點(dian)焊(han)是指將焊(han)件裝配成(cheng)搭接(jie)接(jie)頭,并(bing)壓緊(jin)在兩電(dian)極之間,利用電(dian)阻熱(re)熔化母材金(jin)屬,形成(cheng)焊(han)點(dian)的電(dian)阻焊(han)方法,見圖6-21。
一、焊點形成(cheng)過程
焊點(dian)形(xing)成(cheng)過程是(shi)由預壓、通電加熱和冷卻(que)結晶三個(ge)連續階段(duan)所(suo)組成(cheng)。
1. 預壓階段
焊(han)件(jian)在(zai)點(dian)(dian)焊(han)機(ji)電極(ji)間頂先擠壓(ya),其作用是在(zai)焊(han)件(jian)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)處(chu)形(xing)成(cheng)緊密(mi)的(de)(de)(de)接(jie)觸點(dian)(dian),為此(ci),電極(ji)壓(ya)力在(zai)焊(han)接(jie)電流接(jie)通前即應達到滿值(zhi)。如(ru)果在(zai)通電加(jia)熱(re)時的(de)(de)(de)電極(ji)壓(ya)力不夠大(da),則接(jie)觸電阻很大(da),接(jie)觸點(dian)(dian)處(chu)的(de)(de)(de)金屬很快熔化,以(yi)火花形(xing)式(shi)飛濺(jian)出來,產生所謂初(chu)期飛濺(jian)。這時工件(jian)可能被燒穿,電極(ji)可能被燒壞(huai)。
2. 通(tong)電加(jia)熱(re)階段(duan)
被擠(ji)壓在(zai)電極(ji)之間的焊(han)件,靠電流通過(guo)接觸電阻及工件本(ben)身電阻所(suo)產生的熱(re)(re)量加(jia)熱(re)(re)。這時,在(zai)熱(re)(re)和機械(力(li))作(zuo)用下形(xing)成(cheng)塑性(xing)(xing)環(huan)、熔(rong)核(he),并隨著通電加(jia)熱(re)(re)的進行而長大(da),直到(dao)獲得需(xu)要的熔(rong)核(he)尺寸。在(zai)焊(han)點(dian)核(he)心內(nei)的熔(rong)化金(jin)屬(shu)(shu)(shu)被塑性(xing)(xing)環(huan)包圍,如果這個環(huan)不夠緊,部分液態金(jin)屬(shu)(shu)(shu)就會溢(yi)出,形(xing)成(cheng)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)飛(fei)濺(jian)。
3. 冷卻結晶階段
該階段又稱鍛壓(ya)階段。當熔(rong)核(he)達到合格的形狀(zhuang)與尺寸后,切斷焊接(jie)電(dian)流(liu),液(ye)態(tai)熔(rong)核(he)在(zai)電(dian)極(ji)壓(ya)力作用下冷卻結晶(jing)。熔(rong)核(he)結晶(jing)是在(zai)封(feng)閉的金(jin)屬(shu)模內(nei)進行(xing)的,結晶(jing)時不能自由(you)收縮,用電(dian)極(ji)擠壓(ya)就(jiu)可使(shi)正在(zai)結晶(jing)的金(jin)屬(shu)變(bian)得致(zhi)密,使(shi)之不易產生縮孔(kong)或(huo)裂縫。因此,電(dian)極(ji)壓(ya)力在(zai)焊接(jie)電(dian)流(liu)斷開、熔(rong)核(he)金(jin)屬(shu)全部結晶(jing)后才能解除。
由(you)于材(cai)質和(he)焊接規范特征的(de)不同,熔(rong)(rong)核的(de)凝固組(zu)織(zhi)可有三種:柱狀(zhuang)(zhuang)組(zu)織(zhi)、等(deng)軸(zhou)組(zu)織(zhi)、柱狀(zhuang)(zhuang)+等(deng)軸(zhou)組(zu)織(zhi)。純金(jin)屬(如(ru)鎳、鉬(mu)等(deng))和(he)結晶溫度區間窄(zhai)的(de)合金(jin)(碳鋼、合金(jin)鋼、鈦合金(jin)等(deng)),其熔(rong)(rong)核組(zu)織(zhi)為柱狀(zhuang)(zhuang)組(zu)織(zhi);鋁合金(jin)等(deng)其熔(rong)(rong)核為“柱狀(zhuang)(zhuang)十等(deng)軸(zhou)”組(zu)織(zhi),熔(rong)(rong)核完全是(shi)等(deng)軸(zhou)組(zu)織(zhi)的(de)情況極(ji)少(shao)。
