电阻焊-凸缝焊

4.凸焊

是点焊的一种变形，主要适用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件，厚度在0.5-4mm

与点焊相比，机械力作用较大，且可同时焊多个焊点板厚差大时用凸焊，板厚比可达1：6

凸焊与点焊相比，具有以下优点：

1）在一个焊接循环内可同时焊接多个焊点。不仅生产率高，而且没有分流影响。因此可在窄小的部位上布置焊点而不受点距的限制。

2）由于电流密度集于凸点，电流密度大，故可用较小的电流进行焊接，并能可靠地形成较小的熔核。

3）凸点的位置准确、尺寸一致，各点的强度比较均匀。因此对于给定的强度、凸焊焊点的尺寸可以小于点焊。

4）由于采用大平面电极，且凸点设置在一个工件上，可最大限度地减轻另一工件外露表面上的压痕。同时大平面电极的的电流密度小、散热好，电极的磨损要比点焊小得多，因而大大降低了电极的保养和维修费用。

5）与点焊相比，工件表面的油、锈、氧化皮、镀层和其他涂层对凸焊的影响较小，但干净的表面仍能获得较稳定的质量。

凸焊的缺点：

需要冲制凸焊的附加工序；电极比较复杂；由于一次要焊多个焊点，需要使用高电极压力、高机械精度的大功率焊机。

凸焊类型实例

ａ)多点凸焊ｂ)环焊ｃ)T形焊ｄ)滚凸焊(制动蹄)ｅ)线材交叉焊凸焊结构实例凸焊过程电极压力、电极位移、电流随时间变化一、凸焊焊接循环一、凸焊焊接循环凸焊接头形成过程

ａ)凸焊循环ｂ)接头形成过程分解1、预压阶段压溃凸点，使焊接区的导电通路面积（凸点高度下降>0.5h）；破坏贴合面的氧化膜。需缓慢施压。2、通电加热阶段凸点压溃形成熔核3、维持阶段4、休止阶段二、凸焊的工艺特点

（1）凸焊是点焊的一种变形，通常是在两板件之一上冲出凸点，然后进行焊接。由于电流集中，克服了点焊时熔核偏移的缺点，因而凸焊时工件的厚度比可以超过6:1。（2）凸焊时，电极必须随着凸点的被压馈而迅速下降，否则会因失压而产生飞溅，所以应采用电极随动性好的凸焊机。（3）在实际焊接时，由于凸点高度不一致，上下电极平行度差，一点固定一点移动要比两点同时移动的情况多。（4）多点凸焊时，为克服各凸点间的压力不均衡，可以采用附加预热脉冲或采用可转动的电极头的办法。（5）多点凸焊时，如果焊接条件不适当，会引起凸点移位现象，并导致接头强度降低。实验证明，移位是由电流通过时的电磁力引起的。防止凸点移位措施：A、在保证正常熔核的条件下，选用较大的电极压力，较小的焊接电流；B、尽可能地提高加压系统的随动性。如减小加压系统可动部分的质量，以及在导向部分采用滚动摩擦。

两点凸焊时的移位示意图

ａ)电磁力F方向ｂ)撕开后的凸点

凸点形状有圆球型和圆锥型两种。圆锥型可提高凸点刚度，在电极压力较高时不致于过早压溃；也可以减少因电流密度过大而产生飞溅。通常多采用圆球型凸点。为了防止挤出金属残留在凸点周围而形成板间间隙，有时也采用带环形溢出槽的凸点。多点凸焊时，凸点高度不一致将引起各点电流的不平衡，使接头强度不稳定。因此凸点高度误差应不超过±0.12mm。如采用预热电流，则误差可以增大。

