點焊(han)(han)是指將焊(han)(han)件(jian)裝配成搭接接頭,并壓緊(jin)在兩電極(ji)之(zhi)間,利用電阻熱(re)熔化(hua)母(mu)材金屬,形成焊(han)(han)點的電阻焊(han)(han)方(fang)法,見圖(tu)6-21。
一(yi)、焊點形(xing)成過程
焊點形成過程是由預(yu)壓(ya)、通電加(jia)熱和冷卻結晶三個連續(xu)階(jie)段所(suo)組成。
1. 預壓階段
焊件在點焊機電極(ji)(ji)間頂先擠(ji)壓,其作用是在焊件的(de)焊接(jie)(jie)處形成緊密的(de)接(jie)(jie)觸(chu)點,為此,電極(ji)(ji)壓力(li)(li)在焊接(jie)(jie)電流接(jie)(jie)通前即應達到滿值。如果在通電加熱時的(de)電極(ji)(ji)壓力(li)(li)不(bu)夠大(da),則接(jie)(jie)觸(chu)電阻(zu)很(hen)大(da),接(jie)(jie)觸(chu)點處的(de)金(jin)屬(shu)很(hen)快(kuai)熔化,以火花形式飛濺(jian)出來,產生所謂初期飛濺(jian)。這時工件可能被燒穿,電極(ji)(ji)可能被燒壞。
2. 通電(dian)加熱階段(duan)
被(bei)擠壓在電(dian)(dian)極之(zhi)間的焊件(jian),靠(kao)電(dian)(dian)流通過接(jie)觸電(dian)(dian)阻(zu)及工件(jian)本身電(dian)(dian)阻(zu)所產(chan)生(sheng)的熱(re)(re)量(liang)加熱(re)(re)。這(zhe)時,在熱(re)(re)和機械(xie)(力(li))作用下形成塑性環(huan)(huan)、熔(rong)核(he)(he),并隨著(zhu)通電(dian)(dian)加熱(re)(re)的進行而長大,直到獲得需(xu)要(yao)的熔(rong)核(he)(he)尺寸。在焊點(dian)核(he)(he)心內的熔(rong)化金(jin)屬(shu)被(bei)塑性環(huan)(huan)包圍(wei),如(ru)果這(zhe)個環(huan)(huan)不夠緊,部分液態金(jin)屬(shu)就會溢出,形成金(jin)屬(shu)飛濺(jian)。
3. 冷卻結晶階(jie)段(duan)
該階(jie)(jie)段(duan)又稱鍛壓(ya)(ya)(ya)階(jie)(jie)段(duan)。當熔(rong)核達到合格的形狀與尺(chi)寸后(hou)(hou),切斷焊(han)接電(dian)(dian)流(liu),液態熔(rong)核在(zai)電(dian)(dian)極(ji)壓(ya)(ya)(ya)力作用(yong)(yong)下(xia)冷(leng)卻(que)結(jie)晶(jing)。熔(rong)核結(jie)晶(jing)是(shi)在(zai)封閉的金屬(shu)模內進(jin)行的,結(jie)晶(jing)時不能自(zi)由(you)收縮(suo)(suo),用(yong)(yong)電(dian)(dian)極(ji)擠壓(ya)(ya)(ya)就可(ke)使正在(zai)結(jie)晶(jing)的金屬(shu)變得致(zhi)密,使之不易產生縮(suo)(suo)孔或裂(lie)縫(feng)。因此(ci),電(dian)(dian)極(ji)壓(ya)(ya)(ya)力在(zai)焊(han)接電(dian)(dian)流(liu)斷開、熔(rong)核金屬(shu)全(quan)部結(jie)晶(jing)后(hou)(hou)才能解除。
由于材質和焊接規范特征的(de)(de)不同(tong),熔(rong)核(he)(he)的(de)(de)凝固組織(zhi)可有三種:柱(zhu)狀(zhuang)組織(zhi)、等(deng)軸組織(zhi)、柱(zhu)狀(zhuang)+等(deng)軸組織(zhi)。純金(jin)屬(shu)(如鎳、鉬等(deng))和結晶溫度(du)區間窄的(de)(de)合金(jin)(碳鋼(gang)、合金(jin)鋼(gang)、鈦(tai)合金(jin)等(deng)),其熔(rong)核(he)(he)組織(zhi)為柱(zhu)狀(zhuang)組織(zhi);鋁合金(jin)等(deng)其熔(rong)核(he)(he)為“柱(zhu)狀(zhuang)十等(deng)軸”組織(zhi),熔(rong)核(he)(he)完全是等(deng)軸組織(zhi)的(de)(de)情況極少。
二、點焊工藝
1. 點焊(han)種類(lei)及選(xuan)用
