凸焊工藝與方法

1、凸焊工藝與方法凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。凸焊的種類很多，除板 件凸焊外，還有螺帽、螺釘類零件的凸焊、線材交叉凸焊、管子凸焊和板材 T 型凸焊等。板件凸焊最適宜的厚度為0.5-4mm焊接更薄的板件時，凸點設(shè)計要求 嚴格，需要隨動性極好的焊機，因此厚度小于 0.25m m的板件更易于采用點焊。 凸焊與點焊相比還具有以下優(yōu)點：1 ）在一個焊接循環(huán)內(nèi)可同時焊接多個焊點。 不僅生產(chǎn)率高， 而且沒有分 流影響。因此可在窄小的部位上布置焊點而不受點距的限制。2）由于電流密度集于凸點，電流密度大，故可用較小的電流進行焊接， 并能可靠地形成較小的熔核。 在點焊時， 對應(yīng)于某一板厚， 要形成小于某

2、一尺寸 的熔核是很困難的。3 ）凸點的位置準確、尺寸一致，各點的強度比較均勻。因此對于給定的 強度、凸焊焊點的尺寸可以小于點焊。4 ）由于采用大平面電極， 且凸點設(shè)置在一個工件上， 所以可最大限度地 減輕另一工件外露表面上的壓痕。 同時大平面電極的的電流密度小、 散熱好， 電 極的磨損要比點焊小得多，因而大大降低了電極的保養(yǎng)和維修費用。5）與點焊相比，工件表面的油、銹、氧化皮、鍍層和其他涂層對凸焊的 影響較小，但干凈的表面仍能獲得較穩(wěn)定的質(zhì)量。凸焊的不足之處是需要沖制凸焊的附加工序；電極比較復(fù)雜；由于一次 要焊多個焊點，需要使用高電極壓力、高機械精度的大功率焊機。由于凸焊有上述多種優(yōu)點，因而獲

3、得了極廣泛的應(yīng)用。凸焊電極、模具和夾具一、電極材料凸焊電極通常采用 2 類電極合金制造，因為這類電極合金在電導(dǎo)率、強 度、硬度和耐熱性等方面具有最好的綜合性能。 3 類電極合金也能滿足要求。二、電極設(shè)計凸焊電極有三種基本類型：1 ）點焊用的圓形平頭電極2 ）大平頭棒狀電極3 ）具有一組局部接觸面的電極， 即將電極在接觸部位加工出凸起接觸面， 或?qū)⑤^硬的銅合金嵌塊用釬焊或緊固方法固定于電極的接觸部位。標準點焊電極用于單點凸焊時。為了減輕工件表面壓痕，電極接觸面直 徑應(yīng)不小于凸點直徑的兩倍。大平頭棒狀電極用于局部位置的多點凸焊。例如加強墊圈的凸焊，一次 可焊 4-6 點。這種電極的接觸面必須足夠大

4、， 要超過全部凸點的邊界， 超出量一 般應(yīng)相當于一個凸點的直徑。這種電極一般可裝在大功率點焊機上。三、焊接模具和夾具 焊接模具用于保持和夾緊工件于適當位置，同時也用作電極，夾具是不 導(dǎo)電的輔助定位裝置。 對于小工件， 電極和定位夾具通常是一體的。 橫簧夾的作 用是將螺栓固定于上電極中，為防止分流，插入電極的固定銷須用非金屬材料。其他類型的待焊工件也可用彈簧夾固定在上電極上。在條件許可用真空 吸附的方法使工件保持在上電極中。 有時也可用一個移動裝置將小工件夾住并送 入待焊部位。大型凸焊構(gòu)件需要復(fù)雜得多的焊接模具和夾具，以滿足定位，加緊和導(dǎo) 電的需要。凸焊的工藝特點和工藝參數(shù)一、凸焊的工藝特點凸焊

5、是點焊的一種變形，通常是在兩板件之一上沖出凸點，然后進行焊 接。由于電流集中， 克服了點焊時熔核偏移的缺點， 因而凸焊時工件的厚度比可 以超過 6:1 。凸焊時，電極必須隨著凸點的被壓饋而迅速下降，否則會因失壓而產(chǎn)生 飛濺，所以應(yīng)采用電極隨動性好的凸焊機。多點凸焊時，如果焊接條件不適當，會引起凸點移位現(xiàn)象，并導(dǎo)致接頭強度降低。實驗證明，移位是由電流通過時的電磁力引起的在實際焊接時，由于凸點高度不一致，上下電極平行度差，一點固定一 點移動要比兩點同時移動的情況多。為了防止凸點移位， 除在保證正常熔核的條件下， 選用較大的電極壓力， 較小的焊接電流外， 還應(yīng)盡可能地提高加壓系統(tǒng)的隨動性。 提高隨動

