以改善由于高速加热、冷却中出现不应有的淬火组织和受焊接热影响的软化区；根据材料形成热裂纹及缩孔的不同倾向，还可以选用象图5所示的不同形式的电极力。表12列出了不同点焊工艺而采用不同形式的电流脉冲及其引起焊接区的温度变化。6.2.6点焊工艺参数的选择方法点焊工艺参数的选择就是拟定出焊接每个焊点所需的电极直径de焊接电流IW、、通电时间tW、电极力FW等。选择的基本出发点是保证获得满足强度规定的焊点，这种焊点必须是没有内外缺陷，且具有与厚度相适应的熔核直径dn和焊透率（见图1）。选择的重要依据是焊件的材料特点、产品结构特点和焊接设备特点。材料特点重要是指材料的热物理性能，如电导率、热导率、熔点、高温强度、硬度、塑性温度范围与变形抗力，对热循环的敏感性及加热过程组织和性能的变化等；产品结构特点重要是指板厚、搭接层数、点距、边距等，对磁性材料还也许对焊接回路的感抗发生影响；焊接设备特点，重要指已有的或可以选用的设备的机械特性（如加压系统的可调性和随动性）和电气特性（如焊接电流和通电时间的可调性和可控性等）。拟定点焊工艺参数的一般程序是：第一步初选各参数；第二步现场工艺实验并进行调整与修正，最后拟定出最佳参数。初步选择工艺参数是关键。有各种初选方法，目前热计算方法困难很大而没有被采用，更多的是理论分析与经验相结合进行初选。这里介绍几种可行的方法：6.2.6.1简易图表法由于焊件材料性能不同，规定的加热速度与塑性变形能力也不同，一般按加热速度快慢及加热范围大小将工艺参数划分为硬规范（即强条件）、中档规范和软规范（即弱条件）三种。把这三种规范的有关参数归纳成图6所示的简易图表，作初选工艺参数参考。图6点焊参数简易图表Y——硬规范Z——中档规范R——软规范表12点焊工艺过程中各种电流脉冲形式工艺名称电流脉冲形式与温度变化特点应用范围备注1、预热Iy=40%-50%IWtg=0或较小Tm＞TrTy＞TS平压力或马鞍形压力循环板件厚度大；结构刚性大，不易贴合；板件表面有较厚的氧化膜零件粗糙，硬度大，不易变形；材料宜缓慢加热，以免出现飞溅与淬硬组织*电流波形可以是交流移相，或直流脉冲，直流调制等（以下与此皆同）*Tm——最大温度；Tr——熔化温度；Ty——预热温度；TS——塑性温度；Tg——间隔时间2、缓冷It=70%IWtg=0或较小Tm＞TrTy＞TS平压力、阶形压力或马鞍形压力板件厚度大；合金结构钢易产生淬火组织；塑性温度区窄并易出现热裂纹的材料；焊合金钢时，为避免严重偏析不用阶形（无间隙）缓冷电流脉冲*If——附加电流；Th——缓冷温度3、多脉冲tg保证电极冷却Tm＞Tr电流幅值也可变化平压力或阶形压力规定电极冷却好、寿命长时；可缓慢加热、缓慢冷却；厚度大，用小电流获大核心；可用小功率焊较厚的工件4、热解决If=50%-60%IWtg大，保证冷却至马氏体淬火组织以下Tm＞TrTm＜T1＜T2Tmin＜Tm淬火硬化钢避免淬火脆性组织并将接头塑性改善，不减少接头性能；避免淬火裂纹*Tm——马氏体转变温度；T1——回火温度；T2——重结晶温度5、复杂工艺Iy=40%IWIt=70%IWTy=TSTm＞TrTh≥TSTm＜T1＜T2Tmin＜Tm平压力或复杂压力循环大厚度高强度合金结构钢；质量规定很高例如，δ=2mm+2mm，在表中给出电极直径范围de=5-11mm。假定初选de=9mm，则为图中A点。假如材料宜用硬规范，则交Y（硬）曲线于B点，得通电时间tW=6-7周（C点），水平向左至D点，得焊接电流IW、=18KA（E点），下行交压力曲线于F点，平行至G点得电极压力FW=8000N。整个过程是：。图中由A点下行交板厚线δ=2（Y线）于H，向左行至I，得焊点抗剪强度PI=20230N。假如选用软规范（R曲线）或中档规范（Z曲线），其方法同样。