點焊(han)是指將(jiang)焊(han)件裝(zhuang)配成(cheng)搭接(jie)接(jie)頭,并(bing)壓緊在兩電(dian)極之間,利(li)用電(dian)阻熱熔化母(mu)材(cai)金(jin)屬,形成(cheng)焊(han)點的電(dian)阻焊(han)方法,見圖6-21。
一、焊點(dian)形成過(guo)程
焊點形(xing)成(cheng)過程是由預壓(ya)、通電(dian)加熱和冷卻結晶三個(ge)連續階段所(suo)組成(cheng)。
1. 預壓階段
焊件(jian)在點焊機電極間(jian)頂(ding)先擠(ji)壓,其作(zuo)用是(shi)在焊件(jian)的(de)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)處(chu)形(xing)成(cheng)緊密(mi)的(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)點,為(wei)此,電極壓力在焊接(jie)(jie)(jie)(jie)電流接(jie)(jie)(jie)(jie)通前即(ji)應達到滿值(zhi)。如果(guo)在通電加熱時(shi)的(de)電極壓力不夠大(da),則(ze)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)電阻很大(da),接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)點處(chu)的(de)金(jin)屬(shu)很快熔(rong)化(hua),以火(huo)花形(xing)式飛(fei)濺出來,產生所謂初期飛(fei)濺。這時(shi)工(gong)件(jian)可(ke)能(neng)被燒穿,電極可(ke)能(neng)被燒壞。
2. 通電加熱階段
被擠(ji)壓在(zai)電(dian)極之間的焊件(jian)(jian),靠電(dian)流(liu)通(tong)(tong)過接(jie)觸電(dian)阻(zu)及工(gong)件(jian)(jian)本身電(dian)阻(zu)所產生的熱(re)(re)量加熱(re)(re)。這時,在(zai)熱(re)(re)和機械(xie)(力)作用(yong)下形成塑(su)性環(huan)、熔核,并隨著(zhu)通(tong)(tong)電(dian)加熱(re)(re)的進行而長大,直到(dao)獲得(de)需(xu)要的熔核尺(chi)寸。在(zai)焊點核心(xin)內的熔化金(jin)屬被塑(su)性環(huan)包圍,如果(guo)這個環(huan)不(bu)夠緊,部分液態金(jin)屬就(jiu)會溢出,形成金(jin)屬飛濺。
3. 冷卻(que)結(jie)晶階段
該(gai)階段(duan)又稱鍛壓階段(duan)。當熔(rong)核(he)達到合格(ge)的(de)(de)形狀與尺寸后,切斷焊接電(dian)流,液態熔(rong)核(he)在(zai)(zai)電(dian)極(ji)壓力作用下冷(leng)卻結(jie)晶(jing)(jing)(jing)。熔(rong)核(he)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)是(shi)在(zai)(zai)封閉(bi)的(de)(de)金(jin)屬模內(nei)進行的(de)(de),結(jie)晶(jing)(jing)(jing)時不能自由收(shou)縮,用電(dian)極(ji)擠壓就可使(shi)正在(zai)(zai)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)的(de)(de)金(jin)屬變得致(zhi)密(mi),使(shi)之不易(yi)產生(sheng)縮孔(kong)或裂縫。因此(ci),電(dian)極(ji)壓力在(zai)(zai)焊接電(dian)流斷開、熔(rong)核(he)金(jin)屬全部結(jie)晶(jing)(jing)(jing)后才能解除。
由于材質和焊接規范(fan)特(te)征的(de)(de)不(bu)同,熔(rong)核的(de)(de)凝(ning)固(gu)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)可有三種:柱(zhu)狀組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)、等軸(zhou)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)、柱(zhu)狀+等軸(zhou)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)。純金(jin)(jin)屬(如鎳、鉬等)和結晶溫度(du)區(qu)間窄(zhai)的(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(碳鋼(gang)、合(he)(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)、鈦(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)等),其(qi)熔(rong)核組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)為柱(zhu)狀組(zu)(zu)織(zhi)(zhi);鋁合(he)(he)(he)金(jin)(jin)等其(qi)熔(rong)核為“柱(zhu)狀十等軸(zhou)”組(zu)(zu)織(zhi)(zhi),熔(rong)核完全(quan)是(shi)等軸(zhou)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)情(qing)況極少。