6、性的方法主 要是減小加壓系統(tǒng)可動部分的質(zhì)量，以及在導(dǎo)向部分采用滾動摩擦。多點凸焊時，為克服各凸點間的壓力不均衡，可以采用附加預(yù)熱脈沖或 采用可轉(zhuǎn)動的電極頭的辦法。 二、凸焊的工藝參數(shù)凸焊的主要工藝參數(shù)是：電極壓力、焊接時間和焊接電流。1 、電極壓力 凸焊的電極壓力取決于被焊金屬的性能，凸點的尺寸和一次焊成的凸點 數(shù)量等。電極壓力應(yīng)足以在凸點達到焊接溫度時將其完全壓饋， 并使兩工件緊密 貼合。電極壓力過大會過早地壓饋凸點， 失去凸焊的作用， 同時因電流密度減小 而降低接頭強度。壓力過小又會引起嚴重飛濺。2 、焊接時間 對于給定的工件材料和厚度，焊接時間由焊接電流和凸點剛度決定。在 凸焊低碳鋼和低

7、合金鋼時， 與電極壓力和焊接電流相比， 焊接時間時次要的。 在 確定合適的電極壓力和焊接電流后， 在調(diào)節(jié)焊接時間， 以獲得滿意的焊點。 如想 縮短焊接時間， 就要相應(yīng)增大焊接電流， 但過份增大焊接電流可能引起金屬過熱 和飛濺，通常凸焊的焊接時間比點焊長，而電流比點焊小。3 、焊接電流 凸焊的每一焊點所需電流比點焊同樣一個焊點時小。但在凸點完全壓潰 之前電流必須能使凸點溶化， 推薦的電流應(yīng)該是在采用合適的電極壓力下不至于 擠出過多金屬的最大電流。 對于一定凸點尺寸， 擠出的金屬量隨電流的增加而增 加。采用遞增的調(diào)幅電流可以減小擠出金屬。 和點焊一樣， 被焊金屬的性能和厚 度仍然是選擇焊接電流的主

8、要依據(jù)。多點凸焊時，總的焊接電流大約為每個凸點所需電流乘以凸點數(shù)。但考 慮到凸點的公差、 工件形狀。 以及焊機次級回路的阻抗等因素， 可能需要做一些 調(diào)整。凸焊時還應(yīng)做到被焊兩板間的熱平衡，否則，在平板未達到焊接溫度以 前便已溶化，因此焊接同種金屬時，應(yīng)將凸點沖在較厚的工件上，焊接異種金屬 時，應(yīng)將凸點沖在電導(dǎo)率較高的工件上。 但當在厚板上沖出凸點有困難時， 也可 在薄板上沖凸點。電極材料也影響兩工件上的熱平衡，在焊接厚度小于0.5m m的薄板時，為了減少平板一側(cè)的散熱，常用鎢-銅燒結(jié)材料或鎢做電極的嵌塊。凸焊接頭和凸點設(shè)計一、凸焊接頭設(shè)計凸焊搭接接頭的設(shè)計與點焊相似。通常凸焊接頭的搭接量比點

9、焊的小。 凸點間的間距沒有嚴格限制。當一個工件的表面質(zhì)量要求較高時，凸點應(yīng)沖在另一工件上。在工件凸 焊螺母、螺栓等緊固件時，凸點的數(shù)量必須足以承受設(shè)計載荷。二、凸點設(shè)計凸點的作用是將電流和壓力局限在工件的特定位置上，其形狀和尺寸取 決于應(yīng)用的場合和需要焊點強度。不同資料所推薦的焊點尺寸往往相差甚遠。一 般情況下建議采用下表規(guī)定的凸點尺寸。 與沖有凸點的板厚相比，當平板較薄時 采用小凸點，較厚時采用大凸點。凸焊的凸點尺寸凸點所在板厚平板厚凸點尺寸直徑d高度h0.50.51.80.52.02.30.61.01.01.80.53.22.80.82.01.02.80.74.04.01.03.21.03

10、.50.95.04.51.12.06.01.24.06.07.01.53.07.01.56.06.09.02.0凸點形狀有圓球型和圓錐型兩種。后一種可以提高凸點剛度，在電極壓 力較高時不致于過早壓潰；也可以減少因電流密度過大而產(chǎn)生飛濺。 但通常多采 用圓球型凸點。為了防止擠出金屬殘留在凸點周圍而形成板間間隙，有時也采用 帶環(huán)形溢出槽的凸點。多點凸焊時，凸點高度不一致將引起各點電流的不平衡， 使接頭強度不穩(wěn)定。因此凸點高度誤差應(yīng)不超過土 0.12mm如采用預(yù)熱電流，則 誤差可以增大。凸點也可以做成長形的（近似橢圓形），以增加熔核尺寸，提高焊點強 度，此時凸點與平板將為線接觸。凸焊時，除利用上述幾

11、種形式的凸點形成接頭外，根據(jù)凸焊工件種類不 同還有多種接頭形式。用于凸焊的螺栓和螺帽上的凸點和凸環(huán)多是在零件鍛壓時一次成形。常用金屬的凸焊一、低碳鋼的凸焊低碳鋼的凸焊應(yīng)用最廣泛，下表是圓球和圓錐型凸焊的焊接條件。低碳鋼凸焊的焊接條件板厚（mm電極接觸 面最小直 徑（mm電極壓力（KN焊接時間（周）維持時間（周）焊接電流（KA0.363.180.8061350.533.971.3681360.794.761.82131371.126.351.82171371.577.943.1821139.51.989.535.452525132.3911.15.45252514.52.7712.77.7325

