点焊常用金属材料的点焊

点焊常用金属材料的点焊第1页，课件共40页，创作于2023年2月内容回顾1.1点焊基本原理点焊的定义装配—加压—熔化点焊接头的形成压紧-物理接触点-接触面消失-熔核塑性环熔核组织点焊的热源1.2点焊一般工艺尺寸确定、结构设计焊接参数及相互关系

I、t、Fw、D硬规范、软规范第2页，课件共40页，创作于2023年2月1.3常用金属材料的点焊焊接性（Weldability）

金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。金属材料点焊焊接性影响因素：1）材料的导电性和导热性2）材料的高温塑性及塑性温度范围3）材料对热循环的敏感性4）熔点高、线膨胀系数大、硬度高的金属材料第3页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.1低碳钢的点焊低碳钢（Wc≤0.25%）和低合金钢（CE≤0.3%）的点焊焊接性良好，采用普通工频交流电焊机、简单焊接循环，无需特别的工艺措施，即可获得满意的焊接质量。点焊技术要点：1）冷轧板表面可不必清理，热轧板应去掉氧化皮、锈。2）建议采用硬规范点焊。3）焊厚板（δ>3mm）时建议选用带锻压力的压力曲线，带预热电流脉冲或断续通电的多脉冲点焊方式。第4页，课件共40页，创作于2023年2月4）当焊件尺寸大时应分段调整焊接参数，以弥补因焊件伸入焊接回路过多而引起的焊接电流减弱。5）焊接参数（参见表1-6）（找规律并分析原因）低碳钢（08F）点焊接头金相照片第5页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.2可淬硬钢的点焊可淬硬钢（如45、30CrMnSiA、1Cr13等），其点焊焊接性差，接头极易产生缩松、缩孔、脆性组织、过烧组织和裂纹等缺陷。

点焊技术要求：1）电极压力和焊接电流选择低电流、高压力2）双脉冲点焊工艺焊接电流脉冲+回火热处理脉冲注意：①两脉冲之间的时间间隔一定要保证焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下。第6页，课件共40页，创作于2023年2月②回火电流脉冲幅值要适当，以避免焊接区金属加热重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。双脉冲点焊焊接参数参见表1-7。第7页，课件共40页，创作于2023年2月3）多脉冲回火热处理工艺焊接电流脉冲加多个回火热处理脉冲第8页，课件共40页，创作于2023年2月a）b）图1-2865Mn点焊接头高应力区断口形貌a）脆性断口（回火不适当）b）韧性断口（回火适当）

第9页，课件共40页，创作于2023年2月图1-28可淬硬钢（30CrMnSiA）点焊接头金相照片第10页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.3铝合金的点焊铝合金分为冷作强化型3A21（LF21）、5A02（LF2）、5A06（LF6）等和热处理强化型2A12-T4（LY12CZ）、7A04-T6（LC4CS）等，焊接性均较差。点焊技术要点：1）焊前必须进行表面化学清洗，并规定焊前存放时间。2）电极一般选用CdCu合金，端面推荐用球面形并注意经常清理，电极应冷却良好。3）采用硬规范，焊接电流常为相同板厚低碳钢的4～5倍。第11页，课件共40页，创作于2023年2月4）波形选择

