特種連接方法與工藝

1、太原科技大學(xué)TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY壓力焊及特種焊期末作業(yè)學(xué) 院：材料科學(xué)與工程學(xué)院班 級：焊接111401姓 名：敬 飛學(xué) 號：201114060106 點(diǎn)焊摘要：點(diǎn)焊通常分為雙面點(diǎn)焊和單面點(diǎn)焊兩大類。雙面點(diǎn)焊時，電極由工件的兩側(cè)向焊接處饋電。典型的雙面點(diǎn)焊方式是最常用的方式，這時工件的兩側(cè)均有電極壓痕。大焊接面積的導(dǎo)電板做下電極，這樣可以消除或減輕下面工件的壓痕。常用于裝飾性面板的點(diǎn)焊。同時焊接兩個或多個點(diǎn)焊的雙面點(diǎn)焊，使用一個變壓器而將各電極并聯(lián)，這時，所有電流通路的阻抗必須基本相等，而且每一焊接部位的表面狀態(tài)、材料厚度

2、、電極壓力都需相同，才能保證通過各個焊點(diǎn)的電流基本一致采用多個變壓器的雙面多點(diǎn)點(diǎn)焊，這樣可以避免c的不足。點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法。它適于制造可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。是把焊件在接頭處接觸面上的個別點(diǎn)焊接起來。點(diǎn)焊要求金屬要有較好的塑性。一 概述（一）點(diǎn)焊的起源與發(fā)展電阻焊技術(shù)在工業(yè)界誕生。應(yīng)用和發(fā)展已有100年的歷史。1856年，英格蘭物理學(xué)家James Joule發(fā)現(xiàn)了電阻焊原理；1885年美國人Elihu Thompson獲得電阻焊機(jī)專利權(quán)，電阻焊走上了推動工業(yè)發(fā)展的歷史舞臺；之后，因工業(yè)發(fā)展的需要，各種電阻焊方法及設(shè)備不斷涌現(xiàn)。目前電阻焊

3、質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動化及機(jī)械化，廣泛應(yīng)用在汽車、航空航天、電子等領(lǐng)域。電阻焊已占整個焊接的1/4左右，并有繼續(xù)增加的趨勢。電阻點(diǎn)焊是電阻焊的重要分支。1912年，美國費(fèi)城的Edward G.Budd公司生產(chǎn)出第一個使用電阻點(diǎn)焊焊接的全鋼汽車車身；此后，Thomson又發(fā)明了點(diǎn)焊機(jī)、焊縫機(jī)、凸焊機(jī)以及閃光對焊機(jī)。1964年，Unimation生產(chǎn)的首批用于電阻點(diǎn)焊的機(jī)器人在通用公司汽車公司使用。目前，電焊已廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸、航空、設(shè)備制造等行業(yè)中薄板的自動化焊接生產(chǎn)，成為電阻焊最常用的方法之一。（二）電焊的焊接特點(diǎn)電阻電點(diǎn)焊（Resistance Spot Welding, RSW）

4、簡稱點(diǎn)焊是指焊件裝配成搭接接頭，并被壓緊在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的電阻焊方法。由此可見，點(diǎn)焊接頭是在熱機(jī)械力聯(lián)合作用下形成的，是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法。電阻點(diǎn)焊具有冶金過程簡單、操作簡便、易于實(shí)現(xiàn)自動化；加熱時間短、熱量集中、焊接變形和應(yīng)力??；無需填充金屬、耗材少、焊接生產(chǎn)成本低；生產(chǎn)效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。但電阻點(diǎn)焊也存在自身的缺點(diǎn)，如接頭形似比較單一（搭接為主），能夠可靠實(shí)現(xiàn)焊接的板厚有限，同時搭接接頭也使接頭的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度較低，難以在承力結(jié)構(gòu)的焊接上得以使用。除此之外，目前關(guān)于點(diǎn)焊的無損檢測技術(shù)還有待提高。一些大型自動化點(diǎn)焊設(shè)備成本較

5、高，給維護(hù)帶來一點(diǎn)的困難，這些因素制約了電阻點(diǎn)焊更廣泛的在工業(yè)上的應(yīng)用。(三)點(diǎn)焊的應(yīng)用電阻點(diǎn)焊目前主要應(yīng)用于薄板的搭接接頭中，而且接頭對氣密性和液密性沒有要求。由于他不需要添加熔敷金屬，焊接過程瞬間完成，焊點(diǎn)尺寸小，因此具有高速、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)，目前在汽車殼體蒙皮、航空部件等方面得到廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上點(diǎn)焊還主要用于厚度小于3mm的沖壓、軋制薄板構(gòu)件；對于6mm以上的板件，點(diǎn)焊的承載能力不如熔焊方法，無論沖焊接質(zhì)量還是焊接成本上都不是最好的選擇。目前，點(diǎn)焊亦可廣泛用于多種材料，如低碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金鍍鋅鋼板等。二 點(diǎn)焊的基本原理（一）點(diǎn)焊溫度場的分布焊接區(qū)析熱與

