不銹鋼點焊工畢業(yè)論文

1、changchun institute of technology 304 不銹鋼點焊工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 spot welding parameter optimization design for 304 stainless steel 設(shè)計題目：設(shè)計題目：304 不銹鋼點焊工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 學生姓名：學生姓名： 李世龍 學院名稱：學院名稱： 機電學院 專業(yè)名稱：專業(yè)名稱： 材料成型及控制工程 班級名稱：班級名稱： 材料 0742 學學 號：號： 0702421220 指導教師：指導教師： 劉輝 教師職稱：教師職稱： 講師 完成時間：完成時間： 20 年年 月月 日日 摘 要 不銹鋼具有優(yōu)異的

2、耐蝕性能以及特有的力學性能、物理性能和工藝性能， 使不銹鋼具有廣泛的應用前景。 不銹鋼在電阻點焊過程中極易產(chǎn)生飛濺，焊接接頭處易出現(xiàn)結(jié)合面斷裂， 將直接影響焊接接頭的質(zhì)量。本文針對上述問題，研究了 304 不銹鋼電阻點焊 接頭的組織結(jié)構(gòu)特點，分析了焊接電流、焊接時間、電極壓力以及焊接過程中 電阻點焊接頭組織和性能的影響。實驗表明：當焊接電流為焊接電流 6ka，電 極壓力為 4000n，焊接時間為 7 個周波時焊點性能最好。 關(guān)鍵詞 304 不銹鋼 電阻點焊 微觀組織 力學性能 abstract stainless steel with excellent corrosion resistanc

3、e and special mechanical properties,physical properties and process performance, stainless steel has a broad prospect of application stainless steel in the process of resistance spot easily to have rained down, weldi- ng joints with face easy appear rupture, will directly affect the quality of the w

4、elding joint. th- is is article in view of the above problems, 304 stainless steel resistance spot joint of the organizational structure characteristics, analyzed the welding current, welding ti- me, electrode pressure and welding process of resistance spot joint organization and performance influen

5、ce. the experiment showed that when welding current for welding current 6ka, electrode pressure for 4000 n, welding time for 7cyc solder joint performance is the best. keyword: 304 stainless steel ; resistance spot welding ;microstructure; mechanical properties 目 錄 1 緒論1 1.1 選題背景及意義1 1.2 電阻點焊技術(shù)及當前發(fā)展

6、狀況1 1.2.1 電阻點焊定義2 1.2.2 點焊相變原理2 1.2.3 電阻點焊的分類3 1.2.4 電阻點焊的應用4 1.2.5 電阻點焊的焊接參數(shù)及其間的相互關(guān)系4 1.2.6 我國電阻焊機行業(yè)概況6 1.2.7 國際電阻焊的研究現(xiàn)狀7 1.2.8 電阻焊設(shè)備及工藝的發(fā)展前景展望9 1.3 不銹鋼的研究9 1.3.1 不銹鋼的主要應用9 1.3.2 國內(nèi)不銹鋼發(fā)展狀況10 1.3.3 國外不銹鋼發(fā)展狀況10 1.4 本文研究的主要內(nèi)容12 2 試樣材料、方法及試驗過程12 2.1 實驗材料12 2.1.1 304 不銹鋼板基本概述 13 2.1.2 國標 304 不銹鋼的性質(zhì)13 2.

7、1.3 304 不銹鋼板一般特性14 2.2 點焊方法及工藝參數(shù)14 2.2.1 點焊方法14 2.2.2 點焊工藝參數(shù)的選擇15 2.3 點焊接頭的設(shè)計17 2.4 點焊電極的選擇18 2.5 電阻焊前的工件 清理 19 2.6 試驗方法20 2.6.1 試驗材料的制備20 2.6.2 微觀分析20 2.6.3 性能測試20 3 試驗結(jié)果與分析21 3.1 焊接電流的確定21 3.1.1 焊接電流對焊點品質(zhì)的影響21 3.1.2 焊接電流對剪切強度的影響22 3.1.3 焊接電流熔核尺寸的影響22 3.1.4 焊接電流對點焊熔核的顯微硬度的影響規(guī)律24 3.2 焊接時間的確定25 3.3.1

8、 焊接時間對焊點品質(zhì)的影響25 3.3.2 焊接時間對剪切強度的影響25 3.3.3 焊接時間對熔核尺寸的影響26 3.3.4 焊接電流對點焊熔核的顯微硬度的影響規(guī)律26 3.4 試樣焊接接頭顯微組織分析27 3.5 斷口分析30 3.5.1 斷口形貌30 3.5.2 縮孔31 3.5.3 裂紋32 3.6 304 不銹鋼成分分析32 4 結(jié)論34 參考文獻：34 致 謝36 1 緒論 1.1 選題背景及意義 輕量化、節(jié)能、環(huán)保和安全是當今世界汽車技術(shù)的重要發(fā)展方向。材料及其相關(guān)應用 技術(shù)是汽車工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。輕量化材料和相關(guān)的應用技術(shù)在汽車上 的應用是降低汽車排放和提高燃油

9、經(jīng)濟性的有效措施之一。汽車質(zhì)量每減重 0.1，燃油消 耗可降低 0.6-1.0%，全世界每年可以減少石油使用量 3.4 億桶，co:氣體排放 2.02 億噸1- 2 針對電阻點焊質(zhì)量保證體系現(xiàn)狀，研究高效、質(zhì)量可靠、成本低、易操作、易實現(xiàn)焊 接自動化，適用于大批量生產(chǎn)，獲得表征焊接過程和質(zhì)量的特征信息，保證焊接質(zhì)量，同 時校驗對所學相關(guān)課程理論、技能的理解程度，再次是培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的良好作風。 在汽車制造業(yè)中，電阻點焊仍是主要的生產(chǎn)工藝。它具有高效、價格低及易于實現(xiàn)自 動化焊接的特點。電阻點焊廣泛應用于低碳鋼、高強鋼3和鍍層鋼等焊接。在法國、英國 等國家為了減輕汽車的質(zhì)量、改善油耗，則采用輕

10、金屬材料，如鋁合金4 4。然而，不同的 材料及不同的板厚，需要不同的點焊規(guī)范參數(shù)與之相配合，以達到最佳的力學性能和工藝 性能。因此，采用好的優(yōu)化設(shè)計方法，選擇最佳焊接工藝參數(shù)對于深入理解電阻點焊接頭 強度的意義、正確選擇連接工藝、指導汽車制造具有重要意義 1.2 電阻點焊技術(shù)及當前發(fā)展狀況 點焊作為一門機械、力學、電子、控制等多學科密集交叉的專門制造技術(shù)，其發(fā)展與 其他科技的進步息息相關(guān)。隨著我國制造技術(shù)自動化程度的日益提高，對點焊接頭的質(zhì)量 的可靠性也提出了更高的要求，因此如何采用精確控制方法來監(jiān)控電阻電焊過程，以滿足 現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要已經(jīng)成為電阻電焊質(zhì)量控制研究的重點。 點焊是一個高密度非

