高机械化的点焊工艺及其应用

电阻点焊是指焊件装配成接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法（代号21，英文缩写RP）。

1.点焊的工作原理、特点及应用范围

（1）工作原理 点焊时，将焊件搭接装配后，压紧在两圆柱形电极间，并通以很大的电流，如图14-8所示。利用两焊件接触电阻较大，产生大量热量，迅速将焊件接触处加热到熔化状态，形成似透镜状的液态熔池（焊核），当液态金属达到一定数量后断电，在压力作用下冷却、凝固形成焊点。

点焊时，焊点形成过程可分为彼此相接的三个阶段：焊件压紧、通电加热进行焊接、断电（断压）。

点焊时，按对工件供电的方向，可分为单面点焊和双面点焊；按一次形成的焊点数，点焊又分为单点点焊、双点点焊和多点点焊，如图14-9和图14-10所示。

（2）特点

1）点焊的加热速度快，仅需要千分之几秒到几秒。

图14-8 电阻点焊的工作原理

1—阻焊变压器 2—电极 3—焊件 4—熔核

2）点焊焊接时不用填充金属、焊剂，焊接成本低。

3）点焊机械化程度高，操作简单。

（3）应用范围

1）点焊广泛应用于飞机、汽车制造、建筑等行业。

点焊主要用于带蒙皮的骨架结构（如汽车驾驶室、客车厢体、飞机翼尖、翼肋等）、铁丝网布和钢筋交叉点等的焊接。

图14-9 双面点焊形式

a）双面单点焊 b）双面双点焊 c）小（无）压痕双面单点焊 d）双面多点焊

图14-10 单面点焊形式

a）双面单点焊 b）无分流单面的双点焊 c）有分流单面双点焊 d）单面多点焊

2）点焊可焊接低碳钢、低合金钢、镀层钢、不锈钢、高温合金、铝及铝合金、钛及钛合金、铜及铜合金等。

3）最薄可点焊0.005mm，最厚可焊8mm+8mm。

4）点焊可焊不同厚度、不同材料的焊件。

2.点焊的工艺特点

（1）点焊接头设计 点焊的接头形式为搭接和折边搭接，接头设计时，必须考虑边距、搭接宽度、焊点间距、装配间隙。(www.xing528.com)

1）边距与搭接宽度。边距是焊点到焊件边缘的距离。边距的最小值取决于被焊金属的种类、焊件厚度和焊接参数。搭接宽度必须满足焊点强度的要求，一般为边距的两倍。厚度不同的材料，所需焊点直径也不同，即薄板，焊点直径小；厚板，焊点直径大。因此，不同厚度的材料搭接宽度就不同，一般规定见表14-3。

2）焊点间距。焊点间距是为避免点焊产生的分流而影响焊点质量而规定的数值。所谓分流是指点焊时不经过焊接区，未参加形成焊点的那一部分电流。分流使焊接区的电流降低，有可能形成未焊透或使核心形状畸变等。焊点间距过大，则接头强度不足；焊点间距过小又有很大的分流，所以应控制焊点间距，不同厚度材料点焊焊点间距要求见表14-3。

3）装配间隙。接头的装配间隙尽可能小，一般装配间隙为0.1～1mm。

表14-3 点焊搭接宽度和焊点间距最小值 （单位：mm）

（2）熔核偏移及其防止

1）熔核偏移。熔核偏移是不等厚度、不同材料点焊时，熔核不对称于交界面而向厚板或导电、导热性差的一边偏移的现象。其结果造成导电、导热性好的工件焊透率小，焊点强度降低。为防止熔核偏移造成焊点强度大大下降，一般规定工件厚度比不赢超过1∶3。不同材料点焊时，由于材料不同而存在热导率不同，要采取措施防止熔核向导热差的一边偏移，才可以进行点焊。

2）防止熔核偏移的原则。增加薄板或导电、导热性好的工件的产热，还要加强厚板或导电、导热性差的工件的散热。常用方法有：

①采用强规范。强规范电流大，通电时间短，加大了工件间接触电阻产热的影响，降低了电极散热的影响，有利于克服熔核偏移。

②采用工艺垫片。在薄件或导电、导热好的工件一侧，垫一块由导电、导热差的金属支撑的垫片（厚度为0.2～0.3mm），以减少这一侧的散热。

③采用不同接触表面直径的电极。在薄板或导热、导电好的工件一侧，采用较小直径的电极，以增加该面的电流密度，同时减小其电极的散热影响。

④采用不同的电极材料。在薄件或导热好的材料一面选用导热差的铜合金，以减少这一侧的热损失。

（3）焊前表面清理 点焊工件的表面必须清理，去除表面的油污、氧化膜。冷轧钢板的工件，表面无锈，只需去油，薄板点焊件最好采用化学清理方法，且必须在清理后规定的时间内进行焊接。焊前表面清理可分机械清理和化学清理。机械清理采用旋转钢丝刷、金刚砂毡轮抛光等，或者采用喷丸、喷砂处理。化学清理包括去油、酸洗、钝化等。化学清理腐蚀液成分及工艺见表14-4。电解抛光可用于板厚＜0.5mm的不锈钢件，质量稳定。清理后的焊件存放时间不可太长，一般铝合金清理后存放时间应＜96h。

表14-4 化学清理腐蚀液成分及工艺

（4）点焊顺序 为防止焊接变形必须进行定位焊，并安排好正确的焊接顺序。

（5）点焊焊接参数 点焊规范有软规范和硬规范之分。软规范是当焊机功率不足，板件材料厚度大，变形困难或塑性温度区过窄，并有易淬火组织时，可采用加热时间较长，电流较小的规范。软规范温度分布平缓，塑性区宽，在压力作用下易变形，可消除缩孔，降低内应力。正由于加热速度缓慢，故对规范波动敏感性低，对机械系统要求不高，加热区宽使软化区也增宽，热影响区晶粒长大严重，一些材料可能因某些成分的析出而使接头性能变坏。

硬规范是电流大，时间短，加热速度很快，焊接区温度分布陡，加热区窄，表面质量好，接头过热组织少，接头综合性能好，生产率高。只要规范控制较精确，焊机功率足够（包括电与机械两方面），便可采用。但因加热速度快，如果控制不当，易出现飞溅等缺陷，所以必须相应提高电极压力，以避免出现缺陷，并获得较稳定的接头质量。

1）焊接电流。焊接电流是决定产热大小的关键因素，将直接影响熔核直径与焊透率，必然影响焊点的强度。电流太小则能量过小，无法形成熔核或熔核过小。电流太大则能量过大，容易引起飞溅。在合理的点焊过程中，熔核直径应根据焊件的厚度来确定，并满足下列关系式：

d_核=2δ+3mm

式中 δ——两焊件中薄件的厚度（mm）。

2）焊接通电时间。焊接通电时间对产热与散热均产生一定的影响，在焊接通电时间内，焊接区产出的热量除部分散失外，将逐步积累，用来加热焊接区，使熔核扩大到所要求的尺寸。如焊接通电时间太短，则难以形成熔核或熔核过小。要想获得所要求的熔核，应使焊接通电时间有一个合适的范围，并与焊接电流相配合。

3）电极压力。电极压力大小将影响焊接区的加热程度和塑性变形程度。随着电极压力的增大，接触电阻减小，使电流密度降低，从而减慢加热速度，导致焊点熔核直径减小。如在增大电极压力的同时，适当延长焊接时间或增大焊接电流，可使焊点熔核增加，从而提高焊点的强度。

4）电极端面的形状和尺寸。根据焊件结构形式、焊件厚度及表面质量等的不同，应使用不同形状的电极。