點(dian)焊是指將焊件裝配成(cheng)搭接接頭,并壓(ya)緊在兩電(dian)(dian)極之間,利(li)用(yong)電(dian)(dian)阻熱(re)熔(rong)化母材金屬,形(xing)成(cheng)焊點(dian)的電(dian)(dian)阻焊方法,見圖(tu)6-21。
一、焊點形成過(guo)程
焊點形成過程是由預壓(ya)、通電加熱和(he)冷卻結晶三個連續階段(duan)所組成。
1. 預壓階段
焊(han)件(jian)在(zai)(zai)點焊(han)機(ji)電(dian)(dian)極(ji)間頂(ding)先(xian)擠(ji)壓,其作(zuo)用是在(zai)(zai)焊(han)件(jian)的(de)焊(han)接處(chu)形成緊密的(de)接觸(chu)(chu)點,為此,電(dian)(dian)極(ji)壓力(li)在(zai)(zai)焊(han)接電(dian)(dian)流(liu)接通前即應達到滿值(zhi)。如果在(zai)(zai)通電(dian)(dian)加熱(re)時(shi)的(de)電(dian)(dian)極(ji)壓力(li)不夠大(da),則(ze)接觸(chu)(chu)電(dian)(dian)阻很(hen)大(da),接觸(chu)(chu)點處(chu)的(de)金屬很(hen)快(kuai)熔(rong)化,以火花形式飛濺出來,產生所謂初期(qi)飛濺。這時(shi)工件(jian)可能被燒(shao)穿,電(dian)(dian)極(ji)可能被燒(shao)壞。
2. 通電加(jia)熱階段
被(bei)擠壓在(zai)(zai)電極之間的(de)焊(han)件,靠(kao)電流通(tong)過接觸電阻及工件本身電阻所產生的(de)熱(re)(re)量加熱(re)(re)。這時,在(zai)(zai)熱(re)(re)和(he)機(ji)械(力)作用下形成塑(su)性環、熔(rong)核(he),并隨(sui)著通(tong)電加熱(re)(re)的(de)進行而(er)長大,直到獲得需要的(de)熔(rong)核(he)尺寸。在(zai)(zai)焊(han)點核(he)心內的(de)熔(rong)化(hua)金屬(shu)(shu)被(bei)塑(su)性環包圍,如果這個環不夠緊,部分液態金屬(shu)(shu)就(jiu)會溢出,形成金屬(shu)(shu)飛濺。
3. 冷卻結晶階段
該階段(duan)又(you)稱鍛壓(ya)(ya)階段(duan)。當熔(rong)(rong)核達到合格(ge)的(de)形狀與尺寸(cun)后(hou),切(qie)斷焊接(jie)電(dian)(dian)流(liu),液態熔(rong)(rong)核在電(dian)(dian)極壓(ya)(ya)力作用下冷卻結晶(jing)。熔(rong)(rong)核結晶(jing)是在封閉的(de)金(jin)屬模(mo)內進行的(de),結晶(jing)時(shi)不(bu)能自由收縮,用電(dian)(dian)極擠壓(ya)(ya)就可使(shi)正在結晶(jing)的(de)金(jin)屬變(bian)得致密,使(shi)之不(bu)易產生縮孔(kong)或裂縫。因(yin)此,電(dian)(dian)極壓(ya)(ya)力在焊接(jie)電(dian)(dian)流(liu)斷開、熔(rong)(rong)核金(jin)屬全部結晶(jing)后(hou)才(cai)能解除。
由于材(cai)質和焊(han)接規(gui)范特征的(de)不同(tong),熔核的(de)凝固組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)可有三(san)種:柱狀組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、等軸組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、柱狀+等軸組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。純金(jin)屬(如鎳(nie)、鉬(mu)等)和結晶溫(wen)度區間窄的(de)合金(jin)(碳(tan)鋼、合金(jin)鋼、鈦合金(jin)等),其(qi)(qi)熔核組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)柱狀組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi);鋁(lv)合金(jin)等其(qi)(qi)熔核為(wei)“柱狀十等軸”組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),熔核完全是等軸組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)情況極少。