11、線性、多變量耦合作用和存在大量隨機不確定因素的過程，而且 形核處于封閉狀態(tài)且無法觀測，質(zhì)量信息的提取難度也非常大。影響電阻電焊質(zhì)量的因素 很多，包括接頭設(shè)計、材料性能、工藝方法選擇電阻焊設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性，甚至還包 括焊工操作水品和生產(chǎn)環(huán)境，這些因素都使得焊接過程復雜程度增加，是質(zhì)量控制變得非 常困難。而且隨著電阻點焊應用領(lǐng)域的不斷擴展和深入，對焊接質(zhì)量也提出了越來越高的 要求5 近年來隨著汽車車輛、航空航天、建筑、運輸以及輕工家電等工業(yè)的飛速發(fā)展，相應 的工業(yè)產(chǎn)品在其材料、結(jié)構(gòu)及應用領(lǐng)域上不斷更新和發(fā)展，對產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求不斷提 高， 作為這些工業(yè)產(chǎn)品制造中的一種廣泛使用的材料加工工藝電

12、阻焊也受到了很大的 挑戰(zhàn)。 由于電阻焊過程相當復雜，包含了多種影響因素，例如：被焊材料、電流、電極壓力、 通電時間、電極端面形狀及尺寸、分流、焊點離邊緣的距離、板厚、工件表面狀態(tài)等，而 且這些因素之間互相聯(lián)系，有一定的交互作用。同時，加之焊接過程中熔核的不可救性及 焊接過程進行的瞬時性，給焊接質(zhì)量控制帶來較大的困難。為了適應新材料、新工藝。新 產(chǎn)品在工業(yè)上開發(fā)應用的需要，以使電阻焊工藝及設(shè)備能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，近十年 來，各國焊接界在電阻焊工藝和設(shè)備控制方面做了大量的工作，主要集中在以下幾方面:6 （1）電阻焊過程的計算機模擬研究 （2）新型材料的可焊性研究 （3）電阻焊質(zhì)量監(jiān)控方法研究

13、電阻點焊是一個高度非線性、多變量耦合作用和存在大量隨機不確定因素的過程，而 且形核處于封閉狀態(tài)無法觀測，質(zhì)量信息提取難度非常大。影響電阻點焊的質(zhì)量因素很多， 包括接頭設(shè)計、材料性能、工藝方法選擇、電阻焊設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，甚至還包括焊 工技能水平和和生產(chǎn)環(huán)境，這些都使得焊接過程復雜程度增加，使質(zhì)量控制變的非常困難。 而且隨著電阻點焊應用領(lǐng)域的不斷擴展和深入，對焊接質(zhì)量也提出越來越高的要求。在早 期的點焊控制研究中，工作重點主要是尋找能夠反映烙核形成的參量作為質(zhì)量控制的被控 制紈這些方法雖然有優(yōu)點，但也在不同程度上存在局限性，難以獲得滿意的控制效果。原 來的經(jīng)典控制手段難以獲得滿意的焊接質(zhì)量。

14、點焊過程控制已由宏觀向微觀、由簡單控制 向智能控制發(fā)展7 1.2.1 電阻點焊定義 電阻點焊(resistance spot welding，簡稱 rs w)是較受汽車工業(yè)青睞且應用較為一 泛的傳統(tǒng)材料連接技術(shù)之一。把工件裝配成搭接接頭，將其壓緊于上下電極之間，刊用瞬 時電流通過工件時產(chǎn)生的電阻熱熔化母材金屬，經(jīng)冷卻后形成焊點的焊接方法即為電阻點 焊【8】。 1.2.2 點焊相變原理 熔核、塑性環(huán)及其周圍母材金屬的 1 部分構(gòu)成了點焊接頭。在良好的點焊焊接循環(huán)條 件下，接頭的形成過程是預壓、通電加熱和冷卻結(jié)晶 3 個連續(xù)階段所組成。 圖 1-1 點焊原理圖 （1）預壓階段：在電極壓力的作用下清

15、除 1 部分接觸表面的不平和氧化膜，形成物理 觸點，為焊接電流的順利通過及表面原子的鍵合作準備。 （2）通電加熱階段：在熱與機械力作用下形成塑性環(huán)、熔核，并 隨著通電加熱的進行 而長大，直到獲得需要的熔核尺寸。通電剛開始，由于邊緣效應，使焊件接觸面邊緣 處溫 度首先升高，接著由于金屬加熱膨脹，接觸面和電流場均擴展并伴有繞流現(xiàn)象，而靠近電 極的焊接區(qū) 金屬散熱較有利，從而在焊接區(qū)內(nèi)形成了回轉(zhuǎn)雙曲面的加熱區(qū)，其周圍產(chǎn)生了 較大的塑性變形。隨著通電 加熱的持續(xù)，電極與工件接觸表面增加，表面金屬的冷卻增強， 而焊接區(qū)中心部位由于散熱困難溫度繼續(xù) 升高，形成被塑性環(huán)包圍的回轉(zhuǎn) 4 方形液態(tài)熔核。 繼續(xù)延

16、長通電時間，塑性環(huán)和熔核不斷長大。當焊接溫 度場進入準穩(wěn)態(tài)時，最終獲得橢圓 形液態(tài)熔核，周圍是將熔核緊緊包圍的塑性環(huán)。 （3）冷卻結(jié)晶階段：使 液態(tài)熔核在壓力作用下冷卻結(jié)晶。由于材質(zhì)和焊接規(guī)范特征不 同，熔核的凝固組織可有 3 種：柱狀組織、 等軸組織、 “柱狀+等軸”組織。由于點焊加熱 集中、溫度分布陡、加熱與冷卻速度極快，若焊接參數(shù)選用不當，在結(jié)晶過程中會出現(xiàn) 裂 紋、胡須、縮孔、結(jié)合線伸入等缺陷，可通過減慢冷卻速度和段壓力等措施來防止缺陷產(chǎn) 生。 1.2.3 電阻點焊的應用 電阻點焊是一種高速、經(jīng)濟的重要連接方法，適用于制造可以采用搭接、接頭不要求 氣密、厚度小于 3mm 的沖壓、軋制的

17、薄板構(gòu)件9。電阻點焊作為焊接科學技術(shù)的一個重要 分支，廣泛應用于航空、航天、能源、電子、車輛及輕工等部門。每年約占世界總焊接量 的 13 都是用壓力焊來完成的，并有上升的趨勢目前，電阻點焊被廣泛應用于汽車駕駛室、 轎車車身、飛機機翼、航空發(fā)動機擾流器、建筑用鋼網(wǎng)、家用電器如電冰箱、洗衣機，電 風扇以及電爐、家具等薄板沖壓焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)。現(xiàn)代計算機技術(shù)的突飛猛進大大提高了 電阻焊機的控制水平。特別是在點焊方面，國內(nèi)外許多公司已采用計算機控制技術(shù)，來實 現(xiàn)焊接質(zhì)量監(jiān)控與群控，使點焊質(zhì)量更加可靠。如 obm_0120 型微處理機在汽車車門玻璃導 軌多點焊機中的應用，效果良好。美國、日本早在 20 世