二、點焊工藝(yi)
1. 點(dian)焊(han)種類及選用(yong)
點(dian)焊(han)(han)的種類有(you):工頻(pin)、交(jiao)流點(dian)焊(han)(han),用(yong)(yong)于各種鋼材、鋁(lv)及(ji)其合(he)(he)金(jin)一般(ban)件(jian)焊(han)(han)接;電容儲能點(dian)焊(han)(han),用(yong)(yong)于異種金(jin)屬、鋁(lv)及(ji)其合(he)(he)金(jin)不等厚度及(ji)精(jing)密件(jian)和重要(yao)件(jian)的焊(han)(han)接;直流沖擊波點(dian)焊(han)(han),用(yong)(yong)于鋁(lv)及(ji)其合(he)(he)金(jin)焊(han)(han)接;低(di)頻(pin)交(jiao)流點(dian)焊(han)(han),用(yong)(yong)于大型(xing)磁(ci)性件(jian)焊(han)(han)接。
2. 點焊接頭類型
點(dian)焊(han)的(de)(de)(de)(de)接頭類(lei)型(xing)要充分(fen)考慮到點(dian)焊(han)機電(dian)極能接近焊(han)件,做到施焊(han)方便,加(jia)熱(re)可靠。如圖6-22(a)~(d)所示的(de)(de)(de)(de)是合理的(de)(de)(de)(de)接頭;(e)、(g)所示的(de)(de)(de)(de)接頭難(nan)(nan)以(yi)用一般(ban)電(dian)極施焊(han);(f)所示的(de)(de)(de)(de)接頭必須將電(dian)極伸人(ren)工(gong)件內(nei)部,施焊(han)困難(nan)(nan);(h)所示的(de)(de)(de)(de)接頭的(de)(de)(de)(de)分(fen)流(liu)現象嚴重,會(hui)影響焊(han)接質量。
3. 焊件表(biao)面清(qing)理
焊(han)件表(biao)面狀態對焊(han)點大小、強度和表(biao)面質(zhi)量以及電(dian)極壽命有直接(jie)影(ying)響。電(dian)極與焊(han)件、焊(han)件與焊(han)件的接(jie)觸面均需(xu)清理。各種鋼材可用酸洗(xi)、噴砂或機(ji)械(xie)法清理。鋁合金等有色(se)金屬經酸洗(xi)或機(ji)械(xie)清理后,焊(han)件的接(jie)觸面應(ying)有一(yi)定的接(jie)觸電(dian)阻。不(bu)銹鋼還可用電(dian)拋(pao)光清理待(dai)焊(han)表(biao)面。
4. 點焊規范參(can)數的選擇
點(dian)焊(han)(han)規范(fan)參數(shu)主要(yao)有:焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)、通電時(shi)(shi)間(jian)、電極(ji)壓力和電極(ji)頭(tou)尺寸。一(yi)般(ban)焊(han)(han)各種(zhong)鋼(gang)用平頭(tou)電極(ji),焊(han)(han)鋁或鈦(tai)合(he)金用球面電極(ji)。當(dang)電極(ji)材料、端面形狀及尺寸選定以后,焊(han)(han)接(jie)(jie)規范(fan)的選擇主要(yao)是考慮(lv)焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)、通電時(shi)(shi)間(jian)和電極(ji)壓力這(zhe)三個參數(shu),它(ta)們是形成點(dian)焊(han)(han)接(jie)(jie)頭(tou)的三大要(yao)素,其(qi)相互配合(he)可有兩種(zhong)方式。
①. 焊(han)接電(dian)流和通(tong)電(dian)時間的配(pei)合(he)
這種配合以(yi)反映焊接(jie)區加熱道度快慢為主要特(te)征。當(dang)采用大焊接(jie)電流、短通(tong)電時(shi)間參(can)數(shu)時(shi)稱(cheng)為項規(gui)范;而采用小焊接(jie)電流、長(chang)通(tong)電時(shi)間參(can)數(shu)時(shi)稱(cheng)為軟規(gui)范。
