點(dian)焊(han)是指將焊(han)件裝配成搭接接頭,并(bing)壓緊在兩(liang)電極之間,利用電阻(zu)熱熔化母材(cai)金(jin)屬,形成焊(han)點(dian)的電阻(zu)焊(han)方法,見圖6-21。
一(yi)、焊點形成過程(cheng)
焊點(dian)形成過(guo)程(cheng)是由預壓、通電加(jia)熱和冷卻結(jie)晶三個連續階段(duan)所組(zu)成。
1. 預(yu)壓階段
焊(han)件(jian)(jian)在(zai)(zai)點焊(han)機電(dian)極間頂先(xian)擠壓(ya),其作用是在(zai)(zai)焊(han)件(jian)(jian)的(de)焊(han)接(jie)(jie)處(chu)形成緊密(mi)的(de)接(jie)(jie)觸(chu)點,為此,電(dian)極壓(ya)力(li)在(zai)(zai)焊(han)接(jie)(jie)電(dian)流接(jie)(jie)通前即應(ying)達到滿值(zhi)。如(ru)果在(zai)(zai)通電(dian)加熱時的(de)電(dian)極壓(ya)力(li)不夠(gou)大(da),則接(jie)(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)很大(da),接(jie)(jie)觸(chu)點處(chu)的(de)金(jin)屬(shu)很快熔化(hua),以(yi)火花形式飛濺出來,產生所(suo)謂(wei)初期飛濺。這時工(gong)件(jian)(jian)可(ke)能(neng)(neng)被(bei)燒穿,電(dian)極可(ke)能(neng)(neng)被(bei)燒壞。
2. 通電加(jia)熱階段
被擠(ji)壓在(zai)電極(ji)之間的焊(han)件,靠電流通(tong)過接觸電阻及工件本(ben)身電阻所產生的熱(re)(re)量(liang)加熱(re)(re)。這(zhe)時,在(zai)熱(re)(re)和機械(力(li))作用(yong)下形成塑性環、熔核(he),并隨著通(tong)電加熱(re)(re)的進行而(er)長大,直到獲得需要(yao)的熔核(he)尺寸。在(zai)焊(han)點(dian)核(he)心內的熔化金(jin)屬(shu)被塑性環包圍(wei),如果這(zhe)個環不夠緊,部(bu)分液態金(jin)屬(shu)就會溢出(chu),形成金(jin)屬(shu)飛(fei)濺。
3. 冷卻結晶階(jie)段
該階(jie)段(duan)又稱(cheng)鍛(duan)壓(ya)階(jie)段(duan)。當熔(rong)(rong)核(he)達到合格(ge)的(de)形(xing)狀與(yu)尺寸后(hou),切(qie)斷(duan)焊接(jie)電流(liu),液態熔(rong)(rong)核(he)在(zai)電極(ji)壓(ya)力作用(yong)下(xia)冷卻(que)結晶。熔(rong)(rong)核(he)結晶是(shi)在(zai)封閉的(de)金屬模內(nei)進行的(de),結晶時不能自由收(shou)縮(suo),用(yong)電極(ji)擠壓(ya)就可使(shi)正在(zai)結晶的(de)金屬變(bian)得致密(mi),使(shi)之不易產生縮(suo)孔(kong)或裂(lie)縫。因此,電極(ji)壓(ya)力在(zai)焊接(jie)電流(liu)斷(duan)開、熔(rong)(rong)核(he)金屬全部結晶后(hou)才能解除。
由于材質和(he)焊接規范特征的(de)不同,熔核(he)的(de)凝固組織(zhi)(zhi)(zhi)可有(you)三種(zhong):柱狀組織(zhi)(zhi)(zhi)、等(deng)(deng)軸(zhou)(zhou)組織(zhi)(zhi)(zhi)、柱狀+等(deng)(deng)軸(zhou)(zhou)組織(zhi)(zhi)(zhi)。純金屬(如鎳、鉬等(deng)(deng))和(he)結晶溫度(du)區間窄的(de)合金(碳鋼、合金鋼、鈦合金等(deng)(deng)),其熔核(he)組織(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)柱狀組織(zhi)(zhi)(zhi);鋁合金等(deng)(deng)其熔核(he)為(wei)“柱狀十等(deng)(deng)軸(zhou)(zhou)”組織(zhi)(zhi)(zhi),熔核(he)完全(quan)是等(deng)(deng)軸(zhou)(zhou)組織(zhi)(zhi)(zhi)的(de)情況極(ji)少。
二、點焊工藝
