熔焊方法及設(shè)備第一章

1、第1章點(diǎn)焊.1點(diǎn)焊基本原理.1.1點(diǎn)焊接頭的形成.1.2點(diǎn)焊的熱源及加熱特點(diǎn).點(diǎn)焊一般工藝.點(diǎn)焊方法.點(diǎn)焊接頭設(shè)計(jì).焊前工件表面清理.點(diǎn)焊焊接參數(shù)及其相互關(guān)系.常用金屬材料的點(diǎn)焊.低碳鋼的點(diǎn)焊第1章點(diǎn)焊.可淬硬鋼的點(diǎn)焊.鋁合金的點(diǎn)焊.不銹鋼的點(diǎn)焊.鍍層鋼板的點(diǎn)焊.高溫合金的點(diǎn)焊.鈦合金的點(diǎn)焊.銅合金的點(diǎn)焊.鎂合金的點(diǎn)焊.特殊情況的點(diǎn)焊工藝.不等厚度及不同材料的點(diǎn)焊1.4.2膠接點(diǎn)焊與減振鋼板點(diǎn)焊1.4.3微型件的點(diǎn)焊圖1-電阻點(diǎn)焊原理阻焊變壓器2電極3焊件4熔核102.tif102B.tif.1.1點(diǎn)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(guò)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(xiàn)處)晶體生長(zhǎng)方向圖1-7枝晶束形貌(2A12-)粗大柱狀晶內(nèi)部枝晶形態(tài)(光鏡)b)枝晶群側(cè)視形貌(SEM)c)枝晶群頂端俯視形貌(SEM)圖1-8等軸樹(shù)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(nèi)部枝晶形態(tài)(光鏡)c)等軸樹(shù)枝狀晶群體形貌(SEM).1.2點(diǎn)焊的熱源及加熱特點(diǎn).點(diǎn)焊的熱源.電流對(duì)點(diǎn)焊加熱的影響3.電阻對(duì)點(diǎn)焊加熱的影響.點(diǎn)焊的熱平衡.點(diǎn)焊的熱源圖1-9點(diǎn)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(nèi)部電阻.電流對(duì)點(diǎn)焊加熱的影響1)調(diào)節(jié)焊接

3、電流有效值的大小會(huì)使內(nèi)部熱源的析熱量發(fā)生顯著變化，影響加熱過(guò)程。)焊接電流在焊件內(nèi)部電阻(平均值)2上所形成的電流場(chǎng)分布特征，將使焊接區(qū)各處加熱強(qiáng)度不均勻，從而影響點(diǎn)焊的加熱過(guò)程。3.電阻對(duì)點(diǎn)焊加熱的影響圖1-0點(diǎn)焊時(shí)電場(chǎng)與電流密度分布(計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)繪制)電場(chǎng)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(diǎn)焊的熱平衡圖1-2點(diǎn)焊熱平衡組成圖1-2點(diǎn)焊熱平衡組成圖1-3點(diǎn)焊時(shí)的溫度分布焊鋼時(shí)B焊鋁時(shí)1014.tif圖-不同形式的單面點(diǎn)焊)單面單點(diǎn)焊)無(wú)分流單面的雙點(diǎn)焊)有分流單面雙點(diǎn)焊)單面多點(diǎn)焊圖-利用銅芯棒點(diǎn)焊)不合理)合理圖-點(diǎn)焊接頭型式)搭接接頭)折邊接頭圖-專(zhuān)用電極和專(zhuān)用電極握桿圖

4、-復(fù)雜點(diǎn)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(yù)壓壓力鍛壓力施加鍛壓力時(shí)刻(從斷電時(shí)刻算起)電極壓力點(diǎn)焊周期施加鍛壓力時(shí)刻(從通電時(shí)刻算起)圖-接頭拉剪載荷與焊接電流的一般關(guān)系板厚.以上板厚.以下圖-接頭拉剪載荷與焊接時(shí)間的關(guān)系圖-接頭承載能力與電極壓力圖-常用電極頭結(jié)構(gòu)1024.tif圖-焊接電流與電極壓力的關(guān)系(、為焊接規(guī)范中的三類(lèi)).低碳鋼的點(diǎn)焊)焊前冷軋板表面可不必清理，熱軋板應(yīng)去掉氧化皮、銹。)建議采用硬規(guī)范點(diǎn)焊，大者會(huì)產(chǎn)生一定的淬硬現(xiàn)象，但一般不影響使用。)焊厚板(3)時(shí)建議選用帶鍛壓力的壓力曲線(xiàn)，帶預(yù)熱電流脈沖或斷

