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[推荐] 常用金属的点焊

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发表于 2017-2-24 09:15:13 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、电阻焊前的工件清理
    无论是点焊、缝焊或凸焊,在焊前必须进行工件表面清理,以保证接头质量稳定。
    清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。
    不同的金属和合金,需采用不同的清理方法。简介如下:
    铝及其合金对表面清理的要求十分严格,由于铝对氧的化学亲合力极强,刚清理过的表面上会很快被氧化,形成氧化铝薄膜。因此清理后的表面在焊前允许保持的时间是严格限制的。
    铝合金的氧化膜主要用以化学方法去除,在碱溶液中去油和冲洗后,将工件放进正磷酸溶液中腐蚀。为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔隙,在腐蚀的同时进行纯化处理。最常用的纯化剂是重铬酸钾和重铬酸纳。纯化处理后便不会在除氧化膜的同时,造成工件表面的过分腐蚀。
    腐蚀后进行冲洗,然后在硝酸溶液中进行亮化处理,以后再次进行冲洗。冲洗后在温度达75℃的干燥室中干燥,活用热空气吹干。这样清理后的工件,可以在焊前保持72h。
    铝合金也可用机械方法清理。如用0-00号纱布,或用电动或风动的钢丝刷等。但为防止损伤工件表面、钢丝直径不得超过0.2mm,钢丝长度不得短于40mm,刷子压紧于工件的力不得超过15-20N,而且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。
    为了确保焊接质量的稳定性,目前国内各工厂多在化学清理后,在焊前再用钢丝刷清理工件搭接的内表面。
    铝合金清理后必须测量放有两铝合金工件的两电极间总阻值R。方法是使用类似于点焊机的专用装置,上面的一个电极对电极夹绝缘,在电极间压紧两个试件,这样测出的R值可以最客观地反映出表面清理的质量。对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超过120微欧姆,刚清理后的R一般为40-50微欧,对于导电性更好的LF21、LF2铝合金以及烧结铝类的材料,R不得超过28-40微欧。
    镁合金一般使用化学清理,经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。这样处理后会在表面形成薄而致密的氧化膜,它具有稳定的电气性能,可以保持10昼夜或更长时间,性能仍几乎不变。镁合金也可以用钢丝刷清理。
    铜合金可以通过在硝酸及盐酸中处理,然后进行中和并清除焊接处残留物。
    不锈钢、高温合金电阻焊时,保持工件表面的高度清洁十分重要,因为油、尘土、油漆的存在,能增加硫脆化的可能,从而使接头产生缺陷。清理方法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。对于特别重要的工件,有时用电解抛光,但这种方法复杂而且生产率低。
    钛合金的氧化皮,可在盐酸、硝酸及磷酸钠的混合溶液中进行深度腐蚀加以去除。也可以用钢丝刷或喷丸处理。
    低碳钢和低合金钢在大气中的抗腐蚀能力较低。因之,这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间的赃物或其它不良导电材料所污染,在电极的压力下,油膜很容易被挤开,不会影响接头质量。
    钢的供货状态有:热轧,不酸洗;热轧,酸洗并涂油;冷轧。未酸洗的热轧钢焊接时,必须用喷砂、喷丸,或者用化学腐蚀的方法清除氧化皮,可在硫酸及盐酸溶液中,或者在以磷酸为主但含有硫脲的溶液中进行腐蚀,后一种成份可有效地同时进行涂油和腐蚀。
    有镀层的钢板,除了少数例外,一般不用特殊清理就可以进行焊接,镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。带有磷酸盐涂层的钢板,其表面电阻会高到在地电极压力下,焊接电流无法通过的程度。只有采用较高的压力才能进行焊接。

二、镀锌钢板的点焊
    镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板,前者的镀层比后者薄。
    点焊镀锌钢板用的电极,推荐用2类电极合金。相对点焊外观要求很高时,可以采用1类合金。推荐使用锥形电极形状,锥角120度-140度。使用焊钳时,推荐采用端面半径为25-50mm的球面电极。
    为提高电极使用寿命,也可采用嵌有钨极电极头的复合电极,以2类电极合金制成的电极体,可以加强钨电极头的散热。
   
三、低碳钢的点焊
    低碳钢的含碳量低于0.25%。其电阻率适中,需要的焊机功率不大;塑性温度区宽,易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力;碳与微量元素含量低,无高熔点氧化物,一般不产生淬火组织或夹杂物;结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小,因而开裂倾向小。这类钢具有良好的焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。
    钢具有良好的焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。