1. 點焊種(zhong)類及選(xuan)用
點焊(han)的種類有:工頻(pin)(pin)、交流點焊(han),用于(yu)各種鋼材、鋁及其(qi)(qi)合(he)金(jin)一般件(jian)焊(han)接(jie)(jie);電容(rong)儲(chu)能點焊(han),用于(yu)異種金(jin)屬、鋁及其(qi)(qi)合(he)金(jin)不等厚(hou)度(du)及精(jing)密件(jian)和(he)重要件(jian)的焊(han)接(jie)(jie);直流沖擊波點焊(han),用于(yu)鋁及其(qi)(qi)合(he)金(jin)焊(han)接(jie)(jie);低頻(pin)(pin)交流點焊(han),用于(yu)大(da)型磁性件(jian)焊(han)接(jie)(jie)。
2. 點焊接頭(tou)類型(xing)
點焊(han)的(de)接(jie)(jie)(jie)頭類型要(yao)充分考慮(lv)到點焊(han)機(ji)電(dian)極能(neng)接(jie)(jie)(jie)近焊(han)件,做(zuo)到施焊(han)方(fang)便,加熱可靠(kao)。如(ru)圖6-22(a)~(d)所示的(de)是合理的(de)接(jie)(jie)(jie)頭;(e)、(g)所示的(de)接(jie)(jie)(jie)頭難以用一般電(dian)極施焊(han);(f)所示的(de)接(jie)(jie)(jie)頭必須(xu)將(jiang)電(dian)極伸人工件內部,施焊(han)困(kun)難;(h)所示的(de)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)分流現象嚴重,會(hui)影(ying)響焊(han)接(jie)(jie)(jie)質(zhi)量(liang)。
3. 焊件表面清(qing)理
焊(han)(han)件表(biao)面(mian)(mian)狀態對焊(han)(han)點(dian)大小(xiao)、強(qiang)度和表(biao)面(mian)(mian)質量以及電(dian)極壽命有(you)(you)直(zhi)接(jie)影(ying)響。電(dian)極與焊(han)(han)件、焊(han)(han)件與焊(han)(han)件的接(jie)觸(chu)面(mian)(mian)均需清理。各種鋼材可(ke)用酸洗(xi)、噴砂或機械法清理。鋁(lv)合金等有(you)(you)色金屬經酸洗(xi)或機械清理后,焊(han)(han)件的接(jie)觸(chu)面(mian)(mian)應(ying)有(you)(you)一定的接(jie)觸(chu)電(dian)阻。不(bu)銹(xiu)鋼還(huan)可(ke)用電(dian)拋光清理待焊(han)(han)表(biao)面(mian)(mian)。
4. 點焊規范參(can)數的選擇
點焊(han)(han)規范(fan)參(can)數主(zhu)要(yao)有(you):焊(han)(han)接電(dian)(dian)流、通電(dian)(dian)時(shi)間(jian)、電(dian)(dian)極(ji)壓力(li)和(he)電(dian)(dian)極(ji)頭尺寸。一般焊(han)(han)各種鋼用平頭電(dian)(dian)極(ji),焊(han)(han)鋁或鈦合(he)金用球面(mian)電(dian)(dian)極(ji)。當電(dian)(dian)極(ji)材料、端面(mian)形狀及尺寸選定以后(hou),焊(han)(han)接規范(fan)的選擇主(zhu)要(yao)是考慮焊(han)(han)接電(dian)(dian)流、通電(dian)(dian)時(shi)間(jian)和(he)電(dian)(dian)極(ji)壓力(li)這三個(ge)參(can)數,它們是形成點焊(han)(han)接頭的三大要(yao)素,其相互配合(he)可有(you)兩種方式(shi)。
①. 焊接(jie)電流(liu)和通電時(shi)間(jian)的配合(he)
這種配合以反(fan)映焊(han)接(jie)區加熱道度快慢(man)為(wei)主要(yao)特(te)征。當采用(yong)大(da)焊(han)接(jie)電(dian)流、短通電(dian)時(shi)間參(can)數時(shi)稱為(wei)項規范;而采用(yong)小焊(han)接(jie)電(dian)流、長通電(dian)時(shi)間參(can)數時(shi)稱為(wei)軟規范。