18、紀 7o 年代韌就將點焊機器人用于 汽車生產(chǎn)線。而具有視覺觸覺等傳感器的第二代點焊機器人已完全成熟，它們完全采用計 算機控制技術(shù)和電伺服驅(qū)動，如 ir761125 型點焊機器人在汽車駕駛室生產(chǎn)線上的廣泛應 用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電阻點焊作為壓力焊中一種重要的焊接技術(shù)，越來越受到世界 焊接界的青睞，焊接自動化和計算機技術(shù)的發(fā)展將為點焊技術(shù)的發(fā)展提供廣闊的發(fā)展空間。 1.2.4 電阻點焊的焊接參數(shù)及其間的相互關(guān)系 點焊參數(shù)主要有焊接電流、焊接通電時間、電極壓力和電極尺寸。 （1）焊接電流 析出熱量與電流的平方成正比，所以焊接電流對焊點性能影響敏感。 再其他參數(shù)不變時，當電流小于某值熔核不能形成，

19、超過此值后，隨電流增加熔核快速增 大，焊點強度上升，而后因散熱量的增大而熔核增長速度減慢。如進一步提高電流則導致 產(chǎn)生飛濺，焊點強度反而下降，在實際生產(chǎn)中，焊接電流的波動有時甚大，其原因有：電 網(wǎng)電壓本身波動或多臺焊機同時通電，鐵磁體焊件深入焊接回路得變化，前點對后點的分 流等。除選擇對焊接電流變化較不敏感的參數(shù)外，解決上述問題的方法是反饋控制。 （2）焊接時間 通電時間的長短直接影響輸入熱量的大小，在目前廣為采用的同期控 制點焊機上，通電時間是周（我國一周為 20ms）的整數(shù)倍。再其他參數(shù)固定的情況下，只 有通電時間超過某最小值時才開始出現(xiàn)熔核，而后隨通電時間的增長，熔核先快速增大， 拉剪力

20、也提高。當選用的電流適中時，進一步增加通電時間熔核增長變慢，漸趨穩(wěn)定。但 由于加熱時間過長，組織變差，正壓力下降，會對塑性指標下降，當選用的電流較大時， 則熔核長大到一定極限后產(chǎn)生飛濺。 （3）電極壓力 電極壓力的大小一方面影響電阻的數(shù)，從而影響析熱量的多少，另一 方面影響焊件向電極的散熱情況，過小的電極壓力將導致電阻增大，析熱量過多切散熱較 差，引起前期飛濺；過大的電極壓力將導致電阻減小，析熱量少，散熱良好，熔核尺寸縮 小，尤其是熔核率顯著下降。因此從節(jié)能角度來考慮，應選擇不產(chǎn)生飛濺的最小電極壓力。 （4）電極工作面尺寸 目前點焊時主要采用錐臺形和球面形兩種電極。錐臺形的端面 直徑和球面形的

21、端部圓弧半徑的大小，決定了電極與焊件接觸面積的多少，在同等電流時， 它決定了電流大小和電極壓強分布范圍。一般應選用比期望獲得熔核直徑大 20%左右的工 作面直徑，所需的端部尺寸，其次取決于電極是內(nèi)水冷卻的，電極上散失的熱量往往高達 50%的輸入總熱量，因此端部工作面的波動或水冷卻端部電極表面的距離變化均將嚴重影響 散熱量的多少，從而引起熔核尺寸的波動，因此要求錐臺形電極工作面直徑期間每增大 15%左 右必須修復，而水冷卻孔端至表面距離在耗損至僅純 34mm 時，即應更換電極。 規(guī)范參數(shù)間相互關(guān)系及選擇 點焊參數(shù)的選擇主要取決于金屬材料的性質(zhì)、板厚及所用設(shè)備的特點（能提供的焊接 電流波形和壓力曲

22、線）。當電極材料、端面形狀和尺寸選定后，焊接規(guī)范的選擇主要是考 慮焊接電流、焊接時間及電極壓力這三個參數(shù)，其相互配合可有兩種方式： （1）焊接電流和焊接時間的適當配合 這種配合是以反映焊接區(qū)加熱速度快慢為主要 特征。當采用大焊接電流、小焊接時間參數(shù)時稱硬規(guī)范；而采用小焊接電流、適當延長焊 接時間參數(shù)時稱軟規(guī)范10。 軟規(guī)范的特點：加熱平穩(wěn)，焊接質(zhì)量對規(guī)范參數(shù)波動的敏感性低，焊點強度穩(wěn)定；溫 度場分布平緩、塑性區(qū)寬，在壓力作用下易變形，可減少熔核內(nèi)噴濺、縮孔和裂紋傾向； 對有淬硬傾向的材料，軟規(guī)范可減小接頭冷裂紋傾向；所用設(shè)備裝機容量小、控制精度不 高，因而較便宜。但是，軟規(guī)范易造成焊點壓痕深、

23、接頭變形大、表面質(zhì)量差；電極磨損 快、生產(chǎn)效率低、能量損耗較大。 硬規(guī)范的特點與軟規(guī)范基本相反，在一般情況下，硬規(guī)范適用于鋁合金、奧氏體不銹 鋼、低碳鋼及不等厚板材的焊接，而硬規(guī)范較適用于低合金鋼、可淬硬鋼、耐熱合金及鈦 合金等。 應該注意，調(diào)節(jié)i、t使之配合成不同的軟、硬規(guī)范時，必須相應的改變電極壓力fw， 以適應不同加熱速度及不同塑性變形能力的需要。硬規(guī)范時所用電極壓力明顯大于軟規(guī)范 焊接時的電極壓力。 （2）焊接電流和電極壓力的適當配合 這種配合是以焊接過程中不產(chǎn)生噴濺為主要特 征，根據(jù)這一原則制定的 i、fw 關(guān)系曲線稱為噴濺臨界曲線。曲線左半?yún)^(qū)為無飛濺區(qū)，但 焊接壓力選擇過大會造成固

24、相焊接（塑性環(huán)）范圍過寬，導致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。曲線右半 區(qū)為噴濺區(qū)，因為電極壓力不足、加熱速度過快而引起噴濺，使接頭質(zhì)量嚴重下降和不能 安全生產(chǎn)。 1.2.5 國際電阻焊的研究現(xiàn)狀 為了適應新材料、新工藝、新產(chǎn)品在工業(yè)上開發(fā)應用的需要，以使電阻焊工藝及設(shè)備 能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，近十幾年來，各國焊接界在電阻焊工藝和設(shè)備控制方面做了大 量的工作，由于在汽車車身等薄板結(jié)構(gòu)的裝配制造中，大量采用電阻點焊方法，為保證焊 接質(zhì)量，研究鍍鋅鋼板、高強鋼等新材料的電阻點焊性能已成了非常迫切的任務，各國焊 接工作者就此方面做了大量的理論及實際研究工作，并取得了一定的成績。 （1）高強鋼的電阻點焊研究 根據(jù)國