二、點焊工藝(yi)
1. 點焊(han)種類及選(xuan)用(yong)
點(dian)焊的(de)種(zhong)類有(you):工頻、交流(liu)點(dian)焊,用于(yu)各種(zhong)鋼材、鋁(lv)及其(qi)合(he)金一般件焊接(jie)(jie);電(dian)容儲能點(dian)焊,用于(yu)異(yi)種(zhong)金屬、鋁(lv)及其(qi)合(he)金不等厚度及精(jing)密件和重(zhong)要件的(de)焊接(jie)(jie);直流(liu)沖擊(ji)波(bo)點(dian)焊,用于(yu)鋁(lv)及其(qi)合(he)金焊接(jie)(jie);低(di)頻交流(liu)點(dian)焊,用于(yu)大型磁(ci)性件焊接(jie)(jie)。
2. 點焊接(jie)頭(tou)類(lei)型
點焊的(de)(de)接(jie)頭(tou)類型要充(chong)分考慮到(dao)點焊機(ji)電極(ji)能接(jie)近焊件,做到(dao)施焊方(fang)便,加熱可靠。如圖6-22(a)~(d)所(suo)(suo)示(shi)的(de)(de)是合理(li)的(de)(de)接(jie)頭(tou);(e)、(g)所(suo)(suo)示(shi)的(de)(de)接(jie)頭(tou)難以用一般電極(ji)施焊;(f)所(suo)(suo)示(shi)的(de)(de)接(jie)頭(tou)必須(xu)將電極(ji)伸(shen)人(ren)工件內部,施焊困難;(h)所(suo)(suo)示(shi)的(de)(de)接(jie)頭(tou)的(de)(de)分流現象(xiang)嚴重(zhong),會影響焊接(jie)質量。
3. 焊件表面(mian)清理
焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)表面(mian)(mian)狀態對焊(han)(han)(han)點大小、強(qiang)度和(he)表面(mian)(mian)質量以及電(dian)(dian)極壽命有(you)直接影響。電(dian)(dian)極與(yu)(yu)焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)、焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)與(yu)(yu)焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)的接觸(chu)面(mian)(mian)均需(xu)清理。各種(zhong)鋼(gang)材可用酸洗、噴砂或機械法清理。鋁合金等有(you)色金屬(shu)經酸洗或機械清理后,焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)的接觸(chu)面(mian)(mian)應有(you)一定的接觸(chu)電(dian)(dian)阻。不銹鋼(gang)還(huan)可用電(dian)(dian)拋光(guang)清理待(dai)焊(han)(han)(han)表面(mian)(mian)。
4. 點焊(han)規范參(can)數的選擇(ze)
點焊(han)規范參數(shu)主要(yao)(yao)有:焊(han)接電(dian)流、通電(dian)時(shi)間、電(dian)極(ji)壓(ya)力和電(dian)極(ji)頭尺寸。一般(ban)焊(han)各(ge)種鋼(gang)用平頭電(dian)極(ji),焊(han)鋁或鈦(tai)合(he)金用球面電(dian)極(ji)。當電(dian)極(ji)材料(liao)、端面形狀及(ji)尺寸選定以(yi)后,焊(han)接規范的(de)選擇主要(yao)(yao)是考慮焊(han)接電(dian)流、通電(dian)時(shi)間和電(dian)極(ji)壓(ya)力這三個參數(shu),它們是形成點焊(han)接頭的(de)三大要(yao)(yao)素,其相互配合(he)可有兩種方式。
①. 焊接電流和通電時間的配合
這種配合以反映焊接區(qu)加熱道度快慢為主要特(te)征。當采(cai)用(yong)(yong)大(da)焊接電流、短通(tong)電時(shi)間(jian)參數時(shi)稱為項(xiang)規范(fan);而采(cai)用(yong)(yong)小焊接電流、長通(tong)電時(shi)間(jian)參數時(shi)稱為軟規范(fan)。