硬規(gui)范(fan)的特點(dian):生產率高(gao)(gao),電(dian)(dian)極(ji)磨損少,焊(han)件表面壓坑淺,熱(re)影響區(qu)小,焊(han)接(jie)變(bian)形小。但是由于(yu)焊(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)大,對通電(dian)(dian)時(shi)(shi)間必須精確控制(zhi)。如(ru)果通電(dian)(dian)時(shi)(shi)間稍發(fa)生變(bian)化(hua),就(jiu)有可能引起(qi)加熱(re)不足或過燒,嚴(yan)重影響焊(han)點(dian)強(qiang)度(du)。當(dang)焊(han)機功率不足和焊(han)接(jie)淬硬傾向較(jiao)大的材料(如(ru)低合金高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang))時(shi)(shi),均(jun)不宜用硬規(gui)范(fan)。
軟規(gui)范的(de)特點(dian)(dian)(dian):加熱平穩(wen),焊接質量對規(gui)范參數(shu)波動的(de)敏感性低,焊點(dian)(dian)(dian)強(qiang)度穩(wen)定;溫度場分(fen)布平緩(huan)、塑性區寬,在壓力作用(yong)下易(yi)變形,可減少熔(rong)核內噴濺、縮孔和裂(lie)紋(wen)傾向;對有淬硬(ying)傾向的(de)材料,軟規(gui)范可減少接頭冷(leng)裂(lie)紋(wen)傾向;所用(yong)設(she)備容量小,控制精度不高(gao),因而較(jiao)便宜(yi)。但是,軟規(gui)范易(yi)造成焊點(dian)(dian)(dian)壓痕深、接頭變形大,表面質量差(cha);電極(ji)磨(mo)損快(kuai)、生產效率低。
一般硬規范適用于鋁(lv)合(he)金(jin)、奧氏體不(bu)銹鋼(gang)、低(di)碳鋼(gang)及不(bu)等(deng)厚度板材的(de)焊接,而軟規范適用于低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)、可淬硬鋼(gang)+耐熱合(he)金(jin)及鈦合(he)金(jin)等(deng)。
②. 焊(han)接電流和電極壓力(li)(Fo)的配合
這(zhe)(zhe)種(zhong)配合以焊(han)接(jie)過(guo)程中不(bu)產生噴(pen)濺(jian)(jian)為(wei)(wei)主要特(te)征。根據(ju)這(zhe)(zhe)一原則制定的(de)焊(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)(I)、電(dian)(dian)極壓力(li)(Fw)關系曲線(xian)稱(cheng)為(wei)(wei)噴(pen)濺(jian)(jian)臨(lin)界曲線(xian)(見圖6-23).曲線(xian)左半區為(wei)(wei)無噴(pen)濺(jian)(jian)區,這(zhe)(zhe)里Fw大而I小,但(dan)焊(han)接(jie)壓力(li)選擇過(guo)大會造成(cheng)固(gu)相焊(han)接(jie)(塑性環)范(fan)圍(wei)過(guo)寬(kuan),導致焊(han)接(jie)質量不(bu)穩定。曲線(xian)右半區為(wei)(wei)噴(pen)濺(jian)(jian)區,因為(wei)(wei)電(dian)(dian)極壓力(li)不(bu)足,加熱過(guo)快而引起噴(pen)濺(jian)(jian)。當規范(fan)選在(zai)噴(pen)濺(jian)(jian)臨(lin)界曲線(xian)附(fu)近(無噴(pen)濺(jian)(jian)區內(nei))時(shi)(shi),可獲(huo)得最大熔核和最高(gao)拉伸載荷(he)。同時(shi)(shi),由于降(jiang)低了焊(han)機機械功率,也提高(gao)了經濟效果。
焊(han)接規范的最(zui)后確定主(zhu)要是(shi)用實驗(yan)法,即先借用經驗(yan)數(shu)據(ju)→試焊(han)→檢驗(yan)→確定。
③. 應用范圍
點焊(han)廣(guang)泛應用在電子、儀表(biao)、家用電器的(de)組(zu)合件連接上(shang),同時也大量應用于建筑工程、交通運輸及航空航天(tian)工業(ye)中(zhong)的(de)沖壓件、金屬(shu)構件和鋼筋網的(de)焊(han)接。目前,從以微米計的(de)微型電子電路到厚達(3.0+0.0)mm的(de)巨型房框架都可采用點焊(han)連接。