6.2.6.2近似资料换算法有时一种材料某一厚度的焊接工艺参数已知，欲初选材料相同或相近，但厚度不同的工艺参数时，可用下式进行换算：式中d0、I0、t0、F0——已知某一厚度点焊时的电极直径、焊接电流、焊接时间和电极力；dx、Ix、tx、Fx——材料相同或相似，厚度不同时待选的工艺参数，dx按下式求出6.2.6.3查表法直接从焊接工艺手册或技术文献所提供的工艺参数表中查出材料和厚度均相同的工艺参数，作为初选参数。任何方法初选的工艺参数都应经现场工艺实验进行检查，达不到技术规定的必须进行调整和修正。例如，按初选参数试焊发现熔核直径过小，强度局限性，可以在此基础上逐渐加大焊接电流而其它工艺参数暂时不变，进行试焊，直到获得应有的熔核尺寸为止，这时的焊接电流可作为在这种条件下生产用的焊接电流的下限。继续加大焊接电流实验，直至熔核发生崩溃飞溅为止，这时的焊接就能获得没有飞溅的电流临界值。用稍低于这个临界值的电流焊接，就能获得没有飞溅的最大熔核直径，可作为这种条件下生产用的焊接电流的上限。同理，也可以其它工艺参数不变，只改变电极力进行实验。也能获得刚好不发生飞溅而熔核尺寸最大的电极力的最佳值。6.3点焊时电流的分流焊接时不能过焊接区而流经焊件其它部分的电流为分流。同一焊件上已焊的焊点对正在焊的焊点就能构成分流；焊接区外焊件间的接触点也能引起分流，见图7。不希望产生分流现象。由于，分流使焊接区的有效电流减小，析热局限性而使熔核尺寸减少，导致焊点强度下降；分流电流在电极-焊件接触面一侧集中过密，将因局部过热导致飞溅、烧伤焊件或电极、熔核偏斜等；由于形成分流的偶尔因素很多，使得焊接电流不稳定，从而焊接质量也不稳定。影响分流的因素很多，零件材料、结构、点距、表面和装配质量等都能影响分流的大小。实质上分流的大小是取决于焊接区的总电阻与分路阻抗之比，分路阻抗越小，则分流就越大，减小分流的常用措施有：6.3.1选择合适的点距：为了减小分流，通常按焊件材料的电阻率和厚度规定点距的最小值。材料的电阻率越小，板厚越大，焊件层数越多，则分流越大，所允许的最小点距也应增大。6.3.2焊前清理焊件表面：表面上存在有氧化膜、油垢等脏物时，焊接区总电阻增大，使分流增大。6.3.3提高装配质量：待焊处装配间隙大，其电阻增长，使分流增大。因此，结构刚性较大或多层板进行组装时，应提高装配质量，尽量减小装配间隙。6.3.4适当增大焊接电流，以补偿分流的影响：由于结构设计需要或其它因素，分流不可避免时。为了保证熔核具有足够几何尺寸，应加大焊接电流。以补偿分流的损失。例如，焊接不锈钢与高温合金连续点焊时，采用比正常点焊的焊接电流高40%-60%。6.3.5其它特殊措施：分流对单面双点焊影响较大，见图7b。对于厚度相等的焊件，因分路阻抗小于焊接区的总电阻，故分流大于焊接区通过的电流。为了减小分流，通常在焊件下面衬以导电金属板，见图8a，使IW=I1+I2≥I1；对于厚度不同或材料不同的焊件，应尽量将两电极放在分路电阻较大的一侧，即放在较薄板件或导电性差的材料的一侧，见图8b、c。6.4不等厚或异种材料点焊6.4.1不等厚板的点焊图7点焊电流分流a）双面单点焊b）单面双点焊图8单面双点焊减小分流措施a）等厚同种材料点焊b）不等厚同种材料点焊（＞）c）等厚异种材料点焊（R1＞R2）当材料相同而厚度不等的焊件点焊时，若用相同尺寸的电极，则由于接合面与强烈散热的两电极距离不同，使上、下两焊件散热条件不同，所以其温度场分布不对称，熔核偏向厚板侧，见图9。图9不同厚度焊件点焊时沿Z轴温度分布及熔核的位置偏移结果使接合面上熔核尺寸小于核心最大尺寸，减少了焊点强度，严重时会导致未焊合。产生熔核偏移现象，随两焊件厚度比增大而加剧，焊接条件（规范）越软，其散热作用越强，偏移也越大。为了保证接头强度，一般规定薄板一侧的焊透率不小于10%，厚板侧应达成20%-30%。