25、際上對超輕鋼汽車的研究，把屈服強度在 210-550n/mm2 范圍內(nèi)的鋼板稱為高強 度鋼板，屈服強度大于 550n/mm2 的鋼板稱為超高強度鋼板。根據(jù)強化機理的不同又把高強 度鋼板分為普通高強度鋼板和先進高強度鋼板。其中，普通高強度鋼板主要包括高強度 if（無間隙原子）鋼、烘烤硬化鋼、含磷鋼、各向同性鋼、碳-錳鋼和高強度低合金鋼；先 進高強度鋼板主要包括雙相鋼、復相鋼、相變誘發(fā)塑性鋼、貝氏體鋼和馬氏體鋼等。 目前，世界各國焊接學者對高強鋼電阻點焊的研究主要集中在各種高強鋼的可焊性、 點焊參數(shù)對焊點組織及性能的影響以及焊接工藝優(yōu)化等方面12例如:mime:等人通過試驗研 究提出了通過焊后回火

26、工藝來改進高強鋼和超高強度鋼的電阻點焊性能的方法;otani 等人 對超細晶粒高強鋼電阻點焊特性作了系統(tǒng)的研究，由于高強鋼在高溫下的電阻率和強度與 低碳鋼不同，點焊時得到同樣大小的熔核尺寸需要的焊接電流比低碳鋼板更大，同時，超 細晶粒高強鋼板的碳當量很低，焊后熔核的主要組織是馬氏體，低碳成分限制了熔核硬化， 因此這種材料的點焊接頭不經(jīng)過回火就能得到高的拉剪強度和垂直拉伸強度13; sakuma 等還對高強鍍鋅鋼板的點焊可焊性進行了研究。 先進高強度鋼具有強度高、成型性能好、高烘烤硬化性能、能量吸收率和疲勞強度較 高，而且防撞凹性能好等優(yōu)點，因而在汽車輕量化建設(shè)中它的應用量正在日益增長，高強 鋼

27、的電阻焊可焊性的研究也應運而生。目前各國焊接學家對高強鋼電阻焊的研究主要集中 在各種高強鋼的可焊性、焊接規(guī)范參數(shù)對焊點組織性能的影響、焊接程序和工藝的優(yōu)化等。 例如：英國 twi 材料連接技術(shù)全球中心的 shi,g 等學者研究了高強鋼點焊程序的修正以及 母材強度和焊接淬火對焊點性能的影響；日本學者 otani,tadayuki 等對超細晶粒高強鋼電 阻點焊特性作了系統(tǒng)的研究，研究發(fā)現(xiàn)：這種由于高強鋼在高溫下的電阻率和強度與低碳 鋼不同，其點焊時得到同樣大小的熔核尺寸需要的焊接電流比低碳鋼板更大，同時，這種 鋼板的碳當量很低，雖然焊后熔核的主要組織是馬氏體，但由于低碳成分限制了熔核硬化， 因此這

28、種材料的點焊接頭不經(jīng)過回火就能得到高的拉剪強度和垂直拉伸強度；法國學者 mimer，m 通過試驗研究提出了通過焊后回火工藝來改進高強鋼和超高強度鋼的電阻點焊性 能的方法；日本學者 sakuma,yasuharu 還對高強鍍鋅鋼板的點焊可焊性進行了研究。 研究表明，各類高強度鋼板因其固有的特性不同，用途也不同。如烘烤硬化鋼板具有 沖壓成形前較軟、形狀穩(wěn)定性好和烘烤后抗凹陷性能較高的特點，特別適合于沖制汽車的 外覆蓋件；雙相鋼和相變誘發(fā)塑性鋼具有高的強度、高的碰撞吸收能和高的抗疲勞性能等 特點，適合于沖制結(jié)構(gòu)件和安全件等。 （2）鍍鋅鋼板的電阻點焊研究 為了提高產(chǎn)品的耐腐蝕性能，在汽車、家電等行業(yè)

29、越來越廣泛地使用各種類型的鍍鋅 鋼板，根據(jù)鍍鋅工藝、鍍鋅成分等不同，鍍鋅鋼板分為：電鍍鋅板、熱鍍鋅板、zn-ni 合 金鍍層板、zn-fe 合金鍍層板等。由于鍍層金屬的物理性能與導電性能不同于低碳鋼，所 以鍍鋅鋼板的電阻點焊性能與未鍍鋅的同種鋼板有較大的不同，且從其使用性能考慮，對 接頭質(zhì)量要求更高，即點焊時既要保證產(chǎn)生足夠強度的接頭，還應合理地保護鍍層。 鋅層對于鋼板來說厚度雖然非常小，但對于焊接性的影響卻很大。一般認為，隨著鋅 層厚度的增加，所需焊接電流越大，但程軒挺等通過試驗比較，發(fā)現(xiàn)在一定鍍層厚度范圍 內(nèi)，鋅層越厚，所需電流越大；但當鋅層達到一定厚度時，則所需電流反面減小13。而美 國

30、金屬學會主編的有關(guān)資料則明確提出，鍍鋅鋼板在鍍層厚度增加時（鋅層厚度在 0.0050.025mm 范圍內(nèi)），焊接性降低，但鋅層厚度在 1.52mm 以上時，焊接性不受鍍層 厚度的影響14。在國內(nèi)外汽車車體制造中，使用的電鍍鋅板鍍層厚度一般為 20 90g/m2(0.0030.013mm)，熱鍍鋅鋼板鍍層厚度為 40180g/m2 (0.0060.025mm)，可 見汽車用鍍鋅鋼板的點焊需要合理選擇工藝參數(shù)以保證焊接質(zhì)量。但筆者工廠實踐證明， 盡管有鋅層的存在，但只要選擇適當?shù)脑O(shè)備、工藝等，鍍鋅鋼板的電阻點焊質(zhì)量完全可以 達到車體制造的技術(shù)要求。所以鍍鋅鋼板本身的鍍鋅方式或鋅層厚度，并不是影響車

31、體點 焊質(zhì)量好壞的決定因素。 由于鍍鋅鋼板在其點焊焊接性上存在一定的難點，這些年來各國焊接工作者就鍍鋅鋼 板的焊接性方面圍繞著焊接工藝規(guī)范、焊接過程的數(shù)值模擬、電極壽命等問題作了大量的 研究工作15。 目前，國際上對鍍鋅鋼板的焊接工藝研究基本成熟，進一步研究的熱點主要集中在如 何提高鍍鋅鋼板點焊電極壽命，例如采用彌散強化銅合金或通過對電極的低溫處理等措施 提高電極的使用壽命。 1.3 不銹鋼的研究 不銹鋼的發(fā)展是因為有其自身的特性，而特性滿足了需要。不銹鋼的最重要的特性是 耐腐蝕性能。但是又絕不是僅僅具有耐蝕性能，而且還具有特有的力學性能（屈服強度、 抗拉強度、高溫強度、低溫強度） 、物理性能

