熔焊方法及設備第一章

1、第1章點焊.1點焊基本原理.1.1點焊接頭的形成.1.2點焊的熱源及加熱特點.點焊一般工藝.點焊方法.點焊接頭設計.焊前工件表面清理.點焊焊接參數及其相互關系.常用金屬材料的點焊.低碳鋼的點焊第1章點焊.可淬硬鋼的點焊.鋁合金的點焊.不銹鋼的點焊.鍍層鋼板的點焊.高溫合金的點焊.鈦合金的點焊.銅合金的點焊.鎂合金的點焊.特殊情況的點焊工藝.不等厚度及不同材料的點焊1.4.2膠接點焊與減振鋼板點焊1.4.3微型件的點焊圖1-電阻點焊原理阻焊變壓器2電極3焊件4熔核102.tif102B.tif.1.1點焊接頭的形成103.tif103B.tif圖1-4熔核、塑性環(huán)直徑圖1-4熔核、塑性環(huán)直徑圖1

2、-6“柱狀等軸”組織形成過程模型L液態(tài)金屬表面(1/2熔核高處)S母材固相表面(熔合線處)晶體生長方向圖1-7枝晶束形貌(2A12-)粗大柱狀晶內部枝晶形態(tài)(光鏡)b)枝晶群側視形貌(SEM)c)枝晶群頂端俯視形貌(SEM)圖1-8等軸樹枝狀晶群形貌(2A12-)粗大等軸晶表面形態(tài)(SEM)b)粗大等軸晶內部枝晶形態(tài)(光鏡)c)等軸樹枝狀晶群體形貌(SEM).1.2點焊的熱源及加熱特點.點焊的熱源.電流對點焊加熱的影響3.電阻對點焊加熱的影響.點焊的熱平衡.點焊的熱源圖1-9點焊焊接區(qū)示意圖和等效電路圖焊接區(qū)總電阻焊件間接觸電阻電極與焊件間接觸電阻焊件內部電阻.電流對點焊加熱的影響1)調節(jié)焊接

3、電流有效值的大小會使內部熱源的析熱量發(fā)生顯著變化，影響加熱過程。)焊接電流在焊件內部電阻(平均值)2上所形成的電流場分布特征，將使焊接區(qū)各處加熱強度不均勻，從而影響點焊的加熱過程。3.電阻對點焊加熱的影響圖1-0點焊時電場與電流密度分布(計算機數據繪制)電場分布b)典型截面的電流密度分布電流密度平均電流密度.點焊的熱平衡圖1-2點焊熱平衡組成圖1-2點焊熱平衡組成圖1-3點焊時的溫度分布焊鋼時B焊鋁時1014.tif圖-不同形式的單面點焊)單面單點焊)無分流單面的雙點焊)有分流單面雙點焊)單面多點焊圖-利用銅芯棒點焊)不合理)合理圖-點焊接頭型式)搭接接頭)折邊接頭圖-專用電極和專用電極握桿圖

4、-復雜點焊焊接循環(huán)示意圖加壓程序熱量遞增程序加熱程序冷卻程序加熱程序冷卻程序加熱程序熱量遞減程序維持程序休止程序預壓壓力鍛壓力施加鍛壓力時刻(從斷電時刻算起)電極壓力點焊周期施加鍛壓力時刻(從通電時刻算起)圖-接頭拉剪載荷與焊接電流的一般關系板厚.以上板厚.以下圖-接頭拉剪載荷與焊接時間的關系圖-接頭承載能力與電極壓力圖-常用電極頭結構1024.tif圖-焊接電流與電極壓力的關系(、為焊接規(guī)范中的三類).低碳鋼的點焊)焊前冷軋板表面可不必清理，熱軋板應去掉氧化皮、銹。)建議采用硬規(guī)范點焊，大者會產生一定的淬硬現象，但一般不影響使用。)焊厚板(3)時建議選用帶鍛壓力的壓力曲線，帶預熱電流脈沖或斷