12、38163.1814.37.73253817注：本表選自“推薦的電阻焊實踐”， AWSCI.1。時間欄內(nèi)周數(shù)已按50Hz電 源頻率修訂。本表數(shù)據(jù)僅用于兩板凸焊，厚度比最大為 3:1。表中電極接觸面最 小直徑為凸焊直徑的兩倍。下表是低碳鋼螺釘凸焊的焊接條件。凸焊螺帽時應(yīng)采用較短時間，否則 會使螺紋變色、精度降低。電極壓力也不能過低，否則會引起凸點移位，使強度 降低并損壞螺紋。低碳鋼螺母凸焊的焊接條件螺帽的螺紋直徑（mm平板厚度（mrhA電極壓力（KN焊接時間（周）焊接電流（KA1.23.031042.33.23112.34.031584.04.33161.24.8318124.05.2320螺帽

13、的螺紋直B接頭抗扭強度徑（mrh電極壓力（KN焊接時間（周）焊接電流（A）(N.mm2.46842.6692.961083.261280.2124.06152104.2617下表是低碳鋼線材交叉凸焊的焊接條件。鍛造比大時需要較大的電極壓 力和焊接電流。接頭強度也較大，但外觀較差。低碳鋼線材交叉凸焊的焊接條件鍛造比(10%線徑(mm級別A電極壓力(KN焊接時間(周)焊接電流(KA2.00.451.02.40.4561.43.20.5582.0154.00.8102.94.81.1133.76.41.8205.18.02.9276.69.54.0358.02.00.461.32.40.4581.7

14、3.20.7112.5254.01.0153.54.81.4204.36.42.5306.08.03.8407.89.55.5529.5二、鍍層鋼板的凸焊鍍層鋼板凸焊要比點焊和縫焊遇到的問題少一些，原因是電流集中于凸點，即使接觸處的鍍層金屬首先溶化并蔓延開來， 也不會象點、縫焊一樣使電流 密度降低。此外，由于凸焊的平面電極接觸面大、電流密度小，因此無論是鍍層 的粘附還是電極的變形都比較小。鍍鋅鋼板凸焊用得較多，下表為這種鋼板凸焊的條件:凸點所 在板厚（mrh平板板厚（mm凸點尺寸（mm電極壓力（KN焊接時間（KA焊接電流（KN抗剪強度（N熔核直徑（mm直徑d高度h0.44.01.20.573.

15、20.71.64.01.20.774.20.84.01.20.35102.01.21.24.01.20.667.21.01.04.21.21.151510.04.23.81.61.65.01.21.82011.59.36.21.81.86.01.42.52516.0146.22.32.36.01.43.53016.0197.52.72.76.01.44.33322.0227.5三、貼聚氯乙烯塑料面鋼板的凸焊這種鋼板的一面有絕緣的聚氯乙烯塑料層，只能以單面單點或單面雙點 的方式焊接。為了保護粘塑面不被破壞，必須采用較短時間焊接。一般采用半周 通電的方式來控制加熱時間和熱量，甚至縮短到1/6周或者

16、使用儲能焊機進行短 時間焊接。為了保證貼塑面沒有相同明顯的壓痕， 通常采用與貼塑面鋼板相同花 紋的鋼板墊板。四、其他金屬材料的凸焊可淬硬的高強度合金鋼很少凸焊，但有時會進行線材交叉焊接，由于會 產(chǎn)生淬火組織，必須進行電極間回火，并應(yīng)采用比低碳鋼高的電極壓力。不銹鋼凸焊沒有困難，但較易產(chǎn)生熔核移位現(xiàn)象。應(yīng)注意選用合理的焊 接工藝參數(shù)，并避免采用過小的點距。鋁合金強度低，則一通電凸點即被壓饋。起不到集中電流的作用，因此 很少采用凸焊。但有時用于螺栓、螺帽的凸焊。銅合金、鈦合金也可以進行凸焊。貼塑鋼板圓球形凸點凸焊的焊接條件板厚（mm凸點尺寸（mm電極壓力（KN焊接時間（mS交流半波電流峰值（KA抗剪強度（KN貼塑鋼板凸點所在鋼板直徑d高度h0.40.42.00.1543.20.750.60.60.31.80.1553.50.500.40.41.80.1553.20.650.80.80.41.80.2053.51.00.40.42.00.1554.00.751.00.52.00.2554.51.00.60.62.60.2565.01.01.21.20.63.00.8568.02.0貼塑鋼板環(huán)形凸點的凸焊規(guī)范板厚（mm凸點尺寸（mm交流半波式電容貯能式貼塑鋼板凸點所在鋼板d1d2h電極壓力（KN焊接時 間（周）電流峰值（KA電容量（uF）電壓（V抗剪強度（KN0.60.63.54.