为此，应设法控制焊接区析热和散热条件，调整焊接区的温度场，使加热最高温度区接近焊件的接合面。具体措施有：6.4.1.1提高接触面上的电流密度，增强发热，在薄件或零件上预制凸点，或在接触面上放工艺垫片，使接触面上电流密度增大，析热集中于接触面附近，从而使熔核形成在接合面上。垫片材料、厚度由薄件厚度和材质而定，一般用厚为0.2-0.3mm的箔片。导热性差而熔点较高的不锈钢箔可用于焊接铜或铝合金；坡莫合金箔片可用于焊耐热合金。6.4.1.2调节散热条件尽量使接触面两侧散热均衡。可以采用不同直径的电极，在厚件一侧用较大直径的电极以增大厚件的散热，在薄件一侧用小直径电极以减少薄件的散热，或者上、下电极采用不同的电极材料，在薄件一侧用热导率λ较厚件侧为小的电极材料，或者增长薄板侧电极端面至其内部冷却水孔底部的距离，均能起到减小薄件的散热条件的作用，使熔核恰好在接合面上形成。6.4.1.3采用（硬规范）焊接硬规范电流大、通电时间短，能充足运用接合面处接触电阻的集热作用，并且加热时间短，热损失相对地减少，使接合面上的温度较高，核心偏移较小。所以电容储能点焊不同厚度板时，其熔核偏移小。表13为不同厚度零件点焊的工艺参数。表13不同厚度零件点焊工艺参数材料厚度/mm焊接电流/KA通电时间/s电极力/KN电极端面直径/mm备注薄件一侧厚件一侧1Cr18Ni9Ti0.2+1.01.0+140.2+1467.57.50.10.10.11.71.71.7555101010用厚0.1-0.2mm1Cr18Ni9Ti钢垫片黄铜0.8+6.50.8+200.15+81011120.10.10.11.01.01.05557710用厚0.1-0.2mm黄铜垫片0.15+80.15+6.57.5100.10.12.20.75557用0.2mm不锈钢垫片用0.1-0.2mm黄铜片2A120.5+21.0+4.012180.10.11.01.5561012--6.4.2异种材料点焊当焊接两种导电和导热性能不同的金属材料时，焊接区热量的产生、散失与不同厚度板件点焊特点类似。当厚度相同时，导热性好而电阻率低的材料就相称于薄件，熔核总是偏向导热性差，电阻率大的材料一侧。因此，调整熔核偏移所采用的措施与上述板厚度不等的点焊类似。假如是不等厚的异种材料点焊，则导热性差的材料为薄件时核心偏移可得到一定改善；导热性差的材料为厚件时，核心偏移就更为严重，就必须采用措施。异种材料点焊还须要注意材料的冶金焊接性问题。两种材料能否很好地熔合在一起；是否会形成金属间化合物；在室温与高温下塑性变形能力如何；在同一焊接工艺条件下，高熔点材料与低熔点材料能否获得大体相称的塑性变形等等，都须综合考虑解决。一般应把注意力放在使接合面两边金属的温度及变形限度接近，并能互溶且生成固溶体，形成良好的交互结晶而脆性金属间化合物。当两者性质相差很远难以组合时，可用中间材料作为过渡层，以避免产生脆性金属间化合物。例如铝合金和低合金钢组合点焊时，可以在低合金钢待焊面预先镀上一层（厚度以μm计）铜或银；碳钢与黄铜组合点焊时，可以低碳钢表面先镀上一层锡等。6.5常用金属材料点焊工艺规定6.5.1低碳钢的点焊低碳钢具有很好的点焊焊接性。由于碳的质量分数低[w（C）＜0.25%]，其电阻率和热导率适中，需要焊机的功率不大；塑性温度区宽，易获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极力；碳和其他合金元素含量低,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。所以低碳钢可以在通用交流点焊机上焊接，采用简朴焊接循环。在较大范围内调节各焊接工艺参数，也能获得满意的焊接质量。表14为低碳钢板点焊的推荐工艺参数（单相工频交流电）。