点焊焊接作业指导书.docx
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点焊焊接作业指导书
点焊焊接作业指导书
编号：
WHJX/ZD02-04
编制：
技术科
审核：
王煜梅
批准：
徐公明
实施日期:
2013.11.20
诸城市五环机械有限公司
点焊焊接工艺规范
二.点焊机设备及技术参数2
四.零部件表面清理8
五.电极的选择与修磨、更换9
六.点焊的缺陷及排除方法13
一.点焊工艺原理
电阻点焊是将焊件装配成搭接接头并压紧两点极之间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的焊接方法。
特点：
工件表面只有在接触点附近被熔化，加压后形成焊点。
电阻点焊示意图如下：
点焊机系采用双面双点过流焊接的原理，工作时两个电极加压工件使两层金属在两电极的压力下形成一定的接触电阻，而焊接电流从一电极流经另一电极时在两接触电阻点形成瞬间的热熔接，且焊接电流瞬间从另一电极沿两工件流至此电极形成回路，不伤及被焊工件的内部结构。
点焊的工艺过程为开通冷却水;将焊件表面清理干净，装配准确后，送入上、下电极之间，施加压力，使其接触良好；通电使两工件接触表面受热，局部熔化，形成熔核；断电后保持压力，使熔核在压力下冷却凝固形成焊点；去除压力，取出工件。
焊接电流、电极压力、通电时间及电极工作表面尺寸等点焊工艺参数对焊接质量有重大影响。
点焊是焊件装配接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。
点焊多用于薄板的连接，如飞机蒙皮、航空发动机的火烟筒、汽车驾驶室外壳等。
点焊机焊接变压器是点焊电器，它的次级只有一圈回路。
上、下电极与电极臂既用于传导焊接电流，又用于传递动力。
冷却水路通过变压器、电极等部分，焊接时应先通冷却水，然后接通电源开关。
电极的质量直接影响焊接过程、焊接质量和生产率。
电极材料常用紫铜、镉青铜、铬青铜等制成；电极的形状多种多样，主要根据焊件形状确定。
安装电极时，要注意上、下电极表面保持平行；电极平面要保持清洁，常用砂布或锉刀修整。
焊接循环点焊的焊接循环由四个基本阶段（点焊过程）：
（1）预压阶段——电极下降到电流接通阶段，确保电极压紧工件，使工件间有适当压力。
（2）焊接时间——焊接电流通过工件，产热形成熔核。
（3）维持时间——切断焊接电流，电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。
（4）休止时间——电极开始提起到电极再次开始下降，开始下一个焊接循环。
为了改善焊接接头的性能，有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环：
（1）加大预压力以消除厚工件之间的间隙，使之紧密贴合。
（2）用预热脉冲提高金属的塑性，使工件易于紧密贴合、防止飞溅。
二.点焊机设备及技术参数
点焊机可以分为以下两类：
固定式点焊机和悬挂式点焊机。
图2-1悬挂式点焊机图2-2固定式点焊机
选取点焊机时，需要确定基本的型号及技术参数。
固定式点焊机、悬挂式点焊机的型号及技术参数具体见表。
表2-1固定式点焊机的型号及技术参数
型号
技术数据
DN-5-2
DN-10
DN-16
DN-25
DN-80
DN-100
额定容量（kVA）
5
10
16
25
80
100
一次电压（V）
220/380
380
220/380
380
380
380
二次电压（V）
1.09-1.74
1.6-3.2
1.76-3.52
2.09-4.18
3.46-6.91
4.05-8.14
次级电压调节级数
6
8
8
8
8
16
额定负载持续率（%）
20
50
50
50
50
50
电极
最大压力（N）
700
——
1500
6000
8000
14000
工作行程（mm）
15
15
20
30
20
20
电极臂间距（mm）
105
100
150
125
——
——
电极臂有效伸长（mm）
220
300
250
500
500，800，1000
500
上电极辅助行程（mm）
15
20
20
20-50
20
60
冷却水消耗量（L/h）
30
30
120
600
732
810
压缩空气
——
——
——
0.55MPa
600L/h
0.5MPa
550L/h