硬規范的特(te)點:生(sheng)產(chan)率(lv)高(gao),電(dian)極(ji)磨損(sun)少,焊件表面(mian)壓坑淺,熱影響(xiang)區(qu)小,焊接(jie)變形(xing)小。但(dan)是由于焊接(jie)電(dian)流大(da),對通電(dian)時間必須精(jing)確(que)控制。如(ru)(ru)果通電(dian)時間稍發(fa)生(sheng)變化,就有可能引起加(jia)熱不(bu)足或過(guo)燒,嚴重影響(xiang)焊點強度。當焊機功率(lv)不(bu)足和焊接(jie)淬硬傾向較(jiao)大(da)的材(cai)料(如(ru)(ru)低合金高(gao)強度鋼)時,均不(bu)宜用硬規范。
軟規(gui)范的特點(dian):加熱平(ping)穩,焊接(jie)質量對規(gui)范參(can)數波(bo)動的敏感性低,焊點(dian)強度(du)(du)穩定;溫(wen)度(du)(du)場分(fen)布平(ping)緩(huan)、塑性區寬,在壓力作用下(xia)易變(bian)形(xing),可減少(shao)熔(rong)核(he)內噴(pen)濺、縮孔和裂(lie)紋傾向(xiang)(xiang);對有淬(cui)硬傾向(xiang)(xiang)的材料(liao),軟規(gui)范可減少(shao)接(jie)頭(tou)冷裂(lie)紋傾向(xiang)(xiang);所(suo)用設備容量小,控(kong)制精度(du)(du)不高(gao),因而較便(bian)宜。但(dan)是,軟規(gui)范易造成焊點(dian)壓痕深、接(jie)頭(tou)變(bian)形(xing)大,表(biao)面質量差;電極磨損快、生產效率低。
一般硬(ying)規(gui)范(fan)適(shi)用于(yu)(yu)鋁合金(jin)、奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)、低(di)碳鋼(gang)(gang)及不等厚度板材的(de)焊(han)接,而軟規(gui)范(fan)適(shi)用于(yu)(yu)低(di)合金(jin)鋼(gang)(gang)、可淬硬(ying)鋼(gang)(gang)+耐熱合金(jin)及鈦合金(jin)等。
②. 焊接電流(liu)和(he)電極壓力(li)(Fo)的配合
這(zhe)種(zhong)配合以(yi)焊接(jie)(jie)過程中不產生噴濺(jian)(jian)為主要特(te)征(zheng)。根據這(zhe)一原(yuan)則制(zhi)定的焊接(jie)(jie)電流(I)、電極壓力(Fw)關系(xi)曲(qu)線(xian)稱(cheng)為噴濺(jian)(jian)臨(lin)界曲(qu)線(xian)(見圖6-23).曲(qu)線(xian)左半(ban)區(qu)為無噴濺(jian)(jian)區(qu),這(zhe)里(li)Fw大(da)而(er)I小,但焊接(jie)(jie)壓力選(xuan)擇過大(da)會造成(cheng)固(gu)相(xiang)焊接(jie)(jie)(塑性(xing)環)范圍(wei)過寬(kuan),導致焊接(jie)(jie)質量不穩(wen)定。曲(qu)線(xian)右半(ban)區(qu)為噴濺(jian)(jian)區(qu),因為電極壓力不足,加(jia)熱過快而(er)引起噴濺(jian)(jian)。當(dang)規范選(xuan)在噴濺(jian)(jian)臨(lin)界曲(qu)線(xian)附近(jin)(無噴濺(jian)(jian)區(qu)內)時,可獲(huo)得最(zui)大(da)熔核和最(zui)高拉伸載荷。同時,由(you)于降低了焊機機械功率,也(ye)提高了經濟效果。
焊接規范的(de)最后確定主要是用實(shi)驗法,即(ji)先借用經(jing)驗數(shu)據→試焊→檢(jian)驗→確定。
③. 應(ying)用(yong)范圍(wei)
點焊廣泛應用(yong)在電(dian)子、儀(yi)表(biao)、家用(yong)電(dian)器(qi)的(de)(de)組(zu)合件連接(jie)上,同(tong)時也大量應用(yong)于建筑工(gong)程、交通運輸及航空(kong)航天工(gong)業中的(de)(de)沖(chong)壓件、金屬(shu)構件和鋼筋網(wang)的(de)(de)焊接(jie)。目前,從以微米計的(de)(de)微型(xing)電(dian)子電(dian)路到厚(hou)達(3.0+0.0)mm的(de)(de)巨型(xing)房框架都可采用(yong)點焊連接(jie)。