32、（密度、比熱容、現(xiàn)膨脹系數(shù)、導熱系數(shù)、電 阻率磁導率、彈性系數(shù)等） 、工藝性能（成形性能、焊接性能、切削性能等）以及金相（相 組成、組織結(jié)構(gòu)等）等。這些性能構(gòu)成了不銹鋼的特性。 1.3.1 不銹鋼的主要應用 不銹鋼主要用于廚房、家電、運輸、建筑、土木各領(lǐng)域。從節(jié)能和再循環(huán)等環(huán)保的觀 點看，不銹鋼的需求有望進一步擴大。在運輸領(lǐng)域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統(tǒng)，用 于排氣系統(tǒng)的不銹鋼在每輛車中約為 20-30kg，全世界的年需求約 100 萬噸，這是不銹鋼 追打的應用領(lǐng)域。在建筑領(lǐng)域，最近的需求急劇增長。 關(guān)于環(huán)保方面，首先從大氣環(huán)保的觀點看，用于抑制二惡英發(fā)生的高溫垃圾焚燒裝置、 lng 發(fā)電裝

33、置和使用煤的高效發(fā)電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將擴大。還有估 計在 21 世紀初將投入實際應用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質(zhì)環(huán)保的觀 點看，在給水、排水處理裝置中，具有優(yōu)異耐蝕性的不銹鋼也將擴大需求。關(guān)于長壽命， 在歐洲已有橋梁、高速公路、隧道等設(shè)施中，不銹鋼的應用在增加，預計這種潮流將遍及 全世界。還有日本一般住宅建筑的壽命特別短為 20-30 年，廢材處理成為一大問題。關(guān)于 it 的普及，在 it 的發(fā)展和普及過程中，功能材料在設(shè)備硬件方面起很大的作用，對高精 密度、高功能材料的要求非常的大。如：在手機和微機部件中，靈活應用了不銹鋼的高強 度、高功能材料的要求非常大。

34、如：在手機和微機部件中，靈活應用了不銹鋼的高強度、 彈性和非磁性等特性，使得不銹鋼的應用擴大。還有在半導體和各種基板的制造設(shè)備中， 具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發(fā)揮了重要作用。不銹鋼拒用多種其它金屬沒有的優(yōu)異 性能，是一種具有優(yōu)異耐久性和再循環(huán)型的材料，今后對應時代的變化，不銹鋼將廣泛應 用于各種領(lǐng)域。 1.3.2 國內(nèi)不銹鋼發(fā)展狀況 隨著中國經(jīng)濟的快速增長，中國不銹鋼市場發(fā)展迅速，主要表現(xiàn)為表觀消費量增勢強 勁。2000 年-2003 年間中國不銹鋼表觀消費量的增速都保持在 30%以上。但從 3003 年開始， 我國不銹鋼消費增速放緩，2004 年增速為 6.4%，2005 年增速為 16

35、.8%。這表明：不銹鋼具 有長壽命的特點，其消費具有階段性，目前我國城市人口階段性消費到了相對穩(wěn)定的水平。 改革開放以來，中國不銹鋼需求增長非?？?。2001 年，中國就已經(jīng)超過美國， 成為世界不銹鋼第一消費大國。近幾年更是取得了長足的發(fā)展，中國在世界上 的地位也迅速提高16。 2005 年全年中國規(guī)模以上不銹鋼及類似日用金屬制品制造業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值 73,946,275 千元，比上年增長 31；全年實現(xiàn)累計產(chǎn)品銷售收入 71,179,151 千元，比上 年增長 30.83；全年實現(xiàn)累計利潤總額 2,518,608 千元，比上年增長 41.09。 2006 年全年中國規(guī)模以上不銹鋼及類似日用

36、金屬制品制造業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值 94,800,839 千元，比上年增長 30.55；全年實現(xiàn)累計產(chǎn)品銷售收入 89,913,179 千元，比 上年增長 28.98；全年實現(xiàn)累計利潤總額 3,395,231 千元，比上年增長 37.8。 中國不銹鋼行業(yè)發(fā)展看好，但同時，行業(yè)內(nèi)也存在一些問題，如行業(yè)發(fā)展存在產(chǎn)業(yè)集 中度偏低，產(chǎn)業(yè)分散；產(chǎn)能增速過快；高端產(chǎn)品不足等問題。但是，隨著科技水平的提高， 企業(yè)管理水平的改善，行業(yè)結(jié)構(gòu)的合理規(guī)劃，不銹鋼行業(yè)正朝著健康快速的方向發(fā)展17。 未來一段時間里，不銹鋼材需求量增加的驅(qū)動力來自兩方面：一是經(jīng)濟增 長，即經(jīng)濟增長率達到 1%，則拉動不銹鋼材需求量增長率

37、1%至 1.5%；二是 不銹鋼材未來應用領(lǐng)域不斷擴大。消費結(jié)構(gòu)上，大客車、地鐵、高速鐵路用車 等公共交通運輸工具也廣泛采用了不銹鋼。中國家電行業(yè)是不銹鋼應用潛在的 大市場。此外，不銹鋼在水工業(yè)、建筑與結(jié)構(gòu)業(yè)、環(huán)保工業(yè)、工業(yè)設(shè)施中的需 求也將逐年上升，不銹鋼行業(yè)的發(fā)展具有廣闊的發(fā)展空間。 1.3.3 國外不銹鋼發(fā)展狀況 發(fā)達國家的不銹鋼生產(chǎn)經(jīng)歷了多輥冷軋機、連續(xù)鑄造和爐外精煉三次生產(chǎn)工藝裝備技 術(shù)革命，實現(xiàn)了精煉化、連續(xù)化、自動化、大型化，使質(zhì)量提高，不銹鋼產(chǎn)量劇增。 70 年代以來，在世界鋼材市場普遍不景氣的情況下，不銹鋼產(chǎn)量卻高速增長。從 1967 年到 1995 年的 28 年間，不銹鋼平

38、均增長速度為 3.7% (同期產(chǎn)鋼總量增長速度為 1.3%)。 表 1 列出了世界部分不銹鋼生產(chǎn)國 1993 年至 1995 年的不銹鋼產(chǎn)量。全世界不銹鋼占鋼的 總產(chǎn)量的比例也在逐年上升(表 2)，由 1992 年的不足 2 環(huán)增至 1994 年的接近 2. 3%, 1995 年又增至 2. 4%以上18。 表 1-1 世界主要不銹鋼生產(chǎn)國的年產(chǎn)量（萬噸） 年份 日本 美國 德國 法國 意大利 韓國 西班牙 瑞典 比利時 英國 芬蘭 1993 322 177 119 79 72 57 56 55 44 43 37 1994 345 182 142 92 85 63 65 60 52 53 43