四、淬火钢的点焊
    由于冷却速度极快,在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏体组织,在应力较大时会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能,通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法,这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲,第二个为回火处理脉冲,使用这种方法时应注意两点:
    (1)两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下;
    (2)回火电流脉冲幅值要适当,以避免焊接区的金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。
    淬火钢的双脉冲点焊工艺参数实例,示于下表可供参考:
25CrMnSiA、30CrMnSiA钢双脉冲点焊的焊接条件
板厚(mm)

电极端面直径(mm)

电极压力(KN)

焊接时间(周)

1.0
1.5
2.0
2.5

5-5.5
6-6.5
6.5-7
7-7.5

1-1.8
1.8-2.5
2-2.8
2.2-3.2

22-32
24-35
25-37
30-40

板厚(mm)

焊接电流(KA)

间隔时间(周)

回火时间(周)

回火电流(KA)

1.0
1.5
2.0
2.5

5-6.5
6-7.2
6.5-8
7-9

25-30
25-30
25-30
30-35

60-70
60-80
60-85
65-90

2.5-4.5
3-5
3.5-6
4-7


五、镀铝钢板的点焊
    镀铝钢板分为两类,第一类以耐热为主,表面镀有一层厚20-25微米的Al-Si合金(含有Si6-8.5%),可耐640度高温。第二类以耐腐蚀为主,为纯铝镀层,镀层厚为第一类的2-3倍。点焊这两类镀锌钢板时都可以获得强度良好的焊点。
    由于镀层的导电、导热性好,因此需要较大的焊接电流。并应采用硬铜合金的球面电极。下表为第一类镀铝钢板点焊的焊接条件。对于第二类,由于镀层厚,应采用较大的电流和较低的电极压力。
                                 耐热镀铝板点焊的焊接条件
板厚(mm)

电极球面半径(mm)

电极压力(KN)

焊接时间(周)

焊接电流(KA)

抗剪强度(KN)

0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
2.0

25
25
50
50
50
50

1.8
2.0
2.5
3.2
4.0
5.5

9
10
11
12
14
18

8.7
9.5
10.5
12.0
13.0
14.0

1.9
2.5
4.2
6.0
8.0
13.0

六、不锈钢的点焊
    不锈钢一般分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。由于不锈钢的电阻率高、导热性差,因此与低碳钢相比,可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。这类材料有较高的高温强度,必须采用较高的电极压力,以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢的热敏感性强,通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却,并且要准确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流,以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。
    点焊不锈钢的电极推荐用2类或3类电极合金,以满足高电极压力的需要。下表为不锈钢点焊焊接条件:
                                  不锈钢点焊的焊接条件
板厚(mm)
 

电极端面直径(mm)

电极压力(KN)

焊接时间(周)

焊接电流(KA)

0.3
0.5
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0

3.0
4.0
5.0
5.0
6.0
5.5-6.5
7.0
7.5-8.0
9-10

0.8-1.2
1.5-2.0
2.4-3.6
3.6-4.2
4.0-4.5
5.0-5.6
7.5-8.5
8.5-10
10-12

2-3
3-4
5-7
6-8
7-9
9-12
11-13
12-16
13-17

3-4
3.5-4.5
5-6.5
5.8-6.5
6.0-7.0
6.5-8.0
8-10
8-11
11-13



七、铝合金的点焊
    铝合金的应用十分广泛,分为冷作强化和热处理强化两大类。铝合金点焊的焊接性较差,尤其是热处理强化的铝合金。其原因及应采取的工艺措施如下:
    (1)电导率和热导率较高   必须采用较大电流和较短时间,才能做到既有足够的热量形成熔核;又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降低接头的抗腐蚀性。
    (2)塑性温度范围窄、线膨胀系数大   必须采用较大的电极压力,电极随动性好,才能避免熔核凝固时,因过大的内容拉应力而引起的裂纹。对裂纹倾向大的铝合金,如LF6、LY12、LC4等,还必须采用加大锻压力的方法,使熔核凝固时有足够的塑性变形、减少拉应力,以避免裂纹产生。在弯电极难以承受大的定锻压力时,也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹。对于大厚度的铝合金可以两种方法并用。
    (3)表面易生成氧化膜  焊前必须严格清理,否则极易引起飞溅和熔核成形不良(撕开检查时,熔核形状不规则,凸台和孔不呈圆形),使焊点强度降低。清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。
    基于上述原因,点焊铝合金应选用具有下列特性的焊机:
    1)能在短时间内提供大电流;
    2)电流波形最好有缓升缓降的特点;
    3)能精确控制工艺参数,且不受电网电压波动影响;
    4)能提供价形和马鞍形电极压力;
    5)机头的惯性和摩擦力小,电极随动性好。
    当前国内使用的多为300-600KVA的直流脉冲、三相低频和次级整流焊机,个别的达到1000KVA,均具有上述特性。也有采用单相交流焊机的,但仅限于不重要工件。
    点焊铝合金的电极应采用1类电极合金,球形端面,以利于压固熔核和散热。
    由于电流密度大和氧化膜的存在,铝合金点焊时,很容易产生电极粘着。电极粘着不仅影响外观质量,还会因电流减小而降低接头强度。为此需经常修整电极。电极每修整依次后可焊工件的点数与焊接条件、被焊金属型号、清理情况、有无电流波形调制,电极材料及其冷却情况等因素有关。通常点焊纯铝为5-10点,点焊LF6,LY12时为25-30点。
    防透铝LF21强度低,延性后,有较好的焊接性,不产生裂纹,通常采用固定不变电极压力。硬铝(如LY11、LY12),超硬铝(如LC4、LC5)强度高、延性差,极易产生裂纹,必须采价形曲线的压力。但对于薄件,采用大的焊接压力或具有缓冷脉冲的双脉冲加热,裂纹也不是不可避免的。
    采用价形压力时,锻压力滞后于断电的时刻十分重要,通常是0-2周。锻压力加得过早(断电前),等于增大了焊接压力,将影响加热,导致焊点强度降低和波动。锻压力加得过迟,则熔核冷却结晶时已经形成裂纹,加锻压力已无济于事。有时也需要提前于断电时刻施加锻压力,这是因为电磁气阀动作延迟,或气路不畅通造成锻压力提高缓慢,不提前施加不足以防止裂纹的缘故。
    在直流脉冲点焊机上焊接铝合金的焊接条件见下表:
板厚(mm)

