點焊是指將焊件裝(zhuang)配(pei)成搭接(jie)接(jie)頭,并壓緊在兩電(dian)極之(zhi)間,利用電(dian)阻熱熔化母材金屬,形成焊點的電(dian)阻焊方法,見圖6-21。
一、焊(han)點(dian)形成過程
焊點形成(cheng)過程(cheng)是由預(yu)壓、通電加熱和冷(leng)卻(que)結晶三個連續階(jie)段所組(zu)成(cheng)。
1. 預壓階段
焊(han)(han)件在(zai)點焊(han)(han)機(ji)電極間(jian)頂(ding)先擠壓,其(qi)作用是在(zai)焊(han)(han)件的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)處形成緊密的(de)接(jie)(jie)觸點,為此,電極壓力(li)在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)電流接(jie)(jie)通(tong)前即應達到滿(man)值。如果在(zai)通(tong)電加熱時(shi)的(de)電極壓力(li)不夠大(da)(da),則接(jie)(jie)觸電阻很(hen)大(da)(da),接(jie)(jie)觸點處的(de)金屬很(hen)快熔化,以火花形式(shi)飛(fei)濺(jian)出來(lai),產生(sheng)所謂初(chu)期飛(fei)濺(jian)。這時(shi)工件可能(neng)(neng)被(bei)燒穿,電極可能(neng)(neng)被(bei)燒壞(huai)。
2. 通電加熱階段(duan)
被(bei)擠壓在(zai)電(dian)極之間的(de)(de)焊件,靠電(dian)流通(tong)過接觸電(dian)阻及(ji)工件本身(shen)電(dian)阻所產生的(de)(de)熱(re)量(liang)加熱(re)。這時,在(zai)熱(re)和機械(力)作用下形成塑(su)性環、熔核(he),并(bing)隨著通(tong)電(dian)加熱(re)的(de)(de)進行而長大,直到獲得需要的(de)(de)熔核(he)尺寸(cun)。在(zai)焊點核(he)心內的(de)(de)熔化(hua)金屬(shu)被(bei)塑(su)性環包圍,如果這個環不夠(gou)緊,部分液(ye)態金屬(shu)就會(hui)溢出,形成金屬(shu)飛濺。
3. 冷(leng)卻結晶階段
該階段又稱(cheng)鍛壓(ya)(ya)階段。當(dang)熔核達到合格的(de)形狀與尺(chi)寸后,切斷(duan)焊(han)接電(dian)(dian)(dian)流(liu),液(ye)態(tai)熔核在(zai)電(dian)(dian)(dian)極(ji)壓(ya)(ya)力(li)作用下冷卻結晶。熔核結晶是在(zai)封閉的(de)金屬(shu)模內(nei)進(jin)行(xing)的(de),結晶時不能自由收縮,用電(dian)(dian)(dian)極(ji)擠壓(ya)(ya)就可使正在(zai)結晶的(de)金屬(shu)變(bian)得致(zhi)密(mi),使之不易(yi)產生縮孔或裂縫(feng)。因(yin)此,電(dian)(dian)(dian)極(ji)壓(ya)(ya)力(li)在(zai)焊(han)接電(dian)(dian)(dian)流(liu)斷(duan)開、熔核金屬(shu)全部結晶后才能解(jie)除。
由于(yu)材質(zhi)和(he)焊接規范特征的(de)(de)不同,熔(rong)核的(de)(de)凝固組織(zhi)(zhi)(zhi)可有三(san)種:柱(zhu)狀組織(zhi)(zhi)(zhi)、等(deng)(deng)軸(zhou)組織(zhi)(zhi)(zhi)、柱(zhu)狀+等(deng)(deng)軸(zhou)組織(zhi)(zhi)(zhi)。純金(jin)(jin)屬(如鎳(nie)、鉬等(deng)(deng))和(he)結晶溫度區間窄的(de)(de)合金(jin)(jin)(碳鋼、合金(jin)(jin)鋼、鈦合金(jin)(jin)等(deng)(deng)),其(qi)熔(rong)核組織(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)柱(zhu)狀組織(zhi)(zhi)(zhi);鋁(lv)合金(jin)(jin)等(deng)(deng)其(qi)熔(rong)核為(wei)“柱(zhu)狀十等(deng)(deng)軸(zhou)”組織(zhi)(zhi)(zhi),熔(rong)核完全(quan)是(shi)等(deng)(deng)軸(zhou)組織(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)情(qing)況極(ji)少(shao)。
二、點(dian)焊工(gong)藝
1. 點焊種(zhong)類及選用(yong)