5、續(xù)通電的多脈沖點焊方式，選用三相低頻焊機焊接等。)低碳鋼屬鐵磁性材料，當焊件尺寸大時應考慮分段調整焊接參數，以彌補因焊件伸入焊接回路過多而引起的焊接電流減弱。)焊接參數參見表-。圖-低碳鋼(08F)點焊接頭金相照片.可淬硬鋼的點焊()電極壓力和焊接電流選擇在保證熔核直徑條件下，焊接電流脈沖值應選擇偏小，以使熔核焊透率接近設計值下限(為宜)，電極壓力值應選擇較大，為相同板厚低碳鋼點焊時的.倍，或采用可予調制的焊接電流脈沖波形(即用熱量遞增控制以減輕或避免初期內噴濺)。()雙脈沖點焊工藝這種點焊工藝為焊接電流脈沖加個回火熱處理脈沖，配合適當會得到高強度的點焊接頭，撕破試驗時接頭呈韌性斷裂，可撕出圓

6、孔。()多脈沖回火熱處理工藝這種點焊工藝為焊接電流脈沖加多個回火熱處理脈沖，許多研究和生產實踐表明，傳統(tǒng)的雙脈沖點焊工藝，難以穩(wěn)定的保證接頭組織的充分回火及合理分布，在高應力區(qū)馬氏體仍有存在(圖-，曲線)，出現脆性斷口形貌(圖-)，力學性能不高；而采用多脈沖回火點焊工藝能有效而穩(wěn)定的對接頭顯微組織和分布予以控制，使高應力區(qū)獲得充分回火(圖-，曲線)，得到韌性斷口形貌(圖-)，使力學性能，尤其是疲勞性能獲得顯著提高。圖-65Mn點焊接頭顯微硬度分布)板厚.)板厚.單脈沖點焊未回火處理雙脈沖點焊最佳多脈沖回火點焊單脈沖點焊爐中回火處理圖-點焊接頭高應力區(qū)斷口形貌)脆性斷口(回火不適當)韌性斷口(回

7、火適當)圖-可淬硬鋼()點焊接頭金相照片.鋁合金的點焊)焊前必須按工藝文件仔細進行表面化學清洗，并規(guī)定焊前存放時間。)電極一般選用合金，端面推薦用球面形并注意經常清理，電極應冷卻良好。)采用硬規(guī)范，焊接電流常為相同板厚低碳鋼的倍，因此功率強大的點焊機是焊鋁的基本條件。)波形選擇，除板厚.的冷作強化型鋁合金可以用工頻交流波形點焊外，板厚較大的冷作強化型鋁合金及所有熱處理強化型鋁合金一律推薦用直流沖擊波、三相低頻和直流焊機點焊。.鋁合金的點焊)焊接循環(huán)，采用緩升、緩降的焊接電流，可起到預熱和緩冷作用；具有階梯形或馬鞍形壓力變化曲線可提供較高的鍛壓力；高精確度的控制器可保證各程序的準確性，尤其是鍛壓

8、力的施加時間。)焊接參數參見表-、表-和表-。圖-鋁合金(美國，-)點焊接頭金相照片.不銹鋼的點焊)可用酸洗、砂布打磨或氈輪拋光等方法進行焊前表面清理，但對用鉛鋅或鋁鋅模成形的焊件必須采用酸洗方法。)采用硬規(guī)范、強烈的內部和外部水冷，可顯著提高生產率和焊接質量。)由于高溫強度大、塑性變形困難，應選用較高的電極壓力，以避免產生噴濺和縮孔、裂紋等缺陷。)板厚大于時，常采用多脈沖焊接電流來改善電極工作狀況，其脈沖較點焊等厚低碳鋼時要短且稀。)焊接參數參見表-和表-。.點焊時電極壓力應比表中值大。圖-不銹鋼()點焊接頭金相照片.鍍層鋼板的點焊)需要比普通鋼板點焊更大的焊接電流和電極壓力，約提高以上。)

9、電極材料應選用合金或彌散強化銅，或鑲鎢復合電極(圖-)，并允許采用內部和外部的強烈水冷卻。)在結構允許條件下改用凸焊是一行之有效的措施，再配之以緩升或直流焊接電流波形會進一步提高焊接質量。)點焊時應采取有效的通風措施，以防止鋅、鉛等元素的金屬蒸氣和氧化物塵埃對人體健康的侵害。)焊接參數參見表-和表-。圖-鍍鋅板點焊電流場圖-鑲鎢復合電極.高溫合金的點焊)電極可選用高溫強度好的材質，如合金。)注意焊前應仔細去除焊件表面油污、氧化膜，最好是酸洗處理，清理不良時會產生結合線伸入缺陷。)采用軟規(guī)范、大電極壓力，板厚大于時最好施加緩冷脈沖和鍛壓力。)加強冷卻和盡量避免重復加熱焊接區(qū)，否則易產生熔核中的結