0.55MPa
810L/h
焊件厚度（mm）
1+1
2+2
3+3
1.5+1.5
3+3
——
生产率（点/h）
900
——
60
4800
质量（kg）
80
23
240
600
——
1950
外形尺寸：
长X宽X高（mm）
800X450X600
870X280X1080
1015X510X1090
1374X490X1530
2040X530X1885
1300X570X1950
用途
点焊低碳钢薄板和钢丝
——
点焊钢筋网及尺寸较大的低碳钢板
大量或成批生产中点焊低碳钢零件
表2-2悬挂式点焊机的型号及技术参数
型号
DN4-25-1
DN5-75
DN5-150-2
DN5-200-1
额定容量（kVA）
25
75
150
200
一次电压（V）
380
380
380
380
二次电压（V）
串联
3.14
9.5-19
12.6-20.8
14.5-22.8
并联
4.75-9.5
6.3-10.4
二次电压调节级数
——
2X8
2X6
6
额定负载持续率（%）
20
20
20
20
电极最大压力（N）
长焊钳
3000
2000
4000
7200
短焊钳
9000
电极工作行程（mm）
长焊钳
20
30
20
60
短焊钳
10
电极臂间距（mm）
长焊钳
100
94
45、35、90
175
短焊钳
62
电极臂有效伸长（mm）
长焊钳
170
125
45、90、160
425
短焊钳
164
冷却水消耗量（L/h）
600
600
720
800
压缩空气
压力（Mpa）
0.5
0.5
0.55
0.5
消耗量（m3/h）
——
13.5
22
10
钢焊件厚度（mm）
1.5+1.5
1.5+1.5
1.5+1.5
（1.5+1.5）—（2.5+2.5）
质量（kg）
25（焊钳）
370
370
350
外形尺寸：
长X宽X高（mm）
615X330X280
850X455X770
850X455X770
652X695X732
配用控制箱型号
KD2-600
KD3-600-2
KD3-600-1
KD7-500
用途
固定式点焊机不变进行工作的大型低碳钢构件点焊
固定式点焊机不变进行工作的大型低碳钢构件点焊或建筑工地上点焊
选取点焊机之后还要选定合适的电极。
不同形状的电极适合不同的点焊位置，电极的分类特点如下：
分类
特点
按电极工作表面形状分为：
平面电极、球面电极
（1）平面电极：
用于结构钢的电阻点焊。
工作部分的圆锥角为15-30度。
（2）球面电极：
用于轻合金的电阻点焊。
它的优点是易散热、易使核心压固，并且当电极少有倾斜时，不会影响电流和电压的均衡分布，不致引起内部和表面的飞溅。
按电极结构形式分为：
直电极、特殊电极
（1）直电极：
加压时稳定，通用性好。
（2）特殊电极：
用于直电极难以工作的场合，根据焊件的形状、开敞性等因素设计特殊电极。
注：
①电极直接影响到电阻点焊的质量；
②电阻点焊电极多采用锥体配合，锥度为1:
5和1:
10
图2-3平面电极倾斜的影响图2-4特殊电极
三.点焊工艺参数
1、点焊接头形式与焊点分布
常见的点焊接头形式为搭接，如图3-1所示
图3-1点焊接头形式
（a）搭接接头（b）折边接头e-点距b-边距
焊点位置要便于施焊。
刚度较小的地方焊接工艺性较好，宜作为施焊点，如图3-2所示。
图3-2焊点位置分布
（a）工艺性好（b）工艺性较好（c）工艺性差
2、点焊接头的搭接宽度
点焊时，首先要保证两钣相互搭接的宽度符合表的要求
表3-1点焊接头的搭接宽度（mm）
最薄零部件厚度
单排焊点
双排焊点
结构钢
耐热钢及其合金
结构钢（mm）
耐热钢及其合金
0.5
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
8
9
10
11
12
14
15
18
20
22
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
16
18
20
22
24
28
32
36
40
42
14
16
18
20
22
26
30
34
38
40
3、焊点间距
双层搭接点焊的焊点间距，见表3-2
表3-2双层搭接的焊点距（mm）
最薄零部件厚度
焊点距
结构钢
耐热钢及其合金
0.5
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