凸点也可以做成长形的（近似椭圆形），以增加熔核尺寸，提高焊点强度，此时凸点与平板将为线接触。三、凸点设计凸点形状

ａ)圆球形ｂ)圆锥形

ｃ)带环形溢出槽形带凸点的螺母

ａ)带圆凸点ｂ)带弧形凸点

1、电极压力

凸焊的电极压力取决于被焊金属的性能，凸点的尺寸和一次焊成的凸点数量等。电极压力应足以在凸点达到焊接温度时将其完全压馈，并使两工件紧密贴合。电极压力过大会过早地压馈凸点，失去凸焊的作用，同时因电流密度减小而降低接头强度。压力过小又会引起严重飞溅。2、焊接时间

对于给定的工件材料和厚度，焊接时间由焊接电流和凸点刚度决定。在凸焊低碳钢和低合金钢时，与电极压力和焊接电流相比，焊接时间是次要的。一般在确定合适的电极压力和焊接电流后，再调节焊接时间，以获得满意的焊点。如想缩短焊接时间，就要相应增大焊接电流，但过份增大焊接电流可能引起金属过热和飞溅，通常凸焊的焊接时间比点焊长，而电流比点焊小。

四、凸焊的工艺参数凸焊接头拉剪载荷与电极压力关系3、焊接电流

凸焊的每一焊点所需电流比点焊同样一个焊点时小，被焊金属的性能和厚度是选择焊接电流的主要依据。但在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点溶化，推荐的电流应该是在采用合适的电极压力下不至于挤出过多金属的最大电流。对于一定凸点尺寸，挤出的金属量随电流的增加而增加。采用递增的调幅电流可以减小挤出金属。

多点凸焊时，总的焊接电流大约为每个凸点所需电流乘以凸点数。但考虑到凸点的公差、工件形状、焊机次级回路的阻抗等因素，需根据实际情况做调整。

凸焊时还应做到被焊两板间的热平衡，否则，在平板未达到焊接温度以前便已溶化，因此焊接同种金属时，应将凸点冲在较厚的工件上，焊接异种金属时，应将凸点冲在电导率较高的工件上。但当在厚板上冲出凸点有困难时，也可在薄板上冲凸点。

电极材料也影响两工件上的热平衡，在焊接厚度小于0.5mm的薄板时，为了减少平板一侧的散热，常用钨-铜烧结材料或钨做电极的嵌块。下表推荐的是低碳钢薄板的凸焊参数，凸点形状为半球状或圆锥状。表中A类参数用于单个凸点或是凸点间距较表中数值大1.5～2倍的情况；B类参数用于2个凸点的情况；C类参数用于多个凸点，且点距较小的情况。在表中，电极压力及焊接电流两项参数指的都是每个凸点的数值。

五、常用金属的凸焊1、低碳钢的凸焊待焊的上、下两板厚度可以不相同，但厚板不得超过薄板的3倍。不同板厚的板材凸焊时，凸点应尽可能地加工在较厚的一块板材上，以减少熔核偏移；而参数应按较薄的一面选取，以免喷浅。表2中列出了正常凸点和小尺寸凸点的两种参数。正常凸点通常用单点凸焊，以达到较高的焊点强度；缩小凸点则常用于多点凸焊。为了减小由于凸点加工不均匀而引起的焊接电流和压力分配的不均匀，并减少喷溅，焊接电流应递增。另外，与厚板的点焊一样，为了防止熔核内产生缩孔等缺陷，还需加大锻压力。

低碳钢十字形凸焊是利用线材、棒料或管子外圆的交叉相接时形成的凸点状态，形成局部的电流集中，成为一种理想的凸焊。为防止焊件（特别是细线材）被压扁而造成强度降低，电极端面应开出V形或U形槽。表4是低碳钢丝交叉接头凸焊的焊接参数。

低碳钢管子十字形凸焊时，可采用不同直径的管子，但壁厚必须一致。与钢丝交叉接头相类似，较大的压下量导致较大的接头强度（这里以扭矩表示）。例如，Φ22mm×1.5mm的管子焊接时，当压下量为5%时，接头的扭矩为1500N·m；压下量为15%，接头的扭矩高达2500N·m。表5是管子十字形凸焊的焊接参数2、镀层钢板的凸焊

