焊接及自動化畢業(yè)設(shè)計

1、焊接自動化之點焊畢業(yè)設(shè)計姓 名： 專 業(yè)：焊接技術(shù)及自動化班 級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2011年 1 月 5 日 目錄一點焊定義及方法 ··························1二點焊電極···········&#

2、183;·····················12三、點焊焊接參數(shù) ··························

3、83;·23四點焊循環(huán)·································35五點焊接頭設(shè)計·············

4、;················56六點焊焊接常見異常·························6七心得體會······

5、···························7八參考資料······················

6、···········8一點焊定義及方法一點焊定義 點焊是電阻焊的一種，這時焊件只在有限的接觸面積上,即所謂“點”上進行焊接，形成牢固的點。點焊在繼電器的生產(chǎn)中有著相當重要的位置。要形成一個連接兩焊件的共有焊點，必須提供的外加能量有兩種：電流i和壓力f。點焊是由電流直接在焊件內(nèi)及焊件間的接觸點內(nèi)流通時所產(chǎn)生的內(nèi)部熱來焊接的，熱源即分布于焊件表面，又分布于焊件的內(nèi)部。 二點焊方法點焊方法單面點焊時，電極由工件的同一側(cè)向焊接處饋電，典型的單面點焊方式，單面單點點焊，不形成焊點的電極采用大直

7、徑和大接觸面以減小電流密度。無分流的單面雙點點焊，此時焊接電流全部流經(jīng)焊接區(qū)。有分流的單面雙點點焊，流經(jīng)上面工件的電流不經(jīng)過焊接區(qū)，形成風(fēng)流。為了給焊接電流提供低電阻的通路，在工件下面墊有銅墊板。當兩焊點的間距很大時，例如在進行骨架構(gòu)件和復(fù)板的焊接時，為了避免不適當?shù)募訜嵋饛?fù)板翹曲和減小兩電極間電阻，采用了特殊的銅橋，與電極同時壓緊在工件上。 在大量生產(chǎn)中，單面多點點焊獲得廣泛應(yīng)用。這時可采用由一個變壓器供電，各對電極輪流壓住工件的型式,也可采用各對電極均由單獨的變壓器供電，全部電極同時壓住工件的型式.后一型式具有較多優(yōu)點，應(yīng)用也較廣泛。其優(yōu)點有：各變壓器可以安置得離所聯(lián)電極最近，因而。其功

8、率及尺寸能顯著減??；各個焊點的工藝參數(shù)可以單獨調(diào)節(jié)；全部焊點可以同時焊接、生產(chǎn)率高；全部電極同時壓住工件，可減少變形；多臺變壓器同時通電，能保證三相負荷平衡。二點焊電極一點焊電極功能 點焊電極是保證點焊質(zhì)量的重要零件，它的主要功能有<1>向工件傳遞電流；<2>向工件傳遞壓力；<3>迅速導(dǎo)散焊接區(qū)熱量。二制造材料條件 基于電極的上述功能，就要求制造電極的材料應(yīng)該具有足夠高的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和高溫硬度，電極的結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度和剛度，以及充分冷卻的條件。此外，電極與工件間的接觸電阻應(yīng)足夠低，以防止工件表面融化或電極與工件表面之間的合金化。三點焊電極結(jié)構(gòu)點焊電極由

9、4部分組成：端部、主體、尾部、冷卻水孔四常見電極材料電極材料按我國航空航天工業(yè)部航空工業(yè)標準hb5420-89的規(guī)定，分為4類，但常用的是前三類。 1類高電導(dǎo)率、中等硬度的銅及銅合金。這類材料主要通過冷作變形方法達到其硬度要求。適用于制造焊鋁及鋁合金的電極，也可用于鍍層鋼板的點焊，但性能不如2類合金。1類合金還常用于制造不受力或低應(yīng)力的導(dǎo)電部件。 2類具有較高的電導(dǎo)率、硬度高于1類合金。這類合金可通236過冷作變形與熱處理相結(jié)合的方法達到其性能要求。與1類合金相比，它具有較高的力學(xué)性能，適中的電導(dǎo)率，在中等程度的壓力下，有較強的抗變形能力，因此是最通用的電極材料，廣泛地用于點焊低碳鋼、不銹鋼、

10、高溫合金、電導(dǎo)率低的銅合金，以及鍍層鋼等。2類合金還適用于制造軸、夾鉗、臺板、電極夾頭、機猜等電阻焊機中各種導(dǎo)電構(gòu)件。 3類電導(dǎo)率低于1類和2類，硬度高于2類的合金。這類合淦可通過熱處理或冷作變形與熱處理相結(jié)合的方法達到其性能要黔。這類合金具有更高的力學(xué)性能和耐磨性能好，軟化溫度高，但電導(dǎo)率較低。因此適用于點焊電阻率和高溫高強度的材料。電極的端面直接與高溫的工件表面接觸，在焊接生產(chǎn)中反復(fù)元受高溫和高壓，因此，粘附、合金化和變形是電極設(shè)計中應(yīng)著重隱的問題。三點焊焊接參數(shù)一點焊焊接參數(shù)當采用工頻交流電源時，點焊參數(shù)主要有焊接電流、焊接(通電)時間、電極壓力和電極尺寸。1.焊接電流<i>