5、續(xù)通電的多脈沖點(diǎn)焊方式，選用三相低頻焊機(jī)焊接等。)低碳鋼屬鐵磁性材料，當(dāng)焊件尺寸大時(shí)應(yīng)考慮分段調(diào)整焊接參數(shù)，以彌補(bǔ)因焊件伸入焊接回路過(guò)多而引起的焊接電流減弱。)焊接參數(shù)參見(jiàn)表-。圖-低碳鋼(08F)點(diǎn)焊接頭金相照片.可淬硬鋼的點(diǎn)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(yīng)選擇偏小，以使熔核焊透率接近設(shè)計(jì)值下限(為宜)，電極壓力值應(yīng)選擇較大，為相同板厚低碳鋼點(diǎn)焊時(shí)的.倍，或采用可予調(diào)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(nèi)噴濺)。()雙脈沖點(diǎn)焊工藝這種點(diǎn)焊工藝為焊接電流脈沖加個(gè)回火熱處理脈沖，配合適當(dāng)會(huì)得到高強(qiáng)度的點(diǎn)焊接頭，撕破試驗(yàn)時(shí)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(diǎn)焊工藝為焊接電流脈沖加多個(gè)回火熱處理脈沖，許多研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的雙脈沖點(diǎn)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(yīng)力區(qū)馬氏體仍有存在(圖-，曲線(xiàn))，出現(xiàn)脆性斷口形貌(圖-)，力學(xué)性能不高；而采用多脈沖回火點(diǎn)焊工藝能有效而穩(wěn)定的對(duì)接頭顯微組織和分布予以控制，使高應(yīng)力區(qū)獲得充分回火(圖-，曲線(xiàn))，得到韌性斷口形貌(圖-)，使力學(xué)性能，尤其是疲勞性能獲得顯著提高。圖-65Mn點(diǎn)焊接頭顯微硬度分布)板厚.)板厚.單脈沖點(diǎn)焊未回火處理雙脈沖點(diǎn)焊最佳多脈沖回火點(diǎn)焊單脈沖點(diǎn)焊爐中回火處理圖-點(diǎn)焊接頭高應(yīng)力區(qū)斷口形貌)脆性斷口(回火不適當(dāng))韌性斷口(回

7、火適當(dāng))圖-可淬硬鋼()點(diǎn)焊接頭金相照片.鋁合金的點(diǎn)焊)焊前必須按工藝文件仔細(xì)進(jìn)行表面化學(xué)清洗，并規(guī)定焊前存放時(shí)間。)電極一般選用合金，端面推薦用球面形并注意經(jīng)常清理，電極應(yīng)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(qiáng)大的點(diǎn)焊機(jī)是焊鋁的基本條件。)波形選擇，除板厚.的冷作強(qiáng)化型鋁合金可以用工頻交流波形點(diǎn)焊外，板厚較大的冷作強(qiáng)化型鋁合金及所有熱處理強(qiáng)化型鋁合金一律推薦用直流沖擊波、三相低頻和直流焊機(jī)點(diǎn)焊。.鋁合金的點(diǎn)焊)焊接循環(huán)，采用緩升、緩降的焊接電流，可起到預(yù)熱和緩冷作用；具有階梯形或馬鞍形壓力變化曲線(xiàn)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(zhǔn)確性，尤其是鍛壓

8、力的施加時(shí)間。)焊接參數(shù)參見(jiàn)表-、表-和表-。圖-鋁合金(美國(guó)，-)點(diǎn)焊接頭金相照片.不銹鋼的點(diǎn)焊)可用酸洗、砂布打磨或氈輪拋光等方法進(jìn)行焊前表面清理，但對(duì)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(qiáng)烈的內(nèi)部和外部水冷，可顯著提高生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量。)由于高溫強(qiáng)度大、塑性變形困難，應(yīng)選用較高的電極壓力，以避免產(chǎn)生噴濺和縮孔、裂紋等缺陷。)板厚大于時(shí)，常采用多脈沖焊接電流來(lái)改善電極工作狀況，其脈沖較點(diǎn)焊等厚低碳鋼時(shí)要短且稀。)焊接參數(shù)參見(jiàn)表-和表-。.點(diǎn)焊時(shí)電極壓力應(yīng)比表中值大。圖-不銹鋼()點(diǎn)焊接頭金相照片.鍍層鋼板的點(diǎn)焊)需要比普通鋼板點(diǎn)焊更大的焊接電流和電極壓力，約提高以上。)

9、電極材料應(yīng)選用合金或彌散強(qiáng)化銅，或鑲鎢復(fù)合電極(圖-)，并允許采用內(nèi)部和外部的強(qiáng)烈水冷卻。)在結(jié)構(gòu)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(huì)進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量。)點(diǎn)焊時(shí)應(yīng)采取有效的通風(fēng)措施，以防止鋅、鉛等元素的金屬蒸氣和氧化物塵埃對(duì)人體健康的侵害。)焊接參數(shù)參見(jiàn)表-和表-。圖-鍍鋅板點(diǎn)焊電流場(chǎng)圖-鑲鎢復(fù)合電極.高溫合金的點(diǎn)焊)電極可選用高溫強(qiáng)度好的材質(zhì)，如合金。)注意焊前應(yīng)仔細(xì)去除焊件表面油污、氧化膜，最好是酸洗處理，清理不良時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)合線(xiàn)伸入缺陷。)采用軟規(guī)范、大電極壓力，板厚大于時(shí)最好施加緩冷脈沖和鍛壓力。)加強(qiáng)冷卻和盡量避免重復(fù)加熱焊接區(qū)，否則易產(chǎn)生熔核中的結(jié)