由于凸焊时凸点的存在和采用平面电极，故镀锌钢的凸焊要比它点焊时所遇到的困难小得多。因为凸点能够使电流密度更为集中，即使接触面上的锌层局部熔化而蔓延开来，也不会使电流降低过多。其次，因为采用大尺寸的平板电极，不论是锌层的粘着，还是电极本身的变形都极小，所以焊接接头的强度不会随着焊点的增加而降低。与无镀层的钢板凸焊相比，镀锌钢板所用的焊接电流要大，且应随着镀层厚度的增大而增加。3、不锈钢和高温合金的凸焊

不锈钢凸焊时，必须注意熔核的位移现象。位移产生原因：多凸点之间通过电流时同方向电流相吸。位移现象影响：导致熔核强度的降低。克服措施：凸点间距不宜过小，并应采用较高的电极压力。但要避免过高的电极压力，以免压坏凸点。下表为不锈钢的凸点尺寸及凸焊焊接参数。与低碳钢钢丝的交叉凸焊一样，镍和耐热合金线丝的交叉凸焊也被广泛采用。镍和耐热合金的凸焊焊接参数如下表。耐热合金与低碳钢的线材交叉焊相比，要使用较高的电极压力。缝焊机油箱缝焊加工5、缝焊缝焊

搭接或对接接头，适用于密封性要求高的板金件，厚度在0.1-2.5mm，主要用于低压容器，如汽车、摩托车的油箱、气体静化器等的焊接1、缝焊的特点1)缝焊与点焊一样是热—机械（力）联合作用的焊接过程。其机械（力）的作用在焊接过程中是不充分的（步进缝焊除外），焊接速度越快表现越明显。2)缝焊焊缝是由相互搭接一部分的焊点所组成，因此焊接时的分流要比点焊严重的多，这给高电导率铝合金及镁合金的厚板焊接带来困难。3)滚轮电极表面易发生粘损而使焊缝表面质量变坏，因此对电极的修整是一个特别值得注意的问题。4)由于缝焊焊缝的截面积通常是母材纵截面积的2倍以上（板越薄这个比率越大），破坏必然发生在母材热影响区。因此，对缝焊结构很少强调接头强度，主要要求其具有良好的密封性和耐蚀性。2、缝焊的分类（1）根据滚轮电极旋转（焊件移动）与焊接电流通过（通电）的机—电配合方式：A、连续缝焊B、断续缝焊C、步进缝焊2、缝焊的分类

根据滚轮电极旋转（焊件移动）与焊接电流通过（通电）的机—电配合方式：按接头形式，可分为搭接缝焊、压平缝焊、圆周缝焊、垫箔对接缝焊、铜线缝焊等。各种缝焊方法

ａ)压平缝焊ｂ)单面单缝缝焊ｃ)单面双缝缝焊ｄ)双面双缝缝焊

ｅ)小直径圆周缝焊(1—导电母线2—杯形电极)ｆ)垫箔对接缝焊(1—箔带2—导向嘴)

ｇ)铜线缝焊(1—圆铜线2—扁铜线)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。缝焊质量要求：3、缝焊接头形成过程

（断续）缝焊时，每一焊点同样要经过预压、通电加热和冷却结晶三个阶段。但由于缝焊时滚轮电极与焊件间相对位置的迅速变化，使此三阶段不像点焊时区分的那样明显。1)在滚轮电极直接压紧下，正被通电加热的金属，系处于“通电加热阶段”。2)即将进入滚轮电极下面的邻近金属，受到一定的预热和滚轮电极部分压力作用，系处在“预压阶段”。3)刚从滚轮电极下面出来的邻近金属，一方面开始冷却，同时尚受到滚轮电极部分压力作用，系处在“冷却结晶阶段”。因此，正处于滚轮电极下的焊接区和邻近它的两边金属材料，在同一时刻将分别处于不同阶段。而对于焊缝上的任一焊点来说，从滚轮下通过的过程也就是经历“预压—通电加热—冷却结晶”三阶段的过程。由于该过程是在动态下进行的，预压和冷却结晶阶段时的压力作用不够充分，应使缝焊接头质量一般比点焊时差，易出现裂纹、缩孔等缺陷。4、缝焊工艺特点