6、散熱的綜合結(jié)果造成了溫度分布的不同。而析熱與電阻大小成正比，因此點(diǎn)焊的溫度分布與焊接過程的電阻分布密切相關(guān)。溫度場決定了焊接質(zhì)量和焊接接頭的可靠性。如圖所示焊接過程中的溫度分布。當(dāng)對于點(diǎn)焊接頭而言，人們更加關(guān)心點(diǎn)焊加熱終了時的溫度分布，它決定最終熔核的尺寸大小及焊接質(zhì)量。其最高溫度總是處于焊接區(qū)中心。溫度場中高于被焊金屬熔點(diǎn)TM的部分形成熔核，核內(nèi)溫度往往具有比TM更高的溫度（焊鋼時超出200-300K），但在電磁力強(qiáng)力攪拌下，進(jìn)一步升高是困難的。由于Q2，Q3 的強(qiáng)力作用，離開熔核邊界溫度降低很快，當(dāng)被焊金屬導(dǎo)熱性差（鋼）或用硬規(guī)范點(diǎn)焊時，溫度梯度將會很大，而被焊金屬導(dǎo)熱性好（鋁）或用軟規(guī)范

7、點(diǎn)焊時，溫度梯度則較小。（二）點(diǎn)焊循環(huán)的過程點(diǎn)焊過程由預(yù)壓、焊接、維持和休止四個基本程序組成焊接循環(huán)，必要時可增附加程序，其基本參數(shù)為電流和電極力隨時間變化的規(guī)律。 1預(yù)壓 這個階段包括電極壓力的上升和恒定兩部分。為保證在通電時電極壓力恒定，預(yù)壓時間必須保證，尤其當(dāng)需連續(xù)點(diǎn)焊時，須充分考慮焊機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)動作所需時間，不能無限縮短。 預(yù)熱的目地是為了建立穩(wěn)定的電流通道，以保證焊接過程獲得重復(fù)性好的電流密度，對厚板或剛度大的沖壓零件，有條件時可在此期間加大與壓力，而后再回復(fù)到焊接時的電極力，是接觸電阻恒定而又不是太小以提高熱效率。2焊接 這個階段是焊件加熱熔化形成熔核的階段。焊接電流可基本不變（指有

8、效值），亦可為漸升或階躍上升。在此期間焊件焊接區(qū)的溫度分布經(jīng)歷復(fù)雜的變化后趨向穩(wěn)定。起初輸入熱量大于失散熱量，溫度上升，形成高溫塑性狀態(tài)的連接區(qū)，并使中心與大氣隔絕，保證隨后熔化的金屬不氧化，而后在中心部位首先出現(xiàn)熔化區(qū)，隨著加熱的進(jìn)行熔化區(qū)擴(kuò)大，而外圍的塑性環(huán)亦向外擴(kuò)大，熱輸入量與熱散失量最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。3.維持 此階段不再輸入熱量，熔核快速散熱、冷卻結(jié)晶。結(jié)晶過程遵循凝固理論。由于熔核體積小，且夾持在水冷電極間，冷卻速度甚高，且夾在水冷電極間，冷卻速度甚高，一般在幾周內(nèi)凝固結(jié)束。在維持階段的后期，也可以增加頂鍛壓力，壓實(shí)熔核，防止裂紋、疏松、縮孔等缺陷。三點(diǎn)焊工藝（一）點(diǎn)焊方法的分類根據(jù)

9、點(diǎn)焊時電極向焊接區(qū)饋電方式不同，可將點(diǎn)焊分為雙面點(diǎn)焊和單面點(diǎn)焊。同時，又根據(jù)在同一個焊點(diǎn)焊接循環(huán)中所形成的焊點(diǎn)數(shù)，將其進(jìn)一步細(xì)分為當(dāng)點(diǎn)焊、雙點(diǎn)焊、多點(diǎn)焊等。雙面點(diǎn)焊應(yīng)用最廣，是最常用的裝配方式；當(dāng)面點(diǎn)焊時，電極工件的同一側(cè)向焊接處饋電，僅用于下電極無法抵達(dá)構(gòu)件背面或里面的場合?？傊瑢附羽侂婞c(diǎn)焊時應(yīng)遵循以下原則：盡量縮短二次回路長度及減小回路所包圍的空間面積，以減少能耗；盡量減少伸入二次回路的磁鐵體積，特別是在不同位置點(diǎn)焊焊接時伸入體積有很大變化，以避免焊接電流產(chǎn)生較大波動：盡量防止和減小分流。（二）點(diǎn)焊設(shè)計點(diǎn)焊通常采用搭接接頭和折邊接頭接頭可以由兩個或兩個以上等厚度或不等厚度的工件組成。在