點(dian)焊(han)(han)的(de)(de)種類(lei)有:工頻、交流(liu)點(dian)焊(han)(han),用于(yu)各種鋼材、鋁(lv)(lv)及(ji)(ji)其合(he)金一(yi)般件(jian)焊(han)(han)接(jie)(jie);電容儲能點(dian)焊(han)(han),用于(yu)異種金屬、鋁(lv)(lv)及(ji)(ji)其合(he)金不(bu)等(deng)厚(hou)度及(ji)(ji)精密(mi)件(jian)和重要件(jian)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie);直流(liu)沖擊波點(dian)焊(han)(han),用于(yu)鋁(lv)(lv)及(ji)(ji)其合(he)金焊(han)(han)接(jie)(jie);低頻交流(liu)點(dian)焊(han)(han),用于(yu)大型磁性件(jian)焊(han)(han)接(jie)(jie)。
2. 點焊接頭類型
點焊(han)的(de)(de)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)類型要充分考慮到(dao)點焊(han)機電(dian)極能(neng)接(jie)(jie)近焊(han)件,做到(dao)施(shi)焊(han)方便,加熱可靠。如圖6-22(a)~(d)所示(shi)(shi)的(de)(de)是(shi)合理(li)的(de)(de)接(jie)(jie)頭(tou)(tou);(e)、(g)所示(shi)(shi)的(de)(de)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)難(nan)以用一般電(dian)極施(shi)焊(han);(f)所示(shi)(shi)的(de)(de)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)必須將電(dian)極伸人工件內部,施(shi)焊(han)困難(nan);(h)所示(shi)(shi)的(de)(de)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)分流現象嚴重,會影(ying)響焊(han)接(jie)(jie)質量。
3. 焊件表面清理
焊(han)件(jian)表(biao)面(mian)(mian)狀(zhuang)態對焊(han)點大小、強度和表(biao)面(mian)(mian)質量以及電極(ji)壽命有直接影(ying)響(xiang)。電極(ji)與焊(han)件(jian)、焊(han)件(jian)與焊(han)件(jian)的接觸面(mian)(mian)均需(xu)清理(li)(li)。各種鋼材可用酸(suan)洗(xi)、噴砂或(huo)機械法清理(li)(li)。鋁合金等(deng)有色金屬經酸(suan)洗(xi)或(huo)機械清理(li)(li)后,焊(han)件(jian)的接觸面(mian)(mian)應有一(yi)定的接觸電阻。不銹(xiu)鋼還(huan)可用電拋光清理(li)(li)待(dai)焊(han)表(biao)面(mian)(mian)。
4. 點(dian)焊規范參數的選擇
點焊(han)規(gui)范參(can)數主(zhu)要有(you):焊(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)、通電(dian)(dian)時間、電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)壓力和(he)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)頭(tou)尺寸。一般焊(han)各(ge)種鋼用(yong)平頭(tou)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji),焊(han)鋁或(huo)鈦合(he)金用(yong)球面(mian)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)。當(dang)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)材料、端面(mian)形(xing)狀及尺寸選(xuan)定以后,焊(han)接(jie)規(gui)范的選(xuan)擇主(zhu)要是考慮焊(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)、通電(dian)(dian)時間和(he)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)壓力這(zhe)三個參(can)數,它們(men)是形(xing)成點焊(han)接(jie)頭(tou)的三大要素(su),其(qi)相互配合(he)可有(you)兩(liang)種方式(shi)。
①. 焊接電(dian)流和通(tong)電(dian)時間(jian)的配合
這種配合(he)以(yi)反(fan)映焊(han)(han)接區加熱道度快(kuai)慢為(wei)(wei)主要特征。當采用(yong)(yong)大(da)焊(han)(han)接電(dian)(dian)流、短通電(dian)(dian)時間參(can)數(shu)時稱(cheng)為(wei)(wei)項(xiang)規(gui)范;而采用(yong)(yong)小(xiao)焊(han)(han)接電(dian)(dian)流、長通電(dian)(dian)時間參(can)數(shu)時稱(cheng)為(wei)(wei)軟(ruan)規(gui)范。
