點焊焊接參數(shù)及其相互關(guān)系.doc

點焊焊接參數(shù)及其相互關(guān)系1. 點焊焊接循環(huán)焊接循環(huán)（weldingcycle），在電阻焊中是指完成一個焊點（縫）所包括的全部程序。圖19是一個較完整的復雜點焊焊接循環(huán)，由加壓，休止等十個程序段組成，I、F、t中各參數(shù)均可獨立調(diào)節(jié)，它可滿足常用（含焊接性較差的）金屬材料的點焊工藝要求。當將I、F、t中某些參數(shù)設(shè)為零時，該焊接循環(huán)將會被簡化以適應(yīng)某些特定材料的點焊要求。當其中I1、I3、Fpr、Ffo、t2、t3、t4、t6、t7、t8均為零時，就得到由四個程序段組成的基本點焊焊接循環(huán)，該循環(huán)是目前應(yīng)用最廣的點焊循環(huán)，即所謂“加壓焊接維持休止”的四程序段點焊或電極壓力不變的單脈沖點焊。2. 點焊焊接參數(shù)點焊焊接參數(shù)的選擇，主要取決于金屬材料的性質(zhì)、板厚、結(jié)構(gòu)形式及所用設(shè)備的特點（能提供的焊接電流波形和壓力曲線），工頻交流點焊在點焊中應(yīng)用最為廣泛且主要采用電極壓力不變的單脈沖點焊。（1） 焊接電流I焊接時流經(jīng)焊接回路的電流稱為焊接電流，一般在數(shù)萬安培（A）以內(nèi)。焊接電流是最主要的點焊參數(shù)。調(diào)節(jié)焊接電流對接頭力學性能的影響如圖20所示。AB段曲線呈陡峭段。由于焊接電流小使熱源強度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小，因此焊點拉剪載荷較低且很不穩(wěn)定。BC段曲線平穩(wěn)上升。隨著焊接電流的增加，內(nèi)部熱源發(fā)熱量急劇增大（QI2），熔核尺寸穩(wěn)定增大，因而焊點拉剪載荷不斷提高；臨近C點區(qū)域，由于板間翹離限制了熔核直徑的擴大和溫度場進入準穩(wěn)態(tài)，因而焊點拉剪載荷變化不大。CD段由于電流過大使加熱過于強烈，引起金屬過熱、噴濺、壓痕過深等缺陷，接頭性能反而降低。圖20還表明，焊件越厚BC段越陡峭，即焊接電流的變化對焊點拉剪載荷的影響越敏感。（2） 焊接時間t自焊接電流接通到停止的持續(xù)時間，稱焊接通電時間，簡稱焊接時間。點焊時t一般在數(shù)十周波（1周波0.02s）以內(nèi)。焊接時間對接頭力學性能的影響與焊接電流相似（圖21）。但應(yīng)注意二點：1) C點以后曲線并不立即下降，這是因為盡管熔核尺寸已達飽和，但塑性環(huán)還可有一定擴大，再加之熱源加熱速率較和緩，因而一般不會產(chǎn)生噴濺。2) 焊接時間對接頭塑性指標影響較大，尤其對承受動載或有脆性傾向的材料（可淬硬鋼、鋁合金等），較長的焊接時間將產(chǎn)生較大的不良影響。（3） 電極壓力Fw 點焊時通過電極施加在焊件上的壓力一般要數(shù)千牛（N）。圖22表明，電極壓力過大或過小都會使焊點承載能力降低和分散性變大，尤其對拉伸載荷影響更甚。當電極壓力過小時，由于焊接區(qū)金屬的塑性變形范圍及變形程度不足，造成因電流密度過大而引起加熱速度增大而塑性環(huán)又來不及擴展，從而產(chǎn)生嚴重噴濺。這不僅使熔核形狀和尺寸發(fā)生變化，而且污染環(huán)境和不安全，這是絕對不允許的。電極壓力過大時將使焊接區(qū)接觸面積增大，總電阻和電流密度均減小，焊接散熱增加，因此熔核尺寸下降，嚴重時會出現(xiàn)未焊透缺陷。