10、晶偏析、熱影響區(qū)胡須組織和局部熔化等缺陷。)推薦采用球面電極，尤其在板厚較大時。)焊接參數參見表-。 鍛壓力開始時間是從焊接電流開始時計算。圖-高溫合金(1)點焊接頭金相照片.鈦合金的點焊)一般可不進行表面清理，當表面氧化膜較厚時可進行化學清理：硝酸、氫氟酸、水混合液，或氫氟酸、硫酸、水混合液中(室溫)浸蝕，然后用流動冷水沖洗干凈。)電極應選用、合金，球面形工作端面，內部水冷和必要時附加外部水冷。)采用硬規(guī)范并配以較低的電極壓力，以避免產生凸肩、深壓痕等外部缺陷。)點焊時冷卻速度高，會產生針狀馬氏體(相)組織，使硬度提高韌性下降。)焊接參數參見表-。圖-鈦合金()點焊接頭金相照片.銅合金的點焊

11、)銅和高電導率的銅合金點焊時必須采用防止大量散熱的電極，一般推薦用鎢、鉬鑲嵌型或銅鎢燒結型電極(嵌塊直徑通常為)，有時也可采用在電極與工件表面加工藝墊片的措施；相對電導率小于純銅的銅合金點焊時，可采用合金電極。)應采用直流沖擊波和電容放電型點焊電源進行焊接。)注意減小分流(如加大點距和搭邊寬度等)、噴濺和防止電極表面粘結并及時修整。)焊接參數參見表-、表-。圖-銅合金()點焊接頭金相照片圖-鎂合金(日本，)點焊接頭金相照片.不等厚度及不同材料的點焊.偏移產生的原因.克服熔核偏移的措施3.利用帕爾帖效應圖-焊接區(qū)溫度分布)不同厚度()不同材料(電阻率).克服熔核偏移的措施()采用硬規(guī)范硬規(guī)范點焊

12、時電流場的分布，能更好的反映邊緣效應對貼合面集中加熱的效果，并且由于焊接時間短使熱損失下降，散熱的影響相對減小，均對糾正熔核偏移現象有利。()采用不同的電極(3)在薄件(或導電、導熱性好的焊件)上附加工藝墊片(圖-)工藝墊片由導熱性差的材料制作，厚度為0.2.，有降低薄件(或導電、導熱性好的焊件)散熱、增加電流密度的作用。(4)焊前在薄件或厚件上預先加工出凸點或凸緣進行凸焊或環(huán)焊是克服熔核偏移現象的一條很有效的措施。圖-特殊電極頭)加不銹鋼環(huán))加黃銅套(l)圖-附加工藝墊片的點焊)點焊前)規(guī)范合適)規(guī)范過大3.利用帕爾帖效應圖-帕爾帖效應的應用)交流電)直流電1.4.2膠接點焊與減振鋼板點焊1

13、.膠接點焊2.減振鋼板點焊1.膠接點焊1)點焊時應選用不宜產生噴濺和接頭變形的電流波形(設備)和焊接參數。2)點焊后搭接面應保證平整，便于膠液滲透到整個搭接面而不產生缺膠現象。3)選用流動性良好的膠粘劑，注膠時宜將工件傾斜。4)供先焊后膠的膠粘劑主要為改性環(huán)氧膠，有多種牌號，如-、-(表-)、-、等。2.減振鋼板點焊1)副導電回路的導電狀況影響到點焊過程是否穩(wěn)定，其中主要因素有回路長度和導電截面大小，因此調整導電板尺寸和位置非常重要，有時可用2個副導電回路(板兩端各1個)。2)使用球面電極能更好的擠出焊接區(qū)的減振膠，有利于保證點焊質量穩(wěn)定。3)減振鋼板點焊電流比相同厚度普通低碳鋼大15%，且其恒流控制精度應不低于。圖-非導電型減振鋼板點焊原理1.4.3微型件的點焊1)由于焊件熱慣性小，點焊時析熱少，而散熱強烈是其主要特點，因此在貼合面上難于形成集中加熱的效果，尤其是導熱性好的材料更為困難。2)接頭的連接形式除熔化連接(熔核)外，有時亦允許固相連接，即貼合面并不熔化，僅發(fā)生較充分的再結晶和擴散(但要有一定的體積深度)。3)平行間隙