板厚δ<1.2mm的冷作强化型铝合金可以用工频交流波形点焊；

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。5）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；使用高精确度控制器（锻压力的施加时间）6）焊接参数参见表1-8、表1-9和表1-10。（了解规律）第12页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.4不锈钢的点焊不锈钢分类（组织）：奥氏体型、铁素体型、奥氏体-铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型等。马氏体不锈钢由于可淬硬、有磁性，其点焊焊接性类似于可淬硬钢，且此类型钢具有较大的晶粒长大倾向，焊接时间参数一般应选择小些（见教材表1-11）。奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢点焊焊接性良好，无需特殊的工艺措施，采用普通交流点焊机、简单焊接循环即可获得满意的焊接质量。第13页，课件共40页，创作于2023年2月焊接技术要点：1）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。2）采用硬规范、强烈的内部和外部水冷，可显著提高生产效率。3）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。4）板厚大于3mm时，常采用多脉冲焊接电流来改善电极工作状况。第14页，课件共40页，创作于2023年2月图1-31不锈钢（Cr17）点焊接头金相照片第15页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.5镀层钢板的点焊点焊技术要点：1）需要比普通钢板点焊更大的焊接电流和电极压力，约提高1/3以上。2）电极材料应选用CrZrCu合金或弥散强化铜，或镶钨复合电极（下图），并允许采用内部和外部的强烈水冷却。第16页，课件共40页，创作于2023年2月3）在结构允许的情况下改用凸焊再配以缓升或直流焊接电流波形会进一步提高焊接质量。4）点焊时应采取有效的通风措施，以防止锌、铅等元素的金属蒸汽和氧化物尘埃对人体健康的侵害。5）选择合适的焊接参数。第17页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.6高温合金的点焊高温合金又称耐热合金，目前生产中主要用于点焊的是固溶强化型高温合金，对时效沉淀强化型耐热合金的点焊也有应用。高温合金的点焊焊接性一般，其中沉淀强化型高温合金焊接性比固溶强化型高温合金差，铁基固溶强化合金的焊接性又比镍基固溶强化合金差。由于高温合金比不锈钢具有更大的电阻率。更小的热导率和更大的高温强度，因此可用较小的焊接电流但需要更大的电极压力。第18页，课件共40页，创作于2023年2月点焊技术要点：1）电极可选用高温强度好的材质，如BeCoCu合金。2）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。3）采用软规范、大电极压力板厚大于2mm时最好施加缓冷脉冲和锻压力。有助于减小喷溅倾向，保证焊接区所必须的塑性变形，避免熔核中疏松、缩孔及裂纹等内部缺陷的产生。4）加强冷却和尽量避免重复加热焊接区，否者易产生熔核中的结晶偏析等缺陷。5）推荐采用球面电极，尤其是在板厚较大时。6）选择适当的焊接参数。第19页，课件共40页，创作于2023年2月图1-34高温合金（GH1140）点焊接头金相照片第20页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.6钛合金的点焊钛合金是一种优良的金属材料，点焊结构中主要用α型钛合金（TA7等）和α+β型钛合金（TC4等），由于其热物理性能与奥氏体不锈钢近似，故点焊焊接性良好，点焊时亦不需要保护气体。点焊技术要点：1）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。2）电极应选用CrZrCu、BeCoCu、NiSiCrCu合金，球面形工作端面，内部水冷和必要时附加外部水冷。第21页，课件共40页，创作于2023年2月3）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。4）点焊时冷却速度高，会产生针状马氏体组织，使硬度提高韧性下降。因此对α型钛合金建议采用焊后热处理；对α+β型钛合金可采用带回火双脉冲点焊工艺。5）选择适当的焊接参数。钛合金（TA7）点焊接头金相照片第22页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.7铜合金的点焊铜及铜合金可分为纯铜、黄铜、青铜及白铜，其中纯铜、无氧铜、磷脱氧铜点焊焊接性很差，黄铜一般，青铜较好，白铜较优良。点焊技术要点：1）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、钼镶嵌型或钨烧结型电极（嵌块直径通常为3～4mm）；相对电导率小于纯铜30%的铜合金点焊时可采用CdCu合金电极。2）应采用直流冲击波和电容放电型点焊电源进行焊接。第23页，课件共40页，创作于2023年2月3）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冰及时修整。4）选择适当的焊接参数。铜合金（H62）点焊接头金相照片第24页，课件共40页，创作于2023年2月1.3.7镁合金的点焊镁合金由于具有密度低、比强度及比刚度高、导热性和电磁屏蔽性好、阻尼性能优秀、可以回收利用等优点，被认为是21世纪最有应用潜力的“绿色材料”。目前，在点焊结构中实际应用的主要是变形镁合金（MB2等）。镁合金点焊焊接要点与铝合金相同，在用工频交流点焊机点焊时焊接参数见教材表1-20所示。第25页，课件共40页，创作于2023年2月镁合金（日本，AZ31B）点焊接头金相照片第26页，课件共40页，创作于2023年2月1.4特殊情况的点焊工艺1.4.1不等厚度及不同材料的点焊

