电阻焊点焊方法和工艺Word下载.docx
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在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片（厚度为0.2-0.3mm），以减少这一侧的散热。
点焊接头的设计
点焊通常采用搭接接头和折边接头（图11-9）接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。
在设计点焊结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便地抵达工件的焊接部位。
同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。
边距的最小值取决于被焊金属的种类，厚度和焊接条件。
对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时可取较小值。
搭接量是边距的两倍，推荐的最小搭接量见表11-2。
表11-2
接头的最小搭接量（mm）3
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
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
16
18
20
22
6
7
8
12
24
26
28
30
16
32
36
40
42
14
34
38
22
46
48
50
点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率，表面清洁度，以及熔核的直径有关。
表11-3为推荐的最小点距。
表11-3
焊点的最小点距（mm）3
点距
10
15
15
25
35
规定点距最小值主要是考虑分流影响，采用强条件和大的电极压力时，点距可以适当减小。
采用热膨胀监控或能够顺序改变各点电流的控制器时，以及能有效地补偿分流影响的其他装置时，点距可以不受限制。
装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的焊接压力降低。
间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，通常为0.1-2mm。
单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积，为了保证接头强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也应符合要求，焊透率的表达式为：
η=h/δ-c×
100%（参见图11-10）。
两板上的焊透率只允许介于20-80%之间。
镁合金的最大焊透率只允许至60%。
而钛合金则允许至90%。
焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的15%，如果两工件厚度比大于2:
1，或在不易接近的部位施焊，以及在工件一侧使用平头电极时，压痕深度可增大到20-25%。
图11-10示低倍磨片上的熔核尺寸。
点焊接头受垂直面板方向的拉伸载荷时的强度，为正拉强度。
由于在熔核周围两板间形成的尖角可引起应力集中，而使熔核的实际强度降低，因而点焊接头一般不这样加载。
通常以正拉强度和抗剪强度之比作为判断接头延性的指标，此比值越大，则接头的延性越好。
多个焊点形成的接头强度还取决于点距和焊点分布。
点距小时接头会因为分流而影响其强度，大的点距又会限制可安排的焊点数量。
因此，必须兼顾点距和焊点数量，才能获得最大的接头强度，多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。
常用金属的点焊
一、电阻焊前的工件清理
无论是点焊、缝焊或凸焊，在焊前必须进行工件表面清理，以保证接头质量稳定。
清理方法分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。
不同的金属和合金，需采用不同的清理方法。
简介如下：
铝及其合金对表面清理的要求十分严格，由于铝对氧的化学亲合力极强，刚清理过的表面上会很快被氧化，形成氧化铝薄膜。
因此清理后的表面在焊前允许保持的时间是严格限制的。
铝合金的氧化膜主要用以化学方法去除，在碱溶液中去油和冲洗后，将工件放进正磷酸溶液中腐蚀。
为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔隙，在腐蚀的同时进行纯化处理。
最常用的纯化剂是重铬酸钾和重铬酸纳（见表1）。
纯化处理后便不会在除氧化膜的同时，造成工件表面的过分腐蚀。
腐蚀后进行冲洗，然后在硝酸溶液中进行亮化处理，以后再次进行冲洗。
冲洗后在温度达75℃的干燥室中干燥，活用热空气吹干。
这样清理后的工件，可以在焊前保持72h。
铝合金也可用机械方法清理。
如用0-00号纱布，或用电动或风动的钢丝刷等。
但为防止损伤工件表面、钢丝直径不得超过0.2mm，钢丝长度不得短于40mm，刷子压紧于工件的力不得超过15-20N，而且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。
为了确保焊接质量的稳定性，目前国内各工厂多在化学清理后，在焊前再用钢丝刷清理工件搭接的内表面。
铝合金清理后必须测量放有两铝合金工件的两电极间总阻值R。
方法是使用类似于点焊机的专用装置，上面的一个电极对电极夹绝缘，在电极间压紧两个试件，这样测出的R值可以最客观地反映出表面清理的质量。
