电阻点焊方法和工艺资料.pdf
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1、点焊方法和工艺 一、点焊方法: 点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时,电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的 面点焊方式如图11-5所示。图中 a是最常用的方式,这时工件的两侧均有电极压痕。图中b表示用大焊接 面积的导电板做下电极,这样可以消除或减轻下面工件的压痕。常用于装饰性面板的点焊。图中c为同时 焊接两个或多个点焊的双面点焊,使用一个变压器而将各电极并联,这时,所有电流通路的阻抗必须基 本相等,而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、电极压力都需相同,才能保证通过各个焊点的电流 基本一致。图中d为采用多个变压器的双面多点点焊,这样可以避免c的不足。 单面点焊时,电极由工件的同一侧
2、向焊接处馈电,典型的单面点焊方式如图11-6所示,图中 a为单面 单点点焊,不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。图中b为无分流的单面双点点焊, 此时焊接电流全部流经焊接区。图中C有分流的单面双点点焊,流经上面工件的电流不经过焊接区,形成 风流。为了给焊接电流提供低电阻的通路,在工件下面垫有铜垫板。图中d为当两焊点的间距l很大时,例 如在进行骨架构件和复板的焊接时,为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻,采用了 特殊的铜桥 A,与电极同时压紧在工件上。 在大量生产中,单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压器供电,各对电极轮流压住工 的型式(图 11-7a),
3、也可采用各对电极均由单独的变压器供电,全部电极同时压住工件的型式(图11-7b). 后一型式具有较多优点,应用也较广泛。其优点有:各变压器可以安置得离所联电极最近,因而。 其功率及尺寸能显著减小;各个焊点的工艺参数可以单独调节;全部焊点可以同时焊接、生产率高;全 部电极同时压住工件,可减少变形;多台变压器同时通电,能保证三相负荷平衡。 二、点焊工艺参数选择 通常是根据工件的材料和厚度,参考该种材料的焊接条件表选取,首先确定电极的端面形状和尺寸。 其次初步选定电极压力和焊接时间,然后调节焊接电流,以不同的电流焊接试样,经检查熔核直径符合 要求后,再在适当的范围内调节电极压力,焊接时间和电流,进行
4、试样的焊接和检验,直到焊点质量完 全符合技术条件所规定的要求为止。最常用的检验试样的方法是撕开法,优质焊点的标志是:在撕开试 样的一片上有圆孔,另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台,但可通过剪切的断 口判断熔核的直径。必要时,还需进行低倍测量、拉抻试验和X光检验,以判定熔透率、抗剪强度和有无 缩孔、裂纹等。 以试样选择工艺参数时,要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响,以及装配间隙方面的差 并适当加以调整。 三、不等厚度和不同材料的点焊 当进行不等厚度或不同材料点焊时,熔核将不对称于其交界面,而是向厚板或导电、导热性差的一 偏移,偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊
5、透率减小,焊点强度降低。熔核偏移是由两工件 产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时,厚件一边电阻大、交界面离电极远,故产热多而散热少, 致使熔核偏向厚件;材料不同时,导电、导热性差的材料产热易而散热难,故熔核也偏向这种材料(见 图11-8) 调整熔核偏移的原则是:增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。常用的方法有: (1)采用强条件使工件间接触电阻产热的影响增大,电极散热的影响降低。电容储能焊机采用 大电流和短的通电时间就能焊接厚度比很大的工件就是明显的例证。 (2)采用不同接触表面直径的电极在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径,以增加这一 侧的电流密度、并减少电极散热的影
6、响。 (3)采用不同的电极材料薄板或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金,以减少这 一侧的热损失。 (4)采用工艺垫片在薄件或导电、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
7、 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 9 10 12 14 16 18 20 12 12 14 14 16 20 24 26 28 30 16 18 20 22 24 28 32 36 40 42 14 16 18 20 22 26 30 34 38 40 22 22 24 26 30
8、 34 40 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 最薄板件厚度点距 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 10 12 12 14 14 16 18 20 22 24 8 10 10 12 12 14 16 18 20 22 15 15 15 15 20 25 25 30 35 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
9、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:=h/ -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
10、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
11、。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
12、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
13、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
14、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
15、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
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