11、析出熱量與電流的平方成正比，所以焊接電流對焊點性能影響最敏感。在其它參數(shù)不變時，當電流小于某值熔核不能形成，超過此值后，隨電流增加熔核快速增大，焊點強度上升，而后因散熱量的增大而熔核增長速度減緩，焊點強度增加緩慢如進一步提高電流則導(dǎo)致產(chǎn)生飛濺，焊點強度反而下降。所以一般建議選用對熔核直徑變化不敏感的適中電流來焊接。在實際生產(chǎn)中，焊接電流的波動有時甚大，其原因有：1.電網(wǎng)電壓本身波動或多臺焊機同時通電;鐵磁體焊件伸入焊接回路的變化;前點對后點的分流等。除選擇對焊接電流變化較不敏感的參數(shù)外，解決上述問題的方法是反饋控制。目前最常用的有網(wǎng)壓補償法、恒流法與群控法。網(wǎng)壓補償法可用于所有各種情況，恒流法

12、主要用于第種情況，不能用于第種情況，群控法僅用于第種情況。2.焊接時間<t>通電時間的長短直接影響輸入熱量的大小，在目前廣為采用的同期控制點焊機上，通電時間是周(我國一周為20ms)的整倍數(shù)。在其它參數(shù)固定的情況下，只有通電時間超過某最小值時才開始出現(xiàn)熔核，而后隨通電時間的增長，熔核先快速增大，拉剪力亦提高。當選用的電流適中時，進一步增加通電時間熔核增長變慢，漸趨恒定。但由于加熱時間過長，組織變差，正拉力下降，會使塑性指標(延性比f/f)下降。當選用的電流較大時，則熔核長大到一定極限后會產(chǎn)生飛濺。3.電極壓力f電極壓力的大小一方面影響電阻的數(shù)值，從而影響析熱量的多少，另一方面影響焊

13、件向電極的散熱情況。過小的電極壓力將導(dǎo)致電阻增大、析熱量過多且散熱較差，引起前期飛濺;過大的電極壓力將導(dǎo)致電阻減小、析熱量少、散熱良好、熔核尺寸縮小，尤其是焊透率顯著下降。因此從節(jié)能角度來考慮，應(yīng)選擇不產(chǎn)生飛濺的最小電極壓力。目前均建議選用臨界飛濺曲線四周無飛濺區(qū)內(nèi)的工作點。4.電極工作面尺寸。目前點焊時主要采用錐臺形和球面形兩種電極。錐臺形的端面直徑d或球面形的端部圓弧半徑r的大小，決定了電極與焊件接觸面積的多少，在同等電流時，它決定了電流密度大小和電極壓強分布范圍。一般應(yīng)選用比期望獲得熔核直徑大20%左右的工作面直徑所需的端部尺寸。其次由于電極是內(nèi)水冷卻的，電極上散失的熱量往往高達50%的

14、輸入總熱量，因此端部工作面的波動或水冷孔端到電極表面的距離變化均將嚴重影響散熱量的多少，從而引起熔核尺寸的波動。因此要求錐臺形電極工作面直徑在工作期間每增大15%左右必須修復(fù)。而水冷孔端至表面距離在耗損至僅存34mm時即應(yīng)更換新電極。點焊時各參數(shù)是相互影響的，對大多數(shù)場合均可選取多種各參數(shù)的組合。目前常用材料的點焊參數(shù)均可在資料中以表格或計算圖形式找到，但采用前應(yīng)根據(jù)具體條件作調(diào)整試焊。四點焊循環(huán)一點焊循環(huán)    點焊過程由預(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。  

15、;  1.預(yù)壓（f0，i=0） 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，尤其當需連續(xù)點焊時，須充分考慮焊機運動機構(gòu)動作所需時間，不能無限縮短。    預(yù)壓的目的是建立穩(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先加大預(yù)壓力，而后再回復(fù)到焊接時的電極力，使接觸電阻恒定而又不太小，以提高熱效率。    2.焊接（f=f，i=i） 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（指有效值），亦

16、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。起初輸入熱量大于散失熱量，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)。隨著加熱的進行熔化區(qū)擴大，而其外圍的塑性殼（在金相試片上呈環(huán)狀故稱塑性環(huán)）亦向外擴大，最后當輸入熱量與散失熱量平衡時達到穩(wěn)定狀態(tài)。當焊接參數(shù)適當時，可獲得尺寸波動小于15%的熔化核心。在此期間可產(chǎn)生下列現(xiàn)象：     液態(tài)金屬的攪拌作用 液態(tài)金屬通電時受電磁力作用產(chǎn)生漩渦狀流動，當把熔核視作地球狀且電極端處為二極，其運動方向為赤道部分由周圍向球心