39、 1995 358 195 150 93 90 67 70 64 58 57 45 表 1-2 世界主要不銹鋼生產(chǎn)不銹鋼產(chǎn)量占鋼總量的比例（%） 年份 日本 美國 德國 法國 意大利 瑞典 英國 中國 世界 1990 3.00 2.08 2.99 4.21 2.24 10.44 2.91 0.39 1.89 1992 2.99 2.29 2.93 4.53 2.62 10.90 2.41 0.48 1.99 1994 3.23 2.06 3.48 5.10 3.26 12.24 3.06 0.28 2.27 目前，世界人均不銹鋼年消費量已超過 2kg，工業(yè)國家人均不銹鋼消費量已達 8kg 以

40、上，仍有增長的趨勢(表 3)。日本在 90 年代初人均年消費不銹鋼已超過 16kg，北美人均不 銹鋼年消費量已從 3 年前的 6. 4kg 增加到 8. 2kg，即增長了 28%。 在不銹鋼產(chǎn)品方面，由于近幾年民用不銹鋼的不斷增加，不銹鋼冷軋帶材，拋光鋼帶 在板帶中所占比例越來越大，已達 7000 以上。目前冷軋薄板和帶鋼寬度可達 2m;熱軋中厚 板的寬度最大可達 3m；無縫不銹鋼鋼管直徑已達爭 4500mm 以上，壁厚0. 04mm，最大 可達 130mm，最小直徑為 0. lmm；鋼絲最細可達 0. 025mm。鋼管生產(chǎn)己逐步過渡到以 焊管為主。 表 1-3 1990 年與 1993 年一

41、些國家人均不銹鋼年消費量（kg） 國別 1990 1993 世界平均 2.1 日本 16.1 16.8 美國 6.7 8.3 德國 12.1 11.2 法國 7.2 9.8 意大利 9.9 9.9 英國 4.5 7.0 瑞典 13.1 21.7 中國 0.5 1.4 本文研究的主要內(nèi)容 （1） 確定 304 不銹鋼點焊的工藝參數(shù)，對焊接試樣進行接頭組織、性能進行分析、測 試。 （2） 對不同工藝參數(shù)下接頭的組織、顯微硬度、力學性能進行分析，測試。 （3） 通過優(yōu)化點焊電流和加壓時間，解決目前生產(chǎn)中常出現(xiàn)的熔核尺寸過小，易產(chǎn)生 未熔合缺陷。 2 試樣材料、方法及試驗過程 2.1 實驗材料 304

42、 不銹鋼是一種通用性的不銹鋼材料，防銹性能比 200 系列的不銹鋼材料要強。耐 高溫方面也比較好，能高到到 1000-1200 度。304 不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較 好的抗晶間腐蝕性能。對氧化性酸，在實驗中得出：濃度65%的沸騰溫度以下的硝酸中， 304 不銹鋼具有很強的抗腐蝕性。對堿溶液及大部分有機酸和無機酸亦具有良好的耐腐蝕 能力。 表 2-1 304 不銹鋼化學成分 成分csimncrnisp 含量0.071.02.08.020.08.011.00.030.035 2.1.1 304 不銹鋼板基本概述 按制法分熱軋和冷軋的兩種，按鋼種的組織特征分為5 類：奧氏體型、奧氏體 -

43、鐵素體型、鐵素體型、馬氏體型、沉淀硬化型。 要求能承受草酸、硫酸 -硫酸鐵、 硝酸、硝酸 -氫氟酸、硫酸 -硫酸銅、磷酸、甲酸、乙酸等各種酸的腐蝕，廣泛用于化 工、食品、醫(yī)藥、造紙、石油、原子能等工業(yè)，以及建筑、廚具、餐具、車輛、家用電 器各類零部件。 不銹鋼板表面光潔，有較高的塑性、韌性和機械強度，耐酸、堿性氣體、溶液和其 他介質(zhì)的腐蝕。它是一種不容易生銹的合金鋼，但不是絕對不生銹。 不銹鋼的耐腐 蝕性主要取決于它的合金成分（鉻、鎳、鈦、硅、鋁等）和內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，起主要作 用的是鉻元素。鉻具有很高的化學穩(wěn)定性，能在鋼表面形成鈍化膜，使金屬與外界隔離 開來，保護鋼板不被氧化，增加鋼板的抗腐蝕

44、能力。鈍化膜破壞后，抗腐蝕性就下降。 2.1.2 國標 304 不銹鋼的性質(zhì) 304 不銹鋼的密度 7.93 g/cm3 奧氏體不銹鋼 一般都用這個值 304 含鉻量(%) 17.00-19.00，含鎳量.（%）8.00-10.00，304 相當于我國的 0cr19ni9 (0cr18ni9) 不銹鋼 304 不銹鋼是一種通用性的不銹鋼材料，防銹性能比200 系列的不銹鋼材料 要強。耐高溫方面也比較好。 304 不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間 腐蝕性能。對氧化性酸，在實驗中得出：濃度65%的沸騰溫度以下的硝酸中， 304 不銹鋼具有很強的抗腐蝕性。對堿溶液及大部分有機酸和無機酸亦

45、具有良好的耐腐蝕能 力。 表面美觀以及使用可能性多樣化 ，耐腐蝕性能好，比普通鋼長久耐用 耐腐蝕性 好強度高，因而薄板使用的可能性大 耐高溫氧化及強度高，因此能夠抗火災 常溫 加工，即容易塑性加工 因為不必表面處理，所以簡便、維護簡單 、清潔、光潔度高、 焊接性能好 、品質(zhì)特性、不銹鋼的品質(zhì)特性 見表 2-2。 表 2-2 代表鋼種sts304sts430sts410 熱處理固溶化熱處理退火退火后急冷 硬度性加工硬化性微量硬化性小量硬化性 主要用途建筑物內(nèi)外裝飾，廚房 用具，化學刻度，航空 機器 建筑材料，汽車零件， 加用電器，廚房器具， 飯盒等 釬、刀機器零部件，醫(yī) 院用具，手術(shù)用具 耐腐蝕

46、性高高高 2.2 點焊工藝參數(shù)選擇 2.2.1 點焊工藝參數(shù)的選擇 影響點焊的工藝參數(shù)包括焊接電極的結(jié)構(gòu)直徑、焊接能量、焊接時間和焊接壓力。根 據(jù)焊接速度和焊接效果可分為快速焊接、中速焊接、普通焊接三種條件，對于工件要求焊 接強度高、焊接變形小的場合，最好選用大功率、短時間的強規(guī)范快速焊接。對于要求不 嚴格的工件就可以采用小功率、長時間的普通焊接方式，這樣可選擇比較小的焊接設(shè)備， 同時對電網(wǎng)的影響也比較小。通常是根據(jù)工件的材料和厚度，參考該種材料的焊接條件表 選取，首先確定電極的端面形狀和尺寸，其次初步選定電極壓力和焊接時間，然后調(diào)節(jié)焊 接電流，以不同的電流焊接試樣，經(jīng)檢驗熔核直徑符合要求后，