由于通常缝焊接头是在动态过程中（即滚轮电极旋转）形成的，往往表现出压力作用不充分和表面温度比点焊高及表面粘附严重等。因此，应注意：1)焊前焊件表面必须认真全部或局部（沿焊缝宽约20mm）清理；滚轮电极必须经常修整，在某些镀层板密封焊缝的焊接中，应使用专设的修整刀。2)不等厚度和不同材料缝焊时，可采用与点焊类似的工艺措施，改善熔核偏移。3)缝焊前必须采用点焊定位，定位点间距为75～150mm，并注意点固焊的位置和表面质量；环形焊件点固后的间隙应沿圆周均布并不得过大。4)长缝焊接时要注意分段调节焊接参数和焊序（例如从中间向两端施焊），这主要指有磁性的焊件在工频交流焊机上施焊。5、缝焊接头设计容器类缝焊结构选择：缝焊焊缝代号：薄壁容器缝焊结构形式6、缝焊焊接参数1、焊接电流I由于分流，焊接电流I应比点焊时增加20％～60％；随着焊接电流的增大，焊透率及重叠量增加；

I过大，可能产生过深的压痕和烧穿，使接头质量反而降低。

焊接电流对焊透率和重叠量的影响

1—焊透率2—重叠量(10钢、δ＝２ｍｍ、

ｔ＝６ｃｙｃ、t0＝５ｃｙｃ、Fw＝６６７２Ｎ、ｖ＝1.4ｍ／ｍｉｎ)2、电流脉冲时间t和脉冲间隔时间t0缝焊时，可通过电流脉冲时间t来控制熔核尺寸，调整脉冲间隔时间t0来控制熔核的重叠量；在用较低焊速缝焊时，t/t0＝1.25～2可获良好结果。而随着焊速增大将引起点距加大、重叠量降低，为保证焊缝的密封性，必将提高t/t0≈3或更高；随着脉冲间隔时间t0的增加，焊透率及重叠量均下降；脉冲间隔时间对焊透率和

重叠量的影响

1—焊透率2—重叠量(10钢、

δ＝２ｍｍ、Ｉ＝１８９５０Ａ、ｔ＝6ｃｙｃ、

Fw＝6672N、ｖ＝1.4ｍ／ｍｉｎ)3、电极压力Fw电极压力Fw应比点焊时增加20％～50％，具体数值视材料的高温塑性而定；在焊接电流较小时，随着电极压力的增大，熔核宽度显著增加、重叠量下降，焊缝密封性不好；在焊接电流较大时，电极压力在较宽广的范围内变化，其熔核宽度、焊透率变化较小；焊接电流更大时，电极压力发生很大的变化，熔核宽、焊透率均波动很小；电极压力对焊透率的影响较小。电极压力对焊透率和熔核宽度的影响

ａ)对熔核宽度的影响ｂ)对焊透率的影响

１—16100A2—18950A３—22050A(10钢、δ＝２ｍｍ、ｔ＝６ｃｙｃ、t0＝5ｃｙｃ、ｖ＝1.4ｍ／ｍｉｎ)4、焊接速度v随着焊接速度υ的增大，接头强度降低，当所用焊接电流较小时，下降的趋势更严重；为提高v而用高焊接电流，将很快出现焊件表面过烧和电极粘损现象；焊接速度对缝焊接头强度的影响

1—23750A

2—25200A

3—26800A

(10钢、

δ＝２ｍｍ、ｔ＝２ｃｙｃ、t0＝１ｃｙｃ、Fw＝６６７２Ｎ