对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超过120微欧姆，刚清理后的R一般为40-50微欧，对于导电性更好的LF21、LF2铝合金以及烧结铝类的材料，R不得超过28-40微欧。
镁合金一般使用化学清理，经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。
这样处理后会在表面形成薄而致密的氧化膜，它具有稳定的电气性能，可以保持10昼夜或更长时间，性能仍几乎不变。
镁合金也可以用钢丝刷清理。
铜合金可以通过在硝酸及盐酸中处理，然后进行中和并清除焊接处残留物。
不锈钢、高温合金电阻焊时，保持工件表面的高度清洁十分重要，因为油、尘土、油漆的存在，能增加硫脆化的可能，从而使接头产生缺陷。
清理方法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。
对于特别重要的工件，有时用电解抛光，但这种方法复杂而且生产率低。
钛合金的氧化皮，可在盐酸、硝酸及磷酸钠的混合溶液中进行深度腐蚀加以去除。
也可以用钢丝刷或喷丸处理。
低碳钢和低合金钢在大气中的抗腐蚀能力较低。
因之，这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。
如果涂油表面未被车间的赃物或其它不良导电材料所污染，在电极的压力下，油膜很容易被挤开，不会影响接头质量。
钢的供货状态有：
热轧，不酸洗；
热轧，酸洗并涂油；
冷轧。
未酸洗的热轧钢焊接时，必须用喷砂、喷丸，或者用化学腐蚀的方法清除氧化皮，可在硫酸及盐酸溶液中，或者在以磷酸为主但含有硫脲的溶液中进行腐蚀，后一种成份可有效地同时进行涂油和腐蚀。
有镀层的钢板，除了少数例外，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地电极压力下，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。
二、镀锌钢板的点焊
镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板，前者的镀层比后者薄。
点焊镀锌钢板用的电极，推荐用2类电极合金。
相对点焊外观要求很高时，可以采用1类合金。
推荐使用锥形电极形状，锥角120度-140度。
使用焊钳时，推荐采用端面半径为25-50mm的球面电极。
为提高电极使用寿命，也可采用嵌有钨极电极头的复合电极，以2类电极合金制成的电极体，可以加强钨电极头的散热。
下表是日本焊接学会第3委员会推荐的镀锌钢板点焊的焊接条件
镀锌钢板点焊的焊接条件
镀层种类
电镀锌
热浸镀锌
镀层厚（um）
2-3
10-15
15-20
20-25
焊接条件
级别
板厚（mm）
1.6
电极压力（KN）
A
B
2.7
3.3
4.5
3.2
1.7
3.7
焊接时间（周）
电流（KA）
10.0
8.5
11.5
10.5
14.5
12.0
9.9
12.5
11.0
15.0
抗剪强度
4.6
4.4
6.7
6.5
5.0
4.8
9.0
8.7
13
三、低碳钢的点焊
低碳钢的含碳量低于0.25%。
其电阻率适中,需要的焊机功率不大；
塑性温度区宽，易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力；
碳与微量元素含量低，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。
这类钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。
钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。
下表为美国RWMA推荐的低碳钢点焊的焊接条件，可供参考：
低碳钢点焊的焊接条件
板厚
电极
最小点距
最小搭接距
最佳条件（A类）
中等条件（B类）
最大
d
最小D
电极压力
焊接时间
焊接电流
熔核直径
抗剪强度±
14%
17%
20%
（mm）
（kN）
（周）
（kA）
（KA）
（KN）
0.4
0.5
0.6
1.8
2.3
6.4
8.0
9.5
27
31
17
1.15
1.35
1.50
1.90
2.25
2.70
3.60
4.10
4.70
5.80
8.20
4
5
6
5.2
6.0
6.6
7.8
8.8
9.8
13.3
17.4
4.3
4.7
5.3
5.8
6.2
6.9
7.4
7.9
8.6
10.3
2.4
6.1
10.6
13.0
18.5
31.0
0.75
0.90
1.00
1.25
1.75
2.40
2.75
3.00
3.70
5.00
19
37
5.5
7.2
7.7
9.1
9.7
11.3
12.9
3.6
5.4
7.1
7.6
8.4
2.1
2.8
6.8
11.8
13.7
17.7
28.5
0.40
0.45
0.50
0.60
0.85
1.30
1.80
2.60
33
43
53
64
88
5.6
7.0
7.5
6.3
9.4
3.55
9.25
11.00
13.05
16.85
26.60
四、淬火钢的点焊
由于冷却速度极快，在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏体组织，在应力较大时会产生裂纹。
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方法，这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲，第二个为回火处理脉冲，使用这种方法时应注意两点：