47、再在適當?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)電 極壓力、焊接時間和電流，進行試樣的焊接和檢驗，直到焊點質(zhì)量完全符合技術(shù)條件所規(guī) 定的要求為止。最常用的檢驗試樣的方法是撕開法，優(yōu)質(zhì)焊點的標志是：在撕開試樣的一 片上有圓孔，另一片上有圓凸臺。厚板或淬火材料有時不能撕出圓孔和凸臺，但可通過剪 切的斷口判斷熔核的直徑。必要時還需進行低倍測量、拉伸試驗和 x 射線檢驗，以判定熔 透率、抗剪強度和有無縮孔、裂紋等。以試樣選擇工藝參數(shù)時，要充分考慮試樣和工件在 分流、鐵磁性物質(zhì)影響，以及裝配間隙方面的差異，并適當加以調(diào)整。 影響點焊焊接接頭焊接質(zhì)量的因素主要有焊接電流、電極壓力、焊接時間、預壓和休 止時間、焊接電極直徑等。 工藝參

48、數(shù)表 2.5 電阻焊前的工件清理 無論是點焊、縫焊或 凸焊，在焊前必須進行工件表面清理，以保證接頭質(zhì)量穩(wěn)定。 清理方法分機械清理和化學清理兩種。常用的機械清理方法有噴砂、噴丸、拋光以 及用紗布或鋼絲刷等。 不銹鋼電阻焊時，保持工件表面的高度清潔十分重要，因為油、塵土、油漆的存在， 能增加硫脆化的可能，從而使接頭產(chǎn)生缺陷。清理方法可用激光、噴丸、鋼絲刷或化學 腐蝕。對于特別重要的工件，有時用電解拋光，但這種方法復雜而且生產(chǎn)率低。 表 2-3 不銹鋼化學腐蝕液 金屬腐蝕用溶液中和用溶液r 允許值/ 不銹鋼 在 0.75l 水中硫酸 110g、鹽酸 130g、硝 酸 10g 溫度 5070 質(zhì)量分數(shù)

49、為 10%的蘇打溶液， 溫度 2025 1000 另外，將鹽酸與硝酸 3:1 比例制成王水，也可以很好的腐蝕不銹鋼板材，王水腐蝕不 銹鋼材料使用也很廣泛。 2.6 試驗方法 2.6.1 試驗材料的制備 將 304 不銹鋼用線切割切成 70mm20mm1mm 的試樣如圖（1），用作金相分析和拉剪 試驗。在進行焊接之前，為得到良好好的表面狀態(tài)，統(tǒng)一用丙酮清洗工件表面以去除油污。 試驗采用 yr-500cm2hgs 型單相交流電阻焊機進行電阻點焊。焊機上安裝的電極是進行了時 效處理的標準銅-鉻合金（cu-1.0%cr）球面電極，其電極頭端面直徑為 20mm、球面半徑為 100mm、硬度為 130hv

50、。 圖 2-4 2.6.2 微觀分析 焊接完成后，沿著熔核中心方向垂直于試樣表面將點焊接頭切開作為金相試樣。經(jīng)過 對金相試樣的打磨、拋光后，用王水作為腐蝕液對處理好的焊點截面進行腐蝕，然后進行 顯微分析。采用 xjg05 大型體式顯微鏡分析焊接參數(shù)(焊接電流、焊接時間和電極壓力)對 熔核尺寸的影響，熔核直徑取在相同試驗條件下進行焊接的三個接頭的平均值;采用 jsm- 5310 型掃描電鏡對點焊接頭的組織及成分進行分析。 2.6.3 性能測試 (1)顯微硬度測試 顯微硬度測試采用 mh-5 顯微硬度計進行顯微硬度試驗，加載為 1k，加壓時間為 1 os。 圖 2-8 為點焊接頭顯微硬度測試示意圖

51、，每個點焊接頭沿試樣對角線方向打 49 個點， 點間距為 0.25mm，依次記錄各點的顯微硬度值。 圖 2-5 點焊接頭顯微硬度測試示意圖 (2)剪切試驗 拉剪試驗在 wdw-200 型拉剪試驗機上進行，加載頭的拉伸速度為 1omm/min。在進行拉 剪試驗時，需要在試樣的夾持部分補加和試樣等厚的墊片，以避免因兩板疊加而產(chǎn)生的附 加力矩，如圖 2-9 所示。試驗中，依次記錄各個試樣的最大拉剪力，拉剪力取相同試驗條 件下三個試樣拉剪力的平均值。 圖 2-6 點焊接頭剪切試驗示意圖 3 試驗結(jié)果與分析 3.1 焊接電流的確定 3.1.1 焊接電流對焊點品質(zhì)的影響 電阻焊的熱源是電流通過焊接區(qū)產(chǎn)生的

52、電阻熱。根據(jù)焦耳定律，熱量 w 為： w=iw2rtw （3-1） 式中 iw焊接電流方均根值的平均值（a） ； r焊接區(qū)的電阻（）; t焊接時間（s） 。 由式（3-1）可見，焊接電流時影響析熱的主要因素，析熱量 w 與電流的平方成正比。 在其他參數(shù)一定時焊接區(qū)的電流密度應有一個合理的上下限。低于下限能量郭曉不能形成 熔核，高于上限，加熱速度快會產(chǎn)生飛濺使焊點質(zhì)量降低。 焊接電流過小時，熔核尺寸太小。隨著焊接電流的增大，熔核直徑與焊透率均隨之增 大，當熔核尺寸增大到一定值后，由于電極焊件和焊件焊件間接觸面積增大，焊接區(qū) 電流密度減小，散熱增強，致使焊接區(qū)加熱速度變緩，熔核直徑與焊透率的上升率

53、減小。 焊接電流過大時，焊件加熱太快，熔核周圍的塑性環(huán)來不及形成或熔核直徑與焊透率 過大，這使熔核液態(tài)金屬在電極力作用下擠出焊接區(qū)，形成飛濺，使焊點強度下降。但必 須指出，產(chǎn)生飛濺的焊接電流上限值是隨電極力的增大而增大。實際生產(chǎn)中，在電極力給 定時，調(diào)整焊接電流，使其稍低于飛濺電流值，就可獲得最大的焊點強度。 3.1.2 焊接電流對剪切強度的影響 對在焊接時間為 7 周波，電極壓力為 4000n，焊接電流分別為 4-8ka 時，對 304 不銹 鋼（1.0mm）鋼板進行點焊試驗，經(jīng)過點焊進行焊接接頭拉剪強度測試，結(jié)果如圖 3-1 所示： 在焊接時間 t=7 周波時，點焊接頭的剪切力大小隨著焊接