10、設(shè)計點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)時，必須考慮電極的可達(dá)性，即電極必須能方便地抵達(dá)工件的焊接部位。同時還應(yīng)考慮諸如邊距、搭接量、點(diǎn)距、裝配間隙和焊點(diǎn)強(qiáng)度諸因素。點(diǎn)距即相鄰兩點(diǎn)的中心距，其最小值與被焊金屬的厚度、導(dǎo)電率，表面清潔度，以及熔核的直徑有關(guān)。規(guī)定點(diǎn)距最小值主要是考慮分流影響，采用強(qiáng)條件和大的電極壓力時，點(diǎn)距可以適當(dāng)減小。采用熱膨脹監(jiān)控或能夠順序改變各點(diǎn)電流的控制器時，以及能有效地補(bǔ)償分流影響的其他裝置時，點(diǎn)距可以不受限制。裝配間隙必須盡可能小，因?yàn)榭繅毫οg隙將消耗一部分電極壓力，使實(shí)際的焊接壓力降低。間隙的不均勻性又將使焊接壓力波動，從而引起各焊點(diǎn)強(qiáng)度的顯著差異，過大的間隙還會引起嚴(yán)重飛濺，許用的間隙值

11、取決于工件剛度和厚度，剛度、厚度越大，許用間隙越小，通常為0.1-2mm。單個焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度取決于兩板交界上熔核的面積，為了保證接頭強(qiáng)度，除熔核直徑外，焊透率和壓痕深度也應(yīng)符合要求，焊透率的表達(dá)式為：=h/-c×100%。兩板上的焊透率只允許介于20-80%之間。鎂合金的最大焊透率只允許至60%。而鈦合金則允許至90%。焊接不同厚度工件時，每一工件上的最小焊透率可為接頭中薄件厚度的20%，壓痕深度不應(yīng)超過板件厚度的15%，如果兩工件厚度比大于2:1，或在不易接近的部位施焊，以及在工件一側(cè)使用平頭電極時，壓痕深度可增大到20-25%。點(diǎn)焊接頭受垂直面板方向的拉伸載荷時的強(qiáng)度，為正拉強(qiáng)度

12、。由于在熔核周圍兩板間形成的尖角可引起應(yīng)力集中，而使熔核的實(shí)際強(qiáng)度降低，因而點(diǎn)焊接頭一般不這樣加載。通常以正拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度之比作為判斷接頭延性的指標(biāo)，此比值越大，則接頭的延性越好。多個焊點(diǎn)形成的接頭強(qiáng)度還取決于點(diǎn)距和焊點(diǎn)分布。點(diǎn)距小時接頭會因?yàn)榉至鞫绊懫鋸?qiáng)度，大的點(diǎn)距又會限制可安排的焊點(diǎn)數(shù)量。因此，必須兼顧點(diǎn)距和焊點(diǎn)數(shù)量，才能獲得最大的接頭強(qiáng)度，多列焊點(diǎn)最好交錯排列而不要作矩形排列。參考文獻(xiàn):特種鋼連接方法及工藝?yán)钣轮?吳志生百度文庫 要求：一論文格式的字體： 1. 各類標(biāo)題（包括“參考文獻(xiàn)”標(biāo)題）用粗宋體； 2. 摘要、關(guān)鍵詞、圖表名、參考文獻(xiàn)內(nèi)容用宋體小4號；3. 正文、圖表、頁眉、頁腳中的文字用宋體小4號；4. 英文用Times New Roman字體。 二字體要求：（1） 填寫姓名、專業(yè)、學(xué)號等項(xiàng)目時用3號楷體。（2） 內(nèi)容提要3號黑體，居中上下各空一行，內(nèi)容為小4號楷體。（3） 關(guān)鍵詞4號黑體，內(nèi)容為小4號黑體。（4） 正文文字另起頁，論文標(biāo)題用3號黑體，正文文字一般用小4 號宋體，每段首起空兩個格，1.5倍行距。（5） 正文文中標(biāo)題一級標(biāo)題：標(biāo)題序號為“一、”， 4號黑體，