點焊的種類有:工頻、交流(liu)點焊,用(yong)(yong)于各(ge)種鋼(gang)材(cai)、鋁(lv)(lv)及其(qi)合金(jin)一(yi)般件(jian)焊接(jie);電(dian)容儲能點焊,用(yong)(yong)于異(yi)種金(jin)屬(shu)、鋁(lv)(lv)及其(qi)合金(jin)不等厚(hou)度(du)及精密件(jian)和重要件(jian)的焊接(jie);直流(liu)沖擊波(bo)點焊,用(yong)(yong)于鋁(lv)(lv)及其(qi)合金(jin)焊接(jie);低頻交流(liu)點焊,用(yong)(yong)于大型(xing)磁(ci)性件(jian)焊接(jie)。
2. 點焊接頭類型
點焊(han)(han)的(de)接(jie)頭(tou)(tou)類型要充分考慮到點焊(han)(han)機電極能接(jie)近焊(han)(han)件(jian)(jian),做到施(shi)焊(han)(han)方(fang)便,加熱(re)可靠。如圖6-22(a)~(d)所(suo)(suo)示(shi)的(de)是合理的(de)接(jie)頭(tou)(tou);(e)、(g)所(suo)(suo)示(shi)的(de)接(jie)頭(tou)(tou)難以用一(yi)般電極施(shi)焊(han)(han);(f)所(suo)(suo)示(shi)的(de)接(jie)頭(tou)(tou)必須將電極伸人工件(jian)(jian)內部,施(shi)焊(han)(han)困(kun)難;(h)所(suo)(suo)示(shi)的(de)接(jie)頭(tou)(tou)的(de)分流現象嚴(yan)重(zhong),會影響(xiang)焊(han)(han)接(jie)質量(liang)。
3. 焊件表面清理
焊(han)件表面狀態對(dui)焊(han)點大小、強度和表面質量以及電(dian)極壽命有直接(jie)影響(xiang)。電(dian)極與焊(han)件、焊(han)件與焊(han)件的(de)接(jie)觸面均需清(qing)理。各種鋼材可(ke)用酸(suan)洗、噴砂或機(ji)械法清(qing)理。鋁合金(jin)(jin)等有色金(jin)(jin)屬經酸(suan)洗或機(ji)械清(qing)理后,焊(han)件的(de)接(jie)觸面應(ying)有一定的(de)接(jie)觸電(dian)阻。不(bu)銹鋼還可(ke)用電(dian)拋(pao)光清(qing)理待焊(han)表面。
4. 點焊規范(fan)參數的選擇
點(dian)焊(han)(han)(han)規范參數(shu)主(zhu)要(yao)(yao)有:焊(han)(han)(han)接電(dian)(dian)流(liu)、通(tong)電(dian)(dian)時間、電(dian)(dian)極壓力(li)和電(dian)(dian)極頭(tou)尺(chi)寸。一般焊(han)(han)(han)各(ge)種鋼用平頭(tou)電(dian)(dian)極,焊(han)(han)(han)鋁或(huo)鈦合金用球面電(dian)(dian)極。當電(dian)(dian)極材料、端面形(xing)(xing)狀及尺(chi)寸選(xuan)定以后,焊(han)(han)(han)接規范的(de)選(xuan)擇(ze)主(zhu)要(yao)(yao)是考慮焊(han)(han)(han)接電(dian)(dian)流(liu)、通(tong)電(dian)(dian)時間和電(dian)(dian)極壓力(li)這三(san)個參數(shu),它們是形(xing)(xing)成點(dian)焊(han)(han)(han)接頭(tou)的(de)三(san)大要(yao)(yao)素,其相互配合可有兩(liang)種方式。
①. 焊(han)接電(dian)流和通(tong)電(dian)時(shi)間的(de)配(pei)合(he)
這種(zhong)配(pei)合(he)以反映焊接(jie)(jie)(jie)區加(jia)熱道度快(kuai)慢為(wei)主要特征。當采用大(da)焊接(jie)(jie)(jie)電(dian)流(liu)、短(duan)通電(dian)時(shi)間(jian)參(can)(can)數時(shi)稱(cheng)為(wei)項規范;而采用小焊接(jie)(jie)(jie)電(dian)流(liu)、長通電(dian)時(shi)間(jian)參(can)(can)數時(shi)稱(cheng)為(wei)軟規范。
硬(ying)規范的(de)(de)特(te)點:生產率高(gao),電(dian)極磨(mo)損少,焊(han)件表面壓(ya)坑淺,熱(re)影(ying)響區小,焊(han)接變形小。但(dan)是由于焊(han)接電(dian)流大,對通電(dian)時(shi)間必(bi)須精確(que)控制。如(ru)果通電(dian)時(shi)間稍發生變化,就有可能引起加熱(re)不足(zu)或過燒(shao),嚴重影(ying)響焊(han)點強(qiang)度。當焊(han)機功率不足(zu)和(he)焊(han)接淬(cui)硬(ying)傾向(xiang)較大的(de)(de)材料(如(ru)低合金(jin)高(gao)強(qiang)度鋼)時(shi),均不宜用硬(ying)規范。