10
12
12
14
14
16
18
20
22
24
8
10
10
12
12
14
16
18
20
22
4、点焊焊接参数
点焊焊接参数选择通常是根据工件的材料与厚度，参考该种材料的焊接条件选取。
首先确定电极的端面形状和尺寸，其次初步选定电极压力、预压时间、焊接时间和维持时间，然后从较小的电流开始焊试片，逐步增大电流至产生喷溅，再将电流适当减少至无喷溅，检测单点的抗拉和抗剪强度、熔核直径和熔核深度是否满足要求，适当调整电流或焊接时间直至满足要求。
试焊完全合格后转批量生产。
具体焊接条件见下表：
板厚/mm
截锥形电极尺寸
A级
B级
C级
d/mm
D/mm
焊接时间/周
电极压力/kN
焊接电流/kA
焊接时间/周
电极压力/kN
焊接电流/kA
焊接时间/周
电极压力/kN
焊接电流/kA
0.5
3.5
12
5
1.32
6.0
9
0.88
5.0
20
0.44
0.39
0.8
4.5
12
7
1.72
8.0
13
1.18
6.4
25
0.69
0.50
1.0
5.0
12
8
2.16
9.0
17
1.47
7.2
30
0.83
0.56
1.2
5.5
12
10
2.70
10.0
19
1.72
8.0
33
0.98
0.61
1.6
6.3
12
13
3.63
11.6
25
2.26
9.2
43
1.32
0.71
2.0
7.0
16
17
4.71
13.2
30
2.94
10.4
48
1.72
0.80
2.8
8.5
16
24
6.87
16.0
43
4.22
12.4
60
2.26
0.95
3.2
9.0
16
27
8.04
17.4
50
4.71
13.2
65
2.80
10.2
4.0
10.0
20
42
10.2
19.8
75
5.98
15.0
129
3.53
11.3
5.0
11.2
20
58
13.5
22.4
100
7.65
16.8
175
4.32
12.7
注：
（1）单向交流电源，50HZ。
（2）当焊机容量足够大时应选用A级条件，容量不足时选用B级或C级条件。
（3）在没有特殊要求的条件下，其他的参数固定不变；预热时间：
5周；维持时间：
5周；休止时间：
2周；电流回路数：
1；电压匝数比：
60-90。
周是周期的意思，点焊的焊接时间就是电极通电时间，时间的单位有以秒记的，也有以周期记的。
中国大陆的电源频率是50HZ/S，1HZ就是一周期，也就是1/50秒。
（4）以试片选择焊接参数时，要充分考虑式样和工件在分流、铁磁性物质影响，以及装配间隙方面的差异，并适当加以调整。
5、点焊焊点的规范（见图3-3）
点焊焊点的压痕深度不超过板材实际厚度的20%。
图3-3低倍磨片上的熔核尺寸
注：
（1）对于不同厚度的零件点焊时，规范参数可先按薄件选取，再按板件厚度的平均值通过试片剥离实验修正。
通常选用规范：
大电流、短时间来改善熔核状态。
（2）多层板焊接，按外层较薄零件厚度选取规范参数，再按板件厚度的平均值通过试片剥离实验修正。
当一台焊机既焊双层板又焊多层板时，优先选用能够兼顾两种情况的规范参数，当不能兼顾时，多层板焊接可采用二次点焊。
6、焊件装配与施焊
（1）装配间隙≤0.5-0.8mm，零部件表面平整，压紧状态贴合，无间隙；
（2）采用夹具将焊件夹牢；
（3）装配焊件夹紧后，先进行定位点焊。
定位焊点应选在难以变形的部位；
（4）如接头较长，应从中间向两端依次按设计的点距进行点焊。
（5）当定位焊接曲率有变化的工件时，首先对曲率最大（半径最小）部分进行定位点焊。
（6）对较大尺寸平面结构或特殊弯曲结构的定位点焊，要以中心分散到边缘对称点焊。
四.零部件表面清理
由于点焊属于高效率焊接工艺，焊件的批量大，工艺比较定型，设备一次调整完成后即可连续运行，为保证质量，对焊件必须进行严格清理。
清理方法分为机械清理和化学清理两种。
常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光，以及用纱布或钢丝刷等工具清理。
钢的供货状态有热轧和冷轧两种状态，热轧不酸洗，冷轧需要酸洗并脱脂。
热轧钢焊接时，必须喷砂、喷丸，或者用化学腐蚀的方法清除氧化皮。
有镀层的钢板，除了少数外，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。
