点焊-轻量化设计：计算基础与构件结构

在点焊中，主要是在由透镜形区域堆焊（电阻焊）的压力下，不用附加材料来焊接板材。这种方法在轻量化制造中很重要，因为所有重要的钢材在含碳量≤0.1%时都可以进行点焊加工。除此之外，其优点还有：

●产生的变形很小；

●连接重量很小；

●很高的局部强化效果；

●很小的应力集中；

●基体材料不会变弱。

点焊的承载能力介于缝焊和铆接之间。如果与粘接方法一起使用，点焊粘接连接的刚度还可提高20%，这对薄板连接非常有意义。点焊连接可焊接的板材厚度为0.5～2mm。在应力载荷方面，点焊连接主要受切应力载荷影响，在U形抗拉应力载荷作用下，其承载能力下降约1/3。扭转应力载荷对点焊连接的负面影响则更大一些。

图22-6所示为一个单截面点焊粘接连接^[1]，用适合强度研究的尺寸表示出来。可按照DIN 4115来验算一个等效铆钉或者销钉的剪切安全和孔壁安全。

点焊粘接连接所承受的力由两个分量组成：

F=F_焊点+F_粘接≡0.83F+0.17F

这里，粘接力可简单地计算为

F_粘接=2A_粘接·τ_zB （22.10）其中，允许的抗拉、抗剪强度的值可在图22-13的表中查出。

焊点抗剪强度验算要求的强度条件为

图22-6 单截面点焊连接与替代的点焊粘接

其中，n为焊点的数量；m为锋利度。(www.xing528.com)

根据具体情况，在方程中还要引入品质系数：

●v为焊接的品质系数；

●w为焊接可靠性的方法系数。

在表22-6，给出了这些系数的一些推荐值。

表22-6 点焊连接的结构系数

作为补充，在表22-7中给出了用于板材点焊连接的允许抗剪强度值。

表22-7 点焊连接的许可抗剪强度，按DIN 18801

点焊中常遇到的一种损坏情形是焊线从板材上脱落下来，其原因通常为孔壁压力超出了允许值。因此，要求孔壁压力为

按照钢结构设计准则，孔壁压力可如下计算：

●单截面连接σ_焊线允许≤1.8R_eH板材；

●双截面连接σ_焊线允许≤2.5R_eH板材。

对于动态载荷的情形，要按照说明书DVS 2902、2923、2906与ISO 14324的标准加以计算。在航空航天工业中，需要参考的标准是DIN 29878。

还要注意的是，点焊的疲劳强度不是很高。在试验中，有的承受动态载荷的试样值只能达到静态载荷下试样值的30%～40%。