电极球面半径(mm)

电极压力(KN)

焊接时间(周)

焊接电流(KA)

锻压压力(KN)

0.8
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0

75
100
150
200
200
200

2.0-2.5
2.5-3.6
3.5-4.0
4.5-5.0
6.0-6.5
8

2
2
3
5
5-7
6-9

25-28
29-32
35-40
45-50
49-55
57-60

-
-
-
-
-
22

板厚(mm)

电极球面半径(mm)

电极压力(KN)

焊接时间(周)

焊接电流(KA)

锻压压力(KN)

锻后滞后断电时刻(周)

0.5
0.8
1.0
1.3
1.6
1.8
2.0
2.3
2.5
3.0

75
100
100
100
150
200
200
200
200
200

2.3-3.1
3.2-3.5
3.6-4.0
4.0-4.2
5.0-5.9
6.8-7.3
7.0-9.0
8.0-10
8.0-11
11-12

1
2
2
2
3
3
5
5
7
8

19-26
26-36
29-36
40-46
41-54
45-50
50-55
70-75
80-85
90-94

3.0-3.2
5.0-8.0
8.0-9.0
10-10.5
13.5-14
15-16
19-19.5
23-24
25-26
30-32

0.5
0.5
0.5
1
1
1
1
1
1
2

八、铜和铜合金的点焊
    铜合金与铝合金相比,电阻率稍高而导热性稍差,所以点焊并无太大困难。厚度小于1.5mm的铜合金,尤其是低电导率的铜合金在生产中用的最广泛。纯铜电导率极高,点焊比较困难。
    通常需要在电极与工件间加垫片,或使用在电极端头嵌入钨的复合电极,以减少向电极的散热。钨极直径通常为3-4mm。
    焊接铜和高导电率的黄铜和青铜时,一般采用1类电极合金做电极,焊接低导电率的黄铜、青铜和铜镍合金时,采用2类电极合金。也可以用嵌入钨极的复合电极焊接铜合金。由于钨的导热性差,故可使用小得多的焊接电流,在常用的中等功率的焊机上进行点焊,但钨电极容易和工件粘着,影响工件的外观。下面两表为点焊黄铜的焊接条件。
                                      黄铜点焊的焊接条件
板厚(mm)

电极压力(KN)

波形调制(周)

焊接时间(周)

焊接电流(KA)

抗剪强度(KN)

0.8+0.8
+1.6
+2.3
+3.2
1.2+1.2
1.6+1.6
+2.3
+3.2
2.3+2.3
+3.2
3.2+3.2

3
3
3
3
4
4
4.5
4.5
5
6
10

3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3

6
6
8
10
8
10
10
10
14
14
16

23
23
22
22
23
25
26
26
26
31
43

1.5
-
-
-
2.3
2.9
-
-
5.3
-
8.5

                          用复合电极点焊黄铜的焊接条件
板厚(mm)

电极压力(KN)

焊接时间(周)

焊接电流(KN)

抗剪强度(KN)

0.4
0.6
0.8
1.0

0.6
0.8
1.0
1.2

5
6
8
11

8
9
9.5
10

1
1.2
2
3

    铜和高电导率的铜合金因电极粘附严重,很少采用点焊,即使用复合电极也只限与点焊薄铜板。

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