带有磷酸盐涂层的钢板，其表面电阻会高到在低电机压力下，焊接电流无法通过的程度，只有采用较高的压力才能进行焊接。
焊接前清理类型
类型
主要的清理过程
（1）机械清理
用刮刀、锉刀、砂布、金属丝刷、砂轮和喷砂等方法清除焊接坡口及坡口附近表面的锈层、氧化膜层和表面防护层
（2）脱脂
用有机溶剂，如酒精、汽油、四氯化碳、三氯乙烯等擦洗焊件和焊丝，使之脱脂。
采用化学脱脂液脱脂效果更好。
化学脱脂液的溶液组成NaOH:
90g/L、Na2CO3：
20g/L
（3）化学清洗
点焊清洗溶液组成见下表
化学清理腐蚀液成分及工艺
焊件
溶液成分及温度
中和溶液
冷轧低合金钢
（除油用）
工业用磷酸三纳Na3PO450KG/m3
煅烧苏打Na2CO325g/m3
苛性钠NaOH40kg/m3
温度60-70℃
先在70-80℃热水，后在冷水中冲净
冷轧低合金钢
（酸洗用）
硫酸H2SO40.11m3
氯化钠NaCL10kg
KCL填充剂1kg
温度50-60℃
常温下在50-70kg/m3氢氧化钠或氢氧化钾溶液中中和
热轧低合金钢、耐热钢
（酸洗用）
硫酸H2SO40.085m3
盐酸HCL0.215m3
硝酸HNO30.01m3
温度50-60℃
先在60-70℃质量分数为10%的Na2CO3溶液，后在冷水中冲净
五.电极的选择与修磨、更换
1、定义：
（1）电极修整：
电极尖端形状与焊接质量有密切的关系，电极端面直径增大，电流密度就会降低；电极端面直径减少，电流密度就会增大，因此，把电极端面直径维持在一定范围内能稳定焊接质量，由于连续焊接，电极顶端磨损，把磨损了的电极顶端复原成一定形状的作业，就称之为电极修整。
（2）电极更换：
电极因焊接磨损，经过反复修整，逐渐被消耗，电极损耗到一定程度，电极的强度就不能承受焊枪的压力，电极端面产生凹陷、裂纹等，造成焊接不良、电极修磨困难。
为防止这些情况发生，设定电极的使用限度，对超出使用限度的电极进行更换，关于电极使用限度，优先考虑的是保证焊接质量，但从降低电极消耗量的角度来看，也有必要考虑将电极在可能的限度内尽量用完。
2、电极的修磨
（1）电极的顶端标准
使用电极铣刀（手动）或平锉（十字纹）对电极进行整形，特殊电极在该使用工序上应明确顶端直径、形状标准（表5-1）。
表5-1电极顶端直径标准
电极种类
形状
焊接板厚
修整所要求直径
正常使用直径范围
标准电极
平面电极
0.8~1.2
1.2~1.5
1.5~2.0
Φ5.0~Φ6.5
Φ6.0~Φ7.0
Φ6.5~Φ8.5
Φ4.5~Φ7.5
Φ5.0~Φ8.0
Φ5.5~Φ9.5
锥形电极
球面电极
帽状电极
（2）电极端面的磨削
电极端面的修整，不仅是为确保电极端面的直径，而且是为清理电极端面上脏物、污物。
（焊接高强度钢、GA、GI等电镀钢材或铝材时，在电极端面，Cu—Zn等合金层、树脂层的生成、附着，对焊接质量有着深刻的影响。
）
（3）具体修整要领
步骤一：
打开焊钳行程开关，张大焊钳开口，关闭焊钳
气动开关。
（握住焊钳开关，确认焊钳不动作）图5-1
步骤二：
用锉刀沿电极顶端周边（图5-1）对电极进行整
形，电极端面直径要求修整到标准直径范围内。
步骤三：
对于C型焊钳，如图5-2将锉刀放入上下电极之间，垂直于气缸运动的轴心线做往复磨削运动，清除电极顶端合金层，确保电极顶端直径。
图5-2
对于X型焊钳，如图5-3将锉刀放入上、下电极之间，面向焊钳运动的支点，使锉刀做前后磨削运动，清除电极顶端合金层，确保电极端面直径。
（4）修磨工具
支点
对于球面电极，可先使用电极铣刀磨削，除去电极端面的合金层，然后再用锉刀修整，所使用的电极铣刀必须与所修整电极的直径相对应。
图5-3
因此，必须明确每个工位所使用的每一把焊钳的电极修磨工具。
（5）电极修整频次设定
设定电极的修整频度，是以电极修整前最严重的磨损状态来确认，此处要充分确认焊接是否有质量问题，如果质量不稳定，应先把焊接条件适当修正，焊接质量仍然不稳定，那么就需要提高电极修整频度；相反，根据实际焊接情况，某些焊钳以规定的频度修整电极，电极在修整前磨损较少，为把管理工时控制到最小，需要降低焊点修整频度，增加每两次电极修整间的焊接点数，此时也要通过确认降低修磨频度对焊点质量的影响，以及焊点质量是否稳定，来判定电极修整频次可否变更。
每把焊钳在两次电极修磨之间的焊接点数由于电极形状、电极材料的偏差、设定的焊接条件的不同、所焊接的板材的差别、不同板厚、板材的配合、有无分流等，对焊接点数都能产生微妙的变化，不能一概而论。