54、電流的增大而增大，當焊接電流 升高至 6ka 后，剪切力隨著焊接電流的增大反而明顯減小。這因為在焊接電流較小時，由 于熱量不足，焊點金屬未能達到充分的熔合，在兩個試件間形成熔核尺寸太小，因此得到 的點焊接頭剪切強度較低；隨著焊接電流的不斷增加，點焊熔核尺寸隨著熱輸入量的增加 而穩(wěn)定增大，點焊熔核剪切力不斷提高；達到最高點后，由于試件兩板邊緣的翹離和焊接 飛濺量的增大，限制了點焊熔核的進一步長大，從而影響熔核的質(zhì)量，所以繼續(xù)增大電流， 將導致接頭強度急劇降低。 圖 3-1 焊接電流對接頭拉剪力的影響 所以，在電極壓力為 4000n、焊接時間為 7 周波的條件下，304 不銹鋼點焊接頭性能 最好的

55、焊接電流為 6ka。 3.1.3 焊接電流熔核尺寸的影響 圖 3-2 為焊接電流對點焊熔核尺寸的影響規(guī)律。由圖可見，焊接電流對熔核尺寸 影響很大，當焊接電流從 4 ka 增大到 6ka 時，熔核直徑由 3.75 mm 增大到 4.90mm 即隨著焊接電流的增大，點焊熔核尺寸增加，這是由于焊接過程中熱輸入不斷增多的 緣故。 圖 3-2 焊接電流對熔核尺寸的影響 圖 3-1 和圖 3-2 為焊接電流對點焊接頭拉剪力和熔核直徑的影響規(guī)律?？梢钥闯?，焊 接電流對 304 不銹鋼點焊接頭強度和熔核尺寸影響顯著。接頭拉剪力主要變化趨勢為先增 大，后減小;熔核直徑持續(xù)增大，增大速度為先慢后快。本試驗中，接頭

56、拉剪力在焊接電流 為 6ka 時達到最大，最大值為 9365n。而熔核直徑卻在焊接電流增大的過程中持續(xù)增加。 研究表明，熔核直徑對點焊拉剪力影響很大，當焊接電流很小時，焊接熱輸入就會很少， 點焊工件焊點處加熱不充分，點焊熔核內(nèi)部熔化的金屬液體也就比較少，這直接導致了焊 點熔核直徑比較小，甚至達不到相應的最小焊接熔核直徑要求。隨著焊接電流的增大，熱 輸入增加，焊點處的電阻熱足以熔化形成優(yōu)質(zhì)熔核所需的金屬液體，熔核直徑必然增大， 點焊接頭拉剪力也隨之得到提高。但當焊接電流過大時，電流密度很大，若此時熔核直徑 擴大的速度大大超過塑性環(huán)擴大的速度，就會在焊點處發(fā)生強烈的“禮花狀”飛濺。此時， 焊接熔核

57、內(nèi)部就會由于一部分熔化金屬缺失而導致縮孔缺陷的產(chǎn)生;焊點處的飛濺使得焊接 接頭的壓痕深度增大，這也導致了熔核內(nèi)部裂紋缺陷的產(chǎn)生。同時，飛濺的出現(xiàn)還破壞了 點焊熔核塑性環(huán)的完整性，導致應力集中在焊點熔核邊緣附近產(chǎn)生，這些都會嚴重地影響 點焊接頭的力學性能，使拉剪力減小。因此在提高點焊力學性能的前提下進行實際生產(chǎn)時， 應該盡力避免飛濺的發(fā)生，選擇剛好低于飛濺點的焊接電流值最為合適，本試驗中最佳電 流為 6ka。 3.1.4 焊接電流對點焊熔核的顯微硬度的影響規(guī)律 圖 3-3 為焊接電流對點焊熔核的顯微硬度的影響規(guī)律。從點焊熔核中心開始，沿與試 樣平行方向向兩側(cè)母材同時進行顯微硬度測試(加載 1kg

58、，加載時間 10s)，依次按照熔核區(qū)、 熱影響區(qū)(haz)和母材區(qū)的順序記數(shù)。由圖可見，兩側(cè)的焊接熱影響區(qū)的硬度最高，中間熔 核區(qū)的硬度略低于熱影響區(qū)的硬度，而熱影響區(qū)向外兩側(cè)的母材區(qū)的硬度則比熱影響區(qū)的 硬度低很多，并且隨著到熔核中心的距離的增加，硬度逐漸減小，最后基本保持不變，基 本剛剛為熱影響區(qū)硬度的一半【50】圖中不同焊接電流下的顯微硬度曲線變化規(guī)律相同。在 相同母材、焊接時間和電極壓力的前提下，焊接電流不同，點焊接頭顯微硬度相差很大。 由圖可見，隨著焊接電流的增大，點焊接頭各區(qū)域(熔核區(qū)、熱影響區(qū)、母材區(qū))的硬度均 有所降低。正如圖 3-2 中三種焊接電流下點焊熔核的顯微組織所示，隨

59、著焊接電流的增大， 晶粒粗化越來越明顯，這是導致熔核區(qū)顯微硬度越來越低的原因。而焊接熱輸入大，熔核 內(nèi)部過冷度小是造成熔核區(qū)組織粗大的主要原因。點焊熔核區(qū)由于硬度比較低，故塑性相 對較好，焊接殘余 應力比較小。此外，從圖 3-3 還可以看出，隨著焊接電流即焊接熱輸入的增加，點焊熔核 尺寸也逐漸變大。試驗結(jié)果表明:焊接電流對 304 不銹鋼點焊接頭的顯微硬度影響顯著。 圖 3-3 焊接電流對點焊熔核顯微硬度的影響 3.2 焊接時間的確定 3.3.1 焊接時間對焊點品質(zhì)的影響 焊接時間同時影響析熱和散熱，通常，在規(guī)定的焊接時間內(nèi)，焊接區(qū)析出的熱量除部 分散失外，將逐步積累，用以加熱焊接區(qū)，使熔核逐

60、漸擴大所要求的尺寸。 焊接時間對熔核尺寸的及街頭性能的影響與焊接電流的影響基本類似，只是增減速度 有所區(qū)別。焊接時，根據(jù)材料的物理性能、焊件厚度與裝配精度、焊件焊前的表面狀態(tài)及 對焊件表面質(zhì)量的要求來確定通電時間的長短。 3.3.2 焊接時間對剪切強度的影響 焊接時間對點焊接頭剪切力的影響類似于焊接電流。由圖 3-13 可知，當焊接電流為 6ka 時，分別對焊接時間 t=5、6、7、8、9 周波剪切力對比分析知：由于焊接時間較短， 熱輸入量太小，焊點區(qū)熔融狀態(tài)差，不能形成足夠大的熔核，使得點焊接頭剪切力較低； 當焊接電流達到可以形成一定熔核尺寸數(shù)值以后，焊接時間若在小范圍內(nèi)變動，點焊接頭 的剪