一般認為，在增大電極壓力的同時，適當加大焊接電流或焊接時間，以維持焊接區(qū)加熱程度不變。同時，由于壓力增大，可消除焊件裝配間隙、剛性不均勻等因素引起的焊接區(qū)所受壓力波動對焊點強度的不良影響。此時，不僅使焊點強度維持不變，穩(wěn)定性亦可大為提高。（4）電極頭端面尺寸D或R電極頭是指點焊時與焊件表面相接觸時的電極端頭部分。其中D為錐臺形電極頭端面直徑，R為球面形電極頭球面半徑，h為端面與水冷端距離（圖23）。電極頭端面尺寸增大時，由于接觸面積增大、電流密度減小、散熱效果增強，均使焊接區(qū)加熱程度減弱，因而熔核尺寸減小，使焊點承載能力降低（圖24）。應(yīng)該指出，在點焊過程中，由于電極工作條件惡劣，電極頭產(chǎn)生壓潰變形和粘損是不可避免的，因此要規(guī)定：錐臺形電極頭端面尺寸的增大D15D，同時對由于不斷銼修電極頭而帶來的與水冷端距離h的減小也要給予控制。低碳鋼點焊h3mm，鋁合金點焊h4mm。3.焊接參數(shù)間相互關(guān)系及選擇點焊時，各焊接參數(shù)的影響是相互制約的。當電極材料、端面形狀和尺寸選定以后，焊接參數(shù)的選擇主要是考慮焊接電流、焊接時間及電極壓力，這是形成點焊接頭的三大要素，其相互配合可有兩種方式。（1）焊接電流和焊接時間的適當配合這種配合是以反映焊接區(qū)加熱速度快慢為主要特征。當采用大焊接電流、短焊接時間參數(shù)時，稱硬規(guī)范；而采用小焊接電流、適當長焊接時間參數(shù)時，稱軟規(guī)范。軟規(guī)范的特點：加熱平穩(wěn)，焊接質(zhì)量對焊接參數(shù)波動的敏感性低，焊點強度穩(wěn)定；溫度場分布平緩，塑性區(qū)寬，在壓力作用下易變形，可減少熔核內(nèi)噴濺、縮孔和裂紋傾向；對有淬硬傾向的材料，軟規(guī)范可減小接頭冷裂紋傾向；所用設(shè)備裝機容量小，控制精度不高，因而較便宜。但是，軟規(guī)范易造成焊點壓痕深，接頭變形大，表面質(zhì)量差，電極磨損快，生產(chǎn)效率低，能量損耗較大。硬規(guī)范的特點與軟規(guī)范基本相反，在一般情況下，硬規(guī)范適用于鋁合金、奧氏體不銹鋼、低碳鋼及不等厚度板材的焊接；而軟規(guī)范較適用于低合金鋼、可淬硬鋼、耐熱合金、鈦合金等。應(yīng)該注意，調(diào)節(jié)I、t使之配合成不同的硬、軟規(guī)范時，必須相應(yīng)改變電極壓力Fw，以適應(yīng)不同加熱速度及滿足不同塑性變形能力的要求。硬規(guī)范時所用電極壓力顯著大于軟規(guī)范焊接時的電極壓力。（2）焊接電流和電極壓力的適當配合這種配合是以焊接過程中不產(chǎn)生噴濺為主要原則，這是目前國外幾種常用電阻點焊規(guī)范（RWMA、MIL Spec、BWRA等）的制定依據(jù)。根據(jù)這一原則制定的I-Fw關(guān)系曲線，稱噴濺臨界曲線（圖25）。曲線左半?yún)^(qū)為無噴濺區(qū)，這里Fw大而I小，但焊接壓力選擇過大會造成固相焊接（塑性環(huán)）范圍過寬，導致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定；曲線右半?yún)^(qū)為噴濺區(qū)，因為電極壓力不足，加熱速度過快而引起噴濺，使接頭質(zhì)量嚴重下降和不能安全生產(chǎn)。當將規(guī)范選在噴濺臨界曲線附近（無噴濺區(qū)內(nèi)）時，可獲得最大熔核和最高拉伸載荷。同時，由于降低