6.5.2易淬火钢的点焊易淬火钢是指加热后快速冷却时易产生马氏体组织的钢，其含碳量一般都较高。由于点焊冷却速度不久，焊接这类钢时必然产生硬脆的马氏体组织，当应力较大时，就会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊工艺，见表12中第4条。采用双脉冲点焊工艺时注意：两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却以马氏体转变点MS温度以下；回火电流脉冲的幅值要适当,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。易淬火钢不采用单脉冲点焊，回单脉冲焊即使可以采用长的焊接时间延缓冷却速度，但仍不能避免产生淬火组织。表15为中碳砚[w(C)=0.15%～0.60%]点焊的工艺参数。表16为两种低合金钢点焊的工艺参数。表15为中碳钢板[w(C)=0.15%～0.60%]点焊的工艺参数板厚/mm电极端部直径/mm工艺参数熔核直径/mm最小拉剪力/kN电极力/kN焊接冷却时间/ms回火时间/ms电流/kA时间/ms电流/kA0.53.81.96012.91406010.832.50.84.83.98013.62208011.64.24.51.05.85.3510013.934010012.05.16.91.26.86.8512014.350016012.25.99.751.68.69.6518015.186036012.87.516.752.010.512.532016.3146050013.99.225.32.613.516.856018.92760102016.011.639.32.914.218.864020.63420126017.412.948.83.515.821.788024.34740184020.415.364.54.016.023.0106026.35860242021.017.377.5表1625CrMnSiA,30CeMnSia钢双脉冲点焊的工艺参数板厚/mm电极端面直径/mm电极压力/kN焊接时间/周波焊接电流/kA间隙时间/周波回火时间/周波回火电流/kA1.05∽5.51∽1.522∽325∽6.525∽3060∽702.5∽4.51.56∽6.51.8∽2.524∽356∽7.225∽3060∽803∽52.06.5∽7.02∽2.825∽376.5∽825∽3060∽853.5∽62.57.0∽7.52.2∽3.230∽407∽930∽3560∽904∽7表14为低碳钢板点焊的推荐工艺参数(单组工频交流电)板厚/mm电极最小搭接/mm最小搭接量/mm最佳条件(A类)中档条件(B类)普能条件(C类)最大d1/mm最大D/mm电极压力/kN焊接时间/周波焊接电流/kA熔核直径/mm抗剪强度(±14%O)/kN电极压力/kN焊接时间/周波焊接电流/kA熔核直径/mm抗剪强度(±17%O)/kN电极压力/kN焊接时间/周波焊接电流/kA熔核直径/mm抗剪强度(±17%O)/kN0.43.2108101.1545.24.01.80.7584.53.61.60.40173.53.31.250.54.8109111.3556.04.32.40.9095.04.02.10.45204.03.61.750.64.81010111.5066.64.73.01.00115.54.32.80.50224.34.02.250.84.81012111.9077.85.64.41.25136.54.84.00.60255.04.63.551.06.41318122.2588.85.86.11.50177.25.45.10.75305.65.35.31.26.41320142.70