硬規(gui)范(fan)的(de)特(te)點:生(sheng)產率高,電(dian)(dian)極磨損少,焊(han)(han)(han)件(jian)表面(mian)壓坑(keng)淺,熱(re)影響區小,焊(han)(han)(han)接變形小。但是由于焊(han)(han)(han)接電(dian)(dian)流大(da)(da),對通(tong)電(dian)(dian)時間必(bi)須精確(que)控制。如果通(tong)電(dian)(dian)時間稍發生(sheng)變化,就有可能引起(qi)加熱(re)不足或過(guo)燒,嚴重影響焊(han)(han)(han)點強度。當焊(han)(han)(han)機功(gong)率不足和焊(han)(han)(han)接淬(cui)硬傾(qing)向(xiang)較大(da)(da)的(de)材料(如低(di)合金(jin)高強度鋼)時,均不宜用硬規(gui)范(fan)。
軟(ruan)規(gui)范(fan)的(de)特點:加熱(re)平穩(wen),焊接(jie)質量對規(gui)范(fan)參(can)數波(bo)動(dong)的(de)敏(min)感性(xing)低,焊點強度穩(wen)定;溫(wen)度場(chang)分(fen)布平緩、塑性(xing)區寬,在壓(ya)力(li)作用(yong)(yong)下易(yi)變(bian)形,可(ke)減少熔(rong)核內(nei)噴濺、縮(suo)孔和(he)裂(lie)紋傾(qing)向;對有淬硬傾(qing)向的(de)材料,軟(ruan)規(gui)范(fan)可(ke)減少接(jie)頭(tou)冷裂(lie)紋傾(qing)向;所(suo)用(yong)(yong)設備容量小,控制(zhi)精度不高,因而較便(bian)宜。但是(shi),軟(ruan)規(gui)范(fan)易(yi)造成焊點壓(ya)痕(hen)深、接(jie)頭(tou)變(bian)形大(da),表(biao)面質量差;電極磨損快、生產效率低。
一般硬規范適(shi)用于鋁合金(jin)(jin)、奧氏體(ti)不銹鋼、低(di)碳鋼及不等(deng)厚度板材的(de)焊接,而(er)軟規范適(shi)用于低(di)合金(jin)(jin)鋼、可淬(cui)硬鋼+耐(nai)熱合金(jin)(jin)及鈦合金(jin)(jin)等(deng)。
②. 焊接電(dian)流和電(dian)極壓力(Fo)的配(pei)合(he)
這種(zhong)配合以焊(han)(han)接(jie)(jie)過程中不產生噴濺為(wei)(wei)主要特征。根據這一原則(ze)制定的焊(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流(I)、電(dian)極壓(ya)力(Fw)關系曲(qu)(qu)線稱為(wei)(wei)噴濺臨界(jie)曲(qu)(qu)線(見圖6-23).曲(qu)(qu)線左半區為(wei)(wei)無噴濺區,這里Fw大(da)而I小,但焊(han)(han)接(jie)(jie)壓(ya)力選(xuan)(xuan)擇過大(da)會造成固相(xiang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(塑性環)范圍過寬,導致焊(han)(han)接(jie)(jie)質量不穩定。曲(qu)(qu)線右半區為(wei)(wei)噴濺區,因為(wei)(wei)電(dian)極壓(ya)力不足,加熱過快而引起噴濺。當規(gui)范選(xuan)(xuan)在噴濺臨界(jie)曲(qu)(qu)線附近(無噴濺區內)時(shi),可獲得最大(da)熔核(he)和最高(gao)拉伸載荷。同時(shi),由(you)于降低了焊(han)(han)機(ji)機(ji)械功率,也(ye)提高(gao)了經濟效果。
焊(han)接規范的最后確(que)定主要(yao)是用(yong)實驗法,即先(xian)借用(yong)經(jing)驗數據→試焊(han)→檢驗→確(que)定。
③. 應用(yong)范圍
點(dian)焊(han)廣泛應用在電(dian)(dian)子、儀表(biao)、家用電(dian)(dian)器的組合件(jian)連接(jie)(jie)上,同(tong)時也(ye)大量應用于建筑工程、交通運輸及航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天工業中的沖壓件(jian)、金屬構件(jian)和鋼(gang)筋網的焊(han)接(jie)(jie)。目前,從(cong)以微米計的微型電(dian)(dian)子電(dian)(dian)路到(dao)厚(hou)達(3.0+0.0)mm的巨型房(fang)框架都可采(cai)用點(dian)焊(han)連接(jie)(jie)。