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(shí)。)焊接參數(shù)參見(jiàn)表-。 鍛壓力開(kāi)始時(shí)間是從焊接電流開(kāi)始時(shí)計(jì)算。圖-高溫合金(1)點(diǎn)焊接頭金相照片.鈦合金的點(diǎn)焊)一般可不進(jìn)行表面清理，當(dāng)表面氧化膜較厚時(shí)可進(jìn)行化學(xué)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(dòng)冷水沖洗干凈。)電極應(yīng)選用、合金，球面形工作端面，內(nèi)部水冷和必要時(shí)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(chǎn)生凸肩、深壓痕等外部缺陷。)點(diǎn)焊時(shí)冷卻速度高，會(huì)產(chǎn)生針狀馬氏體(相)組織，使硬度提高韌性下降。)焊接參數(shù)參見(jiàn)表-。圖-鈦合金()點(diǎn)焊接頭金相照片.銅合金的點(diǎn)焊

11、)銅和高電導(dǎo)率的銅合金點(diǎn)焊時(shí)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(jié)型電極(嵌塊直徑通常為)，有時(shí)也可采用在電極與工件表面加工藝墊片的措施；相對(duì)電導(dǎo)率小于純銅的銅合金點(diǎn)焊時(shí)，可采用合金電極。)應(yīng)采用直流沖擊波和電容放電型點(diǎn)焊電源進(jìn)行焊接。)注意減小分流(如加大點(diǎn)距和搭邊寬度等)、噴濺和防止電極表面粘結(jié)并及時(shí)修整。)焊接參數(shù)參見(jiàn)表-、表-。圖-銅合金()點(diǎn)焊接頭金相照片圖-鎂合金(日本，)點(diǎn)焊接頭金相照片.不等厚度及不同材料的點(diǎn)焊.偏移產(chǎn)生的原因.克服熔核偏移的措施3.利用帕爾帖效應(yīng)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(diǎn)焊

12、時(shí)電流場(chǎng)的分布，能更好的反映邊緣效應(yīng)對(duì)貼合面集中加熱的效果，并且由于焊接時(shí)間短使熱損失下降，散熱的影響相對(duì)減小，均對(duì)糾正熔核偏移現(xiàn)象有利。()采用不同的電極(3)在薄件(或?qū)щ?、?dǎo)熱性好的焊件)上附加工藝墊片(圖-)工藝墊片由導(dǎo)熱性差的材料制作，厚度為0.2.，有降低薄件(或?qū)щ?、?dǎo)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(yù)先加工出凸點(diǎn)或凸緣進(jìn)行凸焊或環(huán)焊是克服熔核偏移現(xiàn)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(diǎn)焊)點(diǎn)焊前)規(guī)范合適)規(guī)范過(guò)大3.利用帕爾帖效應(yīng)圖-帕爾帖效應(yīng)的應(yīng)用)交流電)直流電1.4.2膠接點(diǎn)焊與減振鋼板點(diǎn)焊1

13、.膠接點(diǎn)焊2.減振鋼板點(diǎn)焊1.膠接點(diǎn)焊1)點(diǎn)焊時(shí)應(yīng)選用不宜產(chǎn)生噴濺和接頭變形的電流波形(設(shè)備)和焊接參數(shù)。2)點(diǎn)焊后搭接面應(yīng)保證平整，便于膠液滲透到整個(gè)搭接面而不產(chǎn)生缺膠現(xiàn)象。3)選用流動(dòng)性良好的膠粘劑，注膠時(shí)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(hào)，如-、-(表-)、-、等。2.減振鋼板點(diǎn)焊1)副導(dǎo)電回路的導(dǎo)電狀況影響到點(diǎn)焊過(guò)程是否穩(wěn)定，其中主要因素有回路長(zhǎng)度和導(dǎo)電截面大小，因此調(diào)整導(dǎo)電板尺寸和位置非常重要，有時(shí)可用2個(gè)副導(dǎo)電回路(板兩端各1個(gè))。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(diǎn)焊質(zhì)量穩(wěn)定。3)減振鋼板點(diǎn)焊電流比相同厚度普通低碳鋼大15%，且其恒流控制精度應(yīng)不低于。圖-非導(dǎo)電型減振鋼板點(diǎn)焊原理1.4.3微型件的點(diǎn)焊1)由于焊件熱慣性小，點(diǎn)焊時(shí)析熱少，而散熱強(qiáng)烈是其主要特點(diǎn)，因此在貼合面上難于形成集中加熱的效果，尤其是導(dǎo)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(shí)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(jié)晶和擴(kuò)散(但要有一定的體積深度)。3)平行間隙