109.86.27.81.75197.75.86.80.85336.15.56.51.66.41327163.601311.56.910.62.40259.16.710.01.15437.06.39.251.88.01631174.101512.57.413.02.75289.77.111.81.30487.56.711.002.08.01635184.701713.37.914.53.003010.37.613.71.50538.07.113.052.38.01640205.802015.08.618.53.703711.38.417.71.80648.67.916.853.29.51650228.202717.410.331.05.005012.99.928.52.608810.09.426.606.5.3镀层钢板的点焊6.5.3.1焊接特点镀层钢通常是指表面镀锌或铝的钢板。点焊这类钢板有如下特点：a.表层极易破坏而失去镀层的保护作用。b.电极易与镀层粘附，使用寿命缩短。c.与低碳钢点焊相比，合用的点焊工艺参数范围较窄特别对焊接电流的波动极敏感。d.镀层金属的熔点通常低于钢板，加热时先熔化的镀层金属使两板间的接触面扩大，电流密度减小。因此，焊接电流应比无镀层钢时大；为了将已熔化的镀层金属排挤于接合面，电极压力应比无镀层钢时为高。6.5.3.2镀锌钢板的点焊镀锌钢板大体分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板，前者的镀层较后者薄。镀锌钢板点焊比低碳钢点焊困难，除上述一些特点外，锌层粘附到电极上锌原子易向电极扩散，使铜电极合金化，其导电、导热性能变坏。连续点焊时，电极头将迅速过热变形，焊点强度逐渐减少，直至产生未焊透。推荐用锥头平面电极，用附表中A组2类电极材料制成，当对焊点外观规定高时，可采用附表中1类电极材料。电极锥角为120°-140°，考虑到装配等特殊情况时，也可用较小的锥角。电极端面直径取两焊件中薄件厚度的4-5倍。若使用焊钳时，建议采用端面球半径时25-50mm的球面电极。为了提高电极使用寿命，可采用嵌有钨块的复合电极，以2类电极材料作电极基体，见图10。图10嵌钨复合电极焊镀锌钢板的焊接电流比无镀锌层低碳钢板增大约50%，镀层越厚，越不均匀，所需电流越大。焊接时间也应增长25%-50%，以使两焊件间的熔化锌层能均匀地挤于焊接区周边。焊后锌层均布于焊点周边，仍可保持原有保护作用。由于所用焊接电流较大、焊接时间又较长，为了避免产生飞溅，在增长焊接电流和通电时间的同时，也应增长电极力，这也有助于把熔化的镀层挤到焊接区周边。一般电极力应增长10%-25%。6.5.4不锈钢的点焊不锈钢具有大量Cr、Ni等合金元素，按含合金成分不同分奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢。在点焊结构上用得最多的是奥氏体不锈钢，另一方面为马氏体不锈钢。奥氏体不锈钢的电阻率大，常温时约为低碳钢的5倍，热导率小，仅为低碳钢的1/3，具有很好的焊接性，可采用较小的焊接电流，较短的通电时间。由于电阻率大，减少了通过已焊焊点的分流，故可适当减小点距。不锈钢线膨胀系数大，焊接薄壁结构时，易产生翘曲变形。不锈钢的高温强度高，故需提高电极力，否则，会出现缩孔及结晶裂纹。推荐采用附表中硬度较高的A组3类电极合金，以提高电极的使用寿命。若加热时间延长，热影响区扩大并有过热时，则近缝区晶粒粗大，甚至出现晶界熔化现象。冷轧钢板则出现软化区，使接头性能减少。故宜采用偏硬的焊接条件表18为奥氏体不锈钢焊接的推荐工艺参数。马氏体不锈钢多在淬火后低温或高温回火状态下使用。这种钢点焊后将再次淬硬，使接头塑性下降。为了改善接头力学性能，应采用焊后在电极间回火解决的