二(er)、點焊工藝(yi)
1. 點焊(han)種類(lei)及(ji)選(xuan)用
點焊(han)(han)(han)(han)的種(zhong)類(lei)有(you):工(gong)頻、交(jiao)流點焊(han)(han)(han)(han),用(yong)于(yu)各種(zhong)鋼(gang)材、鋁(lv)(lv)(lv)及(ji)其(qi)合金(jin)一(yi)般件焊(han)(han)(han)(han)接;電容儲能點焊(han)(han)(han)(han),用(yong)于(yu)異(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)、鋁(lv)(lv)(lv)及(ji)其(qi)合金(jin)不等厚度(du)及(ji)精(jing)密件和(he)重要件的焊(han)(han)(han)(han)接;直流沖(chong)擊波點焊(han)(han)(han)(han),用(yong)于(yu)鋁(lv)(lv)(lv)及(ji)其(qi)合金(jin)焊(han)(han)(han)(han)接;低頻交(jiao)流點焊(han)(han)(han)(han),用(yong)于(yu)大型(xing)磁性件焊(han)(han)(han)(han)接。
2. 點焊接頭類型
點(dian)焊(han)(han)的接(jie)(jie)(jie)頭類型(xing)要充分考慮到(dao)點(dian)焊(han)(han)機電(dian)(dian)極(ji)能接(jie)(jie)(jie)近焊(han)(han)件,做(zuo)到(dao)施焊(han)(han)方便,加熱可靠(kao)。如圖(tu)6-22(a)~(d)所示(shi)的是合理的接(jie)(jie)(jie)頭;(e)、(g)所示(shi)的接(jie)(jie)(jie)頭難以用一般電(dian)(dian)極(ji)施焊(han)(han);(f)所示(shi)的接(jie)(jie)(jie)頭必須將(jiang)電(dian)(dian)極(ji)伸人工件內部,施焊(han)(han)困難;(h)所示(shi)的接(jie)(jie)(jie)頭的分流現象嚴(yan)重(zhong),會影響焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)質(zhi)量。
3. 焊(han)件表面清理
焊(han)(han)件(jian)表(biao)面(mian)狀態對焊(han)(han)點大小、強(qiang)度(du)和(he)表(biao)面(mian)質量(liang)以及電(dian)極壽命有直(zhi)接影(ying)響(xiang)。電(dian)極與焊(han)(han)件(jian)、焊(han)(han)件(jian)與焊(han)(han)件(jian)的接觸面(mian)均需清理(li)(li)。各種鋼材(cai)可(ke)用(yong)酸(suan)洗、噴砂或(huo)機(ji)(ji)械(xie)法清理(li)(li)。鋁(lv)合金等有色金屬經(jing)酸(suan)洗或(huo)機(ji)(ji)械(xie)清理(li)(li)后,焊(han)(han)件(jian)的接觸面(mian)應有一定的接觸電(dian)阻。不銹鋼還可(ke)用(yong)電(dian)拋(pao)光清理(li)(li)待焊(han)(han)表(biao)面(mian)。
4. 點焊規(gui)范參數(shu)的選(xuan)擇(ze)
點(dian)焊(han)(han)規范參數主要(yao)(yao)有:焊(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)流、通電(dian)(dian)(dian)時間、電(dian)(dian)(dian)極(ji)壓(ya)力(li)和電(dian)(dian)(dian)極(ji)頭(tou)尺寸。一般焊(han)(han)各種鋼用平頭(tou)電(dian)(dian)(dian)極(ji),焊(han)(han)鋁或鈦合(he)金用球(qiu)面電(dian)(dian)(dian)極(ji)。當電(dian)(dian)(dian)極(ji)材(cai)料、端面形(xing)狀及(ji)尺寸選定以后,焊(han)(han)接(jie)(jie)規范的(de)選擇主要(yao)(yao)是考慮焊(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)流、通電(dian)(dian)(dian)時間和電(dian)(dian)(dian)極(ji)壓(ya)力(li)這三個參數,它們是形(xing)成點(dian)焊(han)(han)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)三大要(yao)(yao)素,其相互(hu)配合(he)可(ke)有兩(liang)種方式。