硬(ying)(ying)規(gui)(gui)范的特點(dian):生(sheng)產率高(gao),電(dian)(dian)(dian)極磨損少,焊(han)(han)件(jian)表面壓坑淺,熱(re)影響區小(xiao),焊(han)(han)接(jie)變形小(xiao)。但是由于焊(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)流大(da),對(dui)通電(dian)(dian)(dian)時間(jian)必須精確控(kong)制。如果通電(dian)(dian)(dian)時間(jian)稍(shao)發生(sheng)變化,就有(you)可(ke)能引起加熱(re)不足或過燒,嚴重(zhong)影響焊(han)(han)點(dian)強度。當焊(han)(han)機功(gong)率不足和焊(han)(han)接(jie)淬(cui)硬(ying)(ying)傾向較(jiao)大(da)的材料(如低合金高(gao)強度鋼)時,均不宜用硬(ying)(ying)規(gui)(gui)范。
軟規范的(de)特點:加熱平穩,焊接質量對規范參數波動的(de)敏感性(xing)低,焊點強度(du)穩定;溫度(du)場(chang)分布平緩、塑性(xing)區寬,在壓力作用(yong)下易變形(xing),可減(jian)少熔核(he)內噴(pen)濺、縮孔和(he)裂紋傾(qing)向;對有淬硬傾(qing)向的(de)材料,軟規范可減(jian)少接頭冷裂紋傾(qing)向;所用(yong)設(she)備(bei)容(rong)量小,控制(zhi)精(jing)度(du)不高(gao),因(yin)而較便宜。但是,軟規范易造成焊點壓痕(hen)深(shen)、接頭變形(xing)大,表(biao)面質量差;電極磨損(sun)快(kuai)、生產效率低。
一般硬規(gui)范適用于鋁合金(jin)(jin)、奧氏體不銹鋼、低(di)碳鋼及不等厚度(du)板材的焊接,而軟規(gui)范適用于低(di)合金(jin)(jin)鋼、可淬硬鋼+耐熱合金(jin)(jin)及鈦合金(jin)(jin)等。
②. 焊(han)接電流(liu)和電極壓力(Fo)的(de)配合(he)
這種配合以焊(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中不(bu)產生噴(pen)濺(jian)(jian)為主要(yao)特征。根(gen)據(ju)這一(yi)原(yuan)則制定(ding)的焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)(I)、電極壓力(li)(Fw)關系曲(qu)線(xian)稱為噴(pen)濺(jian)(jian)臨界曲(qu)線(xian)(見圖(tu)6-23).曲(qu)線(xian)左半(ban)區為無噴(pen)濺(jian)(jian)區,這里Fw大而I小,但(dan)焊(han)(han)接(jie)(jie)壓力(li)選擇(ze)過(guo)(guo)大會造成(cheng)固相焊(han)(han)接(jie)(jie)(塑(su)性環(huan))范圍過(guo)(guo)寬,導致焊(han)(han)接(jie)(jie)質量不(bu)穩(wen)定(ding)。曲(qu)線(xian)右(you)半(ban)區為噴(pen)濺(jian)(jian)區,因(yin)為電極壓力(li)不(bu)足(zu),加熱(re)過(guo)(guo)快而引起噴(pen)濺(jian)(jian)。當規(gui)范選在(zai)噴(pen)濺(jian)(jian)臨界曲(qu)線(xian)附近(無噴(pen)濺(jian)(jian)區內)時,可獲得最(zui)大熔核和最(zui)高(gao)拉伸載荷。同時,由(you)于降低了焊(han)(han)機機械功率,也提高(gao)了經濟(ji)效果(guo)。
焊接規范的最后確(que)定主要是(shi)用實驗(yan)法,即先借用經(jing)驗(yan)數據→試焊→檢(jian)驗(yan)→確(que)定。
③. 應(ying)用范圍
點焊廣泛應(ying)用(yong)在電(dian)(dian)子、儀表、家用(yong)電(dian)(dian)器(qi)的組(zu)合件連(lian)接上,同時也大量應(ying)用(yong)于建筑工程(cheng)、交通運(yun)輸(shu)及(ji)航(hang)空(kong)航(hang)天工業中的沖壓件、金屬構件和鋼筋網的焊接。目前,從(cong)以微(wei)米計的微(wei)型(xing)電(dian)(dian)子電(dian)(dian)路到厚達(3.0+0.0)mm的巨型(xing)房框架都可(ke)采用(yong)點焊連(lian)接。