但在对电极修整频率确定以前，可参考以标准电极、标准条件焊接确定的电极修整频率（表5-2），作为目标的设定值，但最终决定修整频度时，还得以实际工作的质量结果来判定。
表5-2电极修整频率表
焊接材料
标准电极在设定焊接条件下的焊接情况
标准电极以外的焊接情况
薄板标准电极
厚板标准电极
包含高强度板材
200点
200点
150点
包含镀锌钢板
100~150点
150点
100点
普通低碳钢钢板
250点
300点
200点
（6）电极修整的主要事项
①对电极修磨时，需针对表5-3中各个项目进行逐一确认。
②电极修磨、整形要求至少1次/班。
表5-3电极修整确认要领
序号
确认项目
确认内容
备注
1
使用工具
使用电极铣刀修磨电极时，铣刀切削要满足电极顶端的形状；
对每把焊钳要明确使用何种电极修整工具
2
电极端面直径
按制定的基准进行修整；
1．用检具进行确认
例：
标准电极
在平板上开圆孔
能卡住，合格卡不住，不合格
2．用刻度尺测量确认
注：
为提高对电极端面直径的管理水平及增强可操作性，最好采用检具进行确认。
3
电极顶端的偏芯
焊钳加压，上、下电极无偏芯
△X<1.0mm即偏芯控制在1.0mm以内。
4
电极端面的重合
焊钳加压，上、下电极接触面无倾斜或一端接触，应是表面接触；
△Y<0.5mm，在一端接触的情况下，另一端间隙应控制在0.5mm以内。
5
电极端面表面状态
电极端面应无针孔、凹陷、裂纹、变形、毛刺、合金层等赃污；
通过修整不可修正时更换
6
电极的磨损状态
未达到“4.2.2”所设定的电极使用极限
达到使用限度时更换
3、电极的更换
（1）电极更换的条件
电极整形时及日常点检中，电极达到使用限度，或者由于熔敷、变形、过热等异常不能使用时，更换电极。
（2）电极使用限度的制定
①按电极形状规定使用限度见表5-4.
表5-4不同电极使用限度标准
电极简图
使用限度
理由
[标准电极]
a尺寸不能小于3mm（或b尺寸不能小于8mm）
如果电极压力超过4000N时，a尺寸不能小于5mm（或b尺寸不能小于10mm）
当a尺寸过小时，电极不能承受焊钳压力，在电极顶端发生凹陷、裂纹等造成焊接不良
[长柄大刀型电极]
c尺寸不能小于1.0mm，或者当电极顶端直径不能保证时
如果电极主体与板件发生接触，就会造成分流，此电极就必须进行更换
当电极顶端与板件接触面增大、偏芯，导致焊接不良，此时就必须更换电极
[螺旋电极]
当电极顶端直径尺寸（d）不能保证时
注：
与上述不同的电极，电极的壁厚不能小于3mm。
②因实际作业情况或焊钳形状所确定的电极使用限度
对于电极的使用限度需考虑电极的使用功能和焊接部位的条件（电极的长度变化是否会导致焊钳与板材边缘干涉而产生分流，或致使加压不足），在这种情况下，要针对不同的工序制定不同的电极使用极限（图5-4）。
图5-4
③电极更换的确认方法
依照表5-4电极使用限度标准，通过图5-5中某一种方法来确定。
图5-5
六.点焊的缺陷及排除方法
点焊过程如果不按照工艺要求进行，就容易形成各种各样的焊接缺陷，如何对缺陷进行有效的排除。
1、电阻点焊外部缺陷产生原因及排除方法
缺陷名称
特征
产生原因
检验方法
排除方法
压痕尺寸形状不正确
焊点压痕的尺寸过大或过小，不圆。
1.电极工作面形状不正或磨损不均匀；2.焊接时焊件与电极倾斜；3.焊缝速度太快。
目视检验
压痕过小的焊点可以重新点焊
压痕过深及过热
1.焊点的压痕深度超过技术条件规定的数值；2.压痕周围金属的晶粒粗大。
1.电极压力过大；2.焊接电流太大；3.脉冲时间过长。
目视检验
过深压痕可用熔焊方法焊补
局部烧穿（表面飞溅）
焊点表面的金属发生熔化，形成凹穴、孔洞或金属飞溅。
1.焊件或电极表面不干净；2.电极压力不足；3.接触面形状不正确。
目视检验
表面凹穴、孔洞可用熔焊方法焊补、外部飞溅用机械方法清除
表面强烈氧化
焊点金属表面强烈氧化，有明显的氧化色。
1.焊件或电极表面不干净；2.电极压力太小；3.电流脉冲时间过长；4.焊接电流太大。
目视检验
裂纹
径向裂纹
裂纹处于焊点的直径方向
1.电流脉冲时间过短；2.电极压力太小；3.电极冷却不好；4.锻压力加得太迟。
目视检验
1.清除裂纹周
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