①. 焊接電流和通電時間的配合
這種配(pei)合以反映焊接(jie)區加熱道度(du)快慢(man)為主要特征。當采用大焊接(jie)電流、短通電時間參(can)數時稱為項規范(fan);而采用小焊接(jie)電流、長(chang)通電時間參(can)數時稱為軟規范(fan)。
硬(ying)規范的特點:生產率高(gao),電極磨損少,焊件(jian)表面壓坑(keng)淺,熱影響區(qu)小,焊接(jie)變形小。但(dan)是由于焊接(jie)電流大(da)(da),對通電時(shi)間必須(xu)精確控(kong)制。如果通電時(shi)間稍發生變化(hua),就有可能(neng)引(yin)起加熱不足或過燒,嚴(yan)重影響焊點強度。當焊機功率不足和焊接(jie)淬硬(ying)傾向較(jiao)大(da)(da)的材料(如低合金高(gao)強度鋼)時(shi),均不宜(yi)用硬(ying)規范。
軟(ruan)規(gui)范(fan)的(de)特點:加(jia)熱平(ping)穩(wen),焊接質量(liang)對(dui)規(gui)范(fan)參數波動的(de)敏(min)感性低,焊點強(qiang)度穩(wen)定;溫度場分布平(ping)緩、塑(su)性區(qu)寬,在壓力作用(yong)下易變形(xing),可減(jian)少熔核內(nei)噴濺、縮孔(kong)和裂(lie)(lie)紋(wen)傾向(xiang);對(dui)有(you)淬硬傾向(xiang)的(de)材料,軟(ruan)規(gui)范(fan)可減(jian)少接頭冷(leng)裂(lie)(lie)紋(wen)傾向(xiang);所用(yong)設備容量(liang)小(xiao),控制精(jing)度不高,因而較便(bian)宜(yi)。但是,軟(ruan)規(gui)范(fan)易造成焊點壓痕深、接頭變形(xing)大,表面質量(liang)差;電極磨損快、生產效率低。
一(yi)般(ban)硬(ying)規范(fan)適用于鋁合(he)金、奧氏體不(bu)銹鋼、低碳(tan)鋼及不(bu)等厚度板材的(de)焊(han)接,而軟(ruan)規范(fan)適用于低合(he)金鋼、可淬硬(ying)鋼+耐熱合(he)金及鈦合(he)金等。
②. 焊接電流和電極壓力(Fo)的配(pei)合
這(zhe)(zhe)種配合以(yi)焊(han)(han)接(jie)過程中不產生噴(pen)濺為主要(yao)特征(zheng)。根據這(zhe)(zhe)一(yi)原則制定(ding)的焊(han)(han)接(jie)電流(I)、電極壓(ya)力(Fw)關系曲(qu)(qu)線(xian)(xian)稱為噴(pen)濺臨界曲(qu)(qu)線(xian)(xian)(見圖6-23).曲(qu)(qu)線(xian)(xian)左(zuo)半(ban)區(qu)(qu)為無噴(pen)濺區(qu)(qu),這(zhe)(zhe)里(li)Fw大(da)而I小,但焊(han)(han)接(jie)壓(ya)力選(xuan)擇(ze)過大(da)會造成固相(xiang)焊(han)(han)接(jie)(塑性(xing)環)范圍過寬,導致焊(han)(han)接(jie)質量不穩定(ding)。曲(qu)(qu)線(xian)(xian)右半(ban)區(qu)(qu)為噴(pen)濺區(qu)(qu),因為電極壓(ya)力不足,加(jia)熱(re)過快而引起噴(pen)濺。當規范選(xuan)在噴(pen)濺臨界曲(qu)(qu)線(xian)(xian)附近(無噴(pen)濺區(qu)(qu)內(nei))時,可獲得(de)最大(da)熔核(he)和最高(gao)拉伸載荷。同時,由于降低了焊(han)(han)機(ji)機(ji)械功率,也提高(gao)了經濟效果。
焊接規范(fan)的最后確定主(zhu)要是用實(shi)驗(yan)法,即先借用經驗(yan)數據→試焊→檢驗(yan)→確定。
③. 應(ying)用范圍
點焊廣泛應用(yong)(yong)在電(dian)子、儀(yi)表、家用(yong)(yong)電(dian)器(qi)的(de)(de)(de)組合件連接上,同時(shi)也大(da)量應用(yong)(yong)于建(jian)筑工程、交通運輸(shu)及航(hang)空航(hang)天工業中的(de)(de)(de)沖壓件、金屬構件和鋼(gang)筋(jin)網的(de)(de)(de)焊接。目前,從以微米計的(de)(de)(de)微型電(dian)子電(dian)路到厚(hou)達(da)(3.0+0.0)mm的(de)(de)(de)巨型房框架都(dou)可采用(yong)(yong)點焊連接。