軟(ruan)規(gui)范(fan)(fan)的(de)(de)特(te)點(dian):加熱平(ping)穩(wen),焊(han)接(jie)質(zhi)量對規(gui)范(fan)(fan)參數波動的(de)(de)敏感性低(di),焊(han)點(dian)強度(du)穩(wen)定(ding);溫度(du)場分(fen)布(bu)平(ping)緩、塑性區寬(kuan),在壓力(li)作用(yong)下(xia)易(yi)變(bian)形,可(ke)減(jian)少(shao)熔(rong)核內噴濺、縮孔和裂(lie)紋(wen)(wen)傾向;對有淬硬(ying)傾向的(de)(de)材料,軟(ruan)規(gui)范(fan)(fan)可(ke)減(jian)少(shao)接(jie)頭冷裂(lie)紋(wen)(wen)傾向;所用(yong)設備(bei)容量小(xiao),控(kong)制精度(du)不高,因而較便宜。但(dan)是,軟(ruan)規(gui)范(fan)(fan)易(yi)造成(cheng)焊(han)點(dian)壓痕深、接(jie)頭變(bian)形大,表面質(zhi)量差;電極(ji)磨(mo)損快(kuai)、生產效率低(di)。
一般(ban)硬規范(fan)適(shi)用(yong)于鋁合(he)(he)金(jin)、奧氏(shi)體不銹鋼(gang)、低碳(tan)鋼(gang)及(ji)不等厚(hou)度板(ban)材的焊接,而軟規范(fan)適(shi)用(yong)于低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)、可淬硬鋼(gang)+耐(nai)熱合(he)(he)金(jin)及(ji)鈦合(he)(he)金(jin)等。
②. 焊接電流和電極壓力(Fo)的配(pei)合
這種配合以焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中不(bu)產生(sheng)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)為(wei)主要特征。根(gen)據(ju)這一原則制定的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流(I)、電(dian)極(ji)(ji)壓力(Fw)關(guan)系曲線(xian)稱為(wei)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)臨界(jie)曲線(xian)(見圖6-23).曲線(xian)左半區(qu)為(wei)無噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)區(qu),這里(li)Fw大而I小(xiao),但焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)壓力選擇(ze)過(guo)(guo)大會造成固相焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(塑性環(huan))范圍過(guo)(guo)寬,導致(zhi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)質量不(bu)穩定。曲線(xian)右(you)半區(qu)為(wei)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)區(qu),因為(wei)電(dian)極(ji)(ji)壓力不(bu)足(zu),加熱(re)過(guo)(guo)快(kuai)而引起噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)。當規范選在(zai)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)臨界(jie)曲線(xian)附近(無噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)區(qu)內)時(shi),可(ke)獲(huo)得最大熔核和最高(gao)拉伸載荷。同時(shi),由于(yu)降(jiang)低了焊(han)(han)(han)機機械功率,也提高(gao)了經濟效果。
焊接(jie)規范的最后確定主要(yao)是(shi)用實驗(yan)法,即先借(jie)用經驗(yan)數(shu)據→試焊→檢驗(yan)→確定。
③. 應用范(fan)圍
點焊廣泛(fan)應用在電子、儀表、家用電器的(de)組(zu)合件(jian)(jian)連(lian)接(jie)(jie)上,同(tong)時也大量應用于建筑工(gong)程、交通運輸及航空(kong)航天(tian)工(gong)業中的(de)沖(chong)壓件(jian)(jian)、金屬構件(jian)(jian)和鋼筋網的(de)焊接(jie)(jie)。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(ke)采(cai)用點焊連(lian)接(jie)(jie)。