在通常条件下，不同厚度和不同材料点焊时，熔核不以贴合面为对称，而向厚板或导电、导热性差的焊件中偏移，其结果使其在贴合面上的尺寸小于该熔核直径。同时，也使其在薄件或导电、导热性好的焊件中焊透率小于规定数值，这均使焊点承载能力降低。1.偏移产生的原因

熔核偏移的根本原因是焊接区在加热过程中两焊件析热和散热均不相等造成所致。偏移的方向向着析热多、散热慢的一方移动。第27页，课件共40页，创作于2023年2月不同厚度点焊时，厚件电阻大析热多，而其析热中心由于远离电极而散热缓慢；薄件情况正相反。造成焊接温度场及熔核如图a向厚板偏移。第28页，课件共40页，创作于2023年2月不同材料点焊时，导电性差的工件电阻大析热多，但散热缓慢；导电性好的材料情况相反。造成焊接温度场如图b向导电性差的工件偏移。a）不同厚度（δ1<δ2）b）不同材料（电阻率ρ1<ρ2）第29页，课件共40页，创作于2023年2月2.克服熔核偏移的措施1）采用硬规范硬规范点焊时，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，且由于焊接时间短热损失下降，散热的影响相对较小，均对纠正熔核偏移现象有利。2)采用不同的电极a）采用不同直径的电极。薄件（或导电、导热性好的焊件）面采用小直径电极，以增大电流密度，减小热损失；而厚件（或导电、导热性差的焊件）面则选用大直径电极。第30页，课件共40页，创作于2023年2月但是，在厚度比比较大的不锈钢或耐热合金零件的点焊中上述原则相反，只有小直径电极安置在厚件那边方能有效，俗称为“反焊”。反焊已经获得多年的实际应用，但其原理及合理应用的范围目前尚有争议。b）采用不同材料的电极。由于上、下电极材料的不同，其散热程度不同。导热性好的材料放于厚件（或导电、导热性差的焊件）面使其热损失增大，可条件诶温度场分布，减小熔核偏移。第31页，课件共40页，创作于2023年2月c）使用特殊电极。在电极头部加不锈钢环、黄铜套（图1-39）或采用尖锥状电极头，均可使焊接电流向中间集中，从而使薄件（或导电、导热性好的焊件）析热强度增加，使温度场分布趋于合理。第32页，课件共40页，创作于2023年2月3）附加工艺垫片在薄件（或导电、导热性好的焊件）上附加工艺垫片（图1-40）。工艺垫片由导热性差的材料制作，厚度为0.2mm～0.3mm，能够降低散热、增加电流密度的作用。(a）点焊前b）规范适当c）规范过大)第33页，课件共40页，创作于2023年2月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客服熔核偏移现象的有效措施。3.利用帕尔贴效应帕尔贴效应是热电势现象的逆向现象，即当直流电按某特定方向通过异种材料接触面时，将产生附加的吸热或析热现象，所以该效应只在单向通电时有效，而且目前仅用于铝与铜合金电极间才较明显和具有实用价值，如图1-41所示。第34页，课件共40页，创作于2023年2月图1-41帕尔贴效应的应用a）交流电b）直流电第35页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.2胶接点焊与减振钢板点焊1．胶接点焊在点焊工艺中采用结构胶粘剂，可使接头性能显著提高，这种将点焊与胶接两种工艺结合起来的方法称为胶接点焊，简称胶焊。胶焊结构具有强度高、质量轻、减振和声学性能好等优点。第36页，课件共40页，创作于2023年2月原因：1）胶焊可大幅降低点焊结构中焊点部位的高应力值，消除了焊点边缘的高应力集中，改善了接头的应力分布；2）胶接接头中应力分布均匀，外载由焊点部位共同承担。胶接点焊有3种方法：1）先涂胶后点焊；2）先点焊后灌胶；3）预置带孔胶带（膜）。第37页，课件共40页，创作于2023年2月胶接点焊技术特点：1）点焊时应选用不宜产生喷溅和接头变形的电流波形和焊接参数2）点焊后搭接面应保证平整，便于胶液