17、流動而后流經(jīng)兩極再沿外表向赤道呈封閉狀流動。對于同種金屬點焊，攪拌僅需將焊件表面的氧化膜攪碎即可，但異種金屬點焊時，必須充分攪拌以獲得均質(zhì)的熔化核心。如通電時間太短，攪拌不充分將產(chǎn)生漩渦狀的非均質(zhì)熔核。     飛濺 飛濺按產(chǎn)生時期可分為前期和后期兩種；按產(chǎn)生部位可分為內(nèi)飛濺（處于兩焊件間）和外飛濺（焊件與電極接觸側(cè)）兩種。    前期飛濺產(chǎn)生的原因大致是：焊件表面清理不佳或接觸面上壓強分布嚴重不勻，造成局部電流密度過高引起早期熔化，此時因無塑性環(huán)保護必發(fā)生飛濺。    防止

18、前期飛濺的措施有：加強焊件清理質(zhì)量，注意預(yù)壓前的對中。有條件時可采用漸升電流或增加預(yù)熱電流來減慢加熱速度，避免早期熔化而引起飛濺。    后期飛濺產(chǎn)生的原因是：熔化核心長大過度，超出電極壓力有效作用范圍，從而沖破塑性環(huán)在徑向造成內(nèi)飛濺，在軸向沖破板表面造成外飛濺。這種情況一般產(chǎn)生在電流較大、通電時間過長的場合?？捎每s短通電時間及減小電流的方法來防止。    飛濺在外表面首先影響外觀，其次產(chǎn)生的疤痕影響耐腐蝕及疲勞性能。內(nèi)部飛濺的殘跡有可能在運行時脫落，如進入管路（如油管）將造成堵塞等嚴重事故。  

19、;   胡須 在加熱到半熔化溫度的熔核邊緣，當某些材料（如高溫合金）中低熔點夾雜物較多聚集在晶界處時，這部分雜質(zhì)首先熔化并在電極壓力的作用下被擠出呈空隙。在隨后的過程中，空間有時能被液態(tài)金屬充填滿，但亦可能未充填滿，這種組織形貌在金相試樣上稱為胡須，而未充填滿的胡須猶如裂紋是一種危險缺陷。    3.維持（f0，i=0） 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，一般在幾周內(nèi)凝固結(jié)束。由于液態(tài)金屬處于封閉的塑性殼內(nèi)，如無外力，冷卻收縮時將產(chǎn)生三維拉應(yīng)力，極易產(chǎn)生

20、縮孔、裂紋等缺陷，故在冷卻時必須保持足夠的電極壓力來壓縮熔核體積，補償收縮。對厚板、鋁合金和高溫合金等零件希望增加頂鍛力來達到防止縮孔、裂紋。這時必須精確控制加頂鍛力的時刻。過早將因液態(tài)金屬因壓強突然升高使塑性環(huán)被沖破，產(chǎn)生飛濺；過晚則因凝固缺陷已形成而無效。此外加后熱緩冷電流，降低凝固速度，亦有利于防止縮孔和裂紋的產(chǎn)生。    4.休止（f0，i=0） 此階段僅在焊接淬硬鋼時采用，一般插在維持時間內(nèi)，當焊接電流結(jié)束，熔核完全凝固且冷卻到完成馬氏體轉(zhuǎn)變之后再插入，其目的是改善金相組織五焊接接頭設(shè)計點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

21、度或不等厚度的工件組成。在設(shè)計點焊結(jié)構(gòu)時，必須考慮電極的可達性，即電極必須能方便地抵達工件的焊接部位。同時還應(yīng)考慮諸如邊距、搭接量、點距、裝配間隙和焊點強度諸因素。 邊距的最小值取決于被焊金屬的種類，厚度和焊接條件。對于屈服強度高的金屬、薄件或采用強條件時可取較小值。 點距即相鄰兩點的中心距，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)定點距最小值主要是考慮分流影響，采用強條件和大的電極壓力時，點距可以適當減小。采用熱膨脹監(jiān)控或能夠順序改變各點電流的控制器時，以及能有效地補償分流影響的其他裝置時，點距可以不受限制。 裝配間隙必須盡可能小，因為靠壓力消除間隙將消耗一部分

22、電極壓力，使實際的焊接壓力降低。間隙的不均勻性又將使焊接壓力波動，從而引起各焊點強度的顯著差異，過大的間隙還會引起嚴重飛濺，許用的間隙值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。 單個焊點的抗剪強度取決于兩板交界上熔核的面積，為了保證接頭強度，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%。 點焊接頭受垂直面板方向的拉伸載荷時的強度，為正拉強度。由于在熔核周圍兩板間形成的尖角可引起應(yīng)力集中，而使熔核的實際強度降低，因而點焊接頭一般不這樣加載。通常以正拉強度和抗剪強度之比作為判斷接頭延性的指標，此比值越大，則接頭的延性越好。 多個焊點形成的接頭強度還取決于點距和焊點分布。點距小時接頭會因為分流而影響其強度，大的點距又會限制可安排的焊點數(shù)量。因此，必須兼顧點距和焊點數(shù)量，才能獲得最大的接頭強度，多列焊點最好交錯排列而不要作矩形排列。六