（1）两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下；
（2）回火电流脉冲幅值要适当，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。
淬火钢的双脉冲点焊工艺参数实例，示于下表可供参考：
25CrMnSiA、30CrMnSiA钢双脉冲点焊的焊接条件
电极端面直径（mm）
电极压力（kN）
5-5.5
6-6.5
6.5-7
7-7.5
1-1.8
1.8-2.5
2-2.8
2.2-3.2
22-32
24-35
25-37
30-40
焊接电流（kA）
间隔时间（周）
回火时间（周）
回火电流（kA）
5-6.5
6-7.2
6.5-8
7-9
25-30
30-35
60-70
60-80
60-85
65-90
2.5-4.5
3-5
3.5-6
4-7
五、镀铝钢板的点焊
镀铝钢板分为两类，第一类以耐热为主，表面镀有一层厚20-25微米的Al-Si合金（含有Si6-8.5%），可耐640度高温。
第二类以耐腐蚀为主，为纯铝镀层，镀层厚为第一类的2-3倍。
点焊这两类镀锌钢板时都可以获得强度良好的焊点。
由于镀层的导电、导热性好，因此需要较大的焊接电流。
并应采用硬铜合金的球面电极。
下表为第一类镀铝钢板点焊的焊接条件。
对于第二类，由于镀层厚，应采用较大的电流和较低的电极压力。
耐热镀铝板点焊的焊接条件
电极球面半径（mm）
抗剪强度（kN）
1.4
14.0
1.9
4.2
六、不锈钢的点焊
不锈钢一般分为：
奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。
由于不锈钢的电阻率高、导热性差，因此与低碳钢相比，可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。
这类材料有较高的高温强度，必须采用较高的电极压力，以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。
不锈钢的热敏感性强，通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却，并且要准确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流，以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。
点焊不锈钢的电极推荐用2类或3类电极合金，以满足高电极压力的需要。
下表为不锈钢点焊焊接条件：
不锈钢点焊的焊接条件
0.3
5.5-6.5
7.5-8.0
9-10
0.8-1.2
1.5-2.0
2.4-3.6
3.6-4.2
4.0-4.5
5.0-5.6
7.5-8.5
8.5-10
10-12
3-4
5-7
6-8
9-12
11-13
12-16
13-17
3.5-4.5
5.8-6.5
6.0-7.0
6.5-8.0
8-10
8-11
七、铝合金的点焊
铝合金的应用十分广泛，分为冷作强化和热处理强化两大类。
铝合金点焊的焊接性较差，尤其是热处理强化的铝合金。
其原因及应采取的工艺措施如下：
（1）电导率和热导率较高
必须采用较大电流和较短时间，才能做到既有足够的热量形成熔核；
又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降低接头的抗腐蚀性。
（2）塑性温度范围窄、线膨胀系数大
必须采用较大的电极压力，电极随动性好，才能避免熔核凝固时，因过大的内容拉应力而引起的裂纹。
对裂纹倾向大的铝合金，如LF6、LY12、LC4等,还必须采用加大锻压力的方法，使熔核凝固时有足够的塑性变形、减少拉应力，以避免裂纹产生。
在弯电极难以承受大的定锻压力时，也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹。
对于大厚度的铝合金可以两种方法并用。
（3）表面易生成氧化膜
焊前必须严格清理，否则极易引起飞溅和熔核成形不良（撕开检查时，熔核形状不规则，凸台和孔不呈圆形），使焊点强度降低。
清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。
基于上述原因，点焊铝合金应选用具有下列特性的焊机：
1）能在短时间内提供大电流；
2）电流波形最好有缓升缓降的特点；
3）能精确控制工艺参数，且不受电网电压波动影响；
4）能提供价形和马鞍形电极压力；
5）机头的惯性和摩擦力小，电极随动性好。
当前国内使用的多为300-600kVA的直流脉冲、三相低频和次级整流焊机，个别的达到1000kVA，均具有上述特性。
也有采用单相交流焊机的，但仅限于不重要工件。
点焊铝合金的电极应采用1类电极合金，球形端面，以利于压固熔核和散热。
由于电流密度大和氧化膜的存在，铝合金点焊时，很容易产生电极粘着。
电极粘着不仅影响外观质量，还会因电流减小而降低接头强度。
为此需经常修整电极。
电极每修整依次后可焊工件的点数与焊接条件、被焊金属型号、清理情况、有无电流波形调制，电极材料及其冷却情况等因素有关。
通常点焊纯铝为5-10点，点焊LF6，LY12时为25-30点。
防透铝LF21强度低，延性后，有较好的焊接性，不产生裂纹，通常采用固定不变电极压力。
硬铝（如LY11、LY12），超硬铝（如LC4、LC5）强度高、延性差，极易产生裂纹
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