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日志

 
 

金属材料的凸焊工艺  

2007-08-08 16:19:21|  分类: 技术类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、低碳钢的凸焊

1.板料的凸焊  最适合于凸焊的金属材料是低碳钢。板料凸焊前,通常在其中一块板料上冲出凸点。它适合于大批量生产的场合。厚度小于0.25mm的薄钢板采用凸焊反而比点焊困难,因为在钢板上加工出达到焊接温度前不压溃的凸点是很困难的。故凸焊通常用于板厚大于0.5mm的冲压件。

表1推荐的是低碳钢薄板的凸焊参数,凸点形状为半球状或圆锥状。表1中A类参数用于单个凸点或是凸点间距较表中数值大1.5~2倍的情况;B类参数用于2个凸点的情况;C类参数用于多个凸点,且点距较小的情况。在表1中,电极压力及焊接电流两项参数指的都是每个凸点的数值。

表1  低碳钢薄板凸焊的焊接参数

板厚

点距

焊核

直径

A参数

B参数

C参数

mm

时间

/周

电极

压力

/N

焊接

电流

/A

时间

/周

电极

压力

/N

焊接

电流

/A

时间

/周

电极

压力

/N

焊接

电流

/A

0.6

0.8

0.9

1.0

1.2

1.5

1.8

2.0

2.5

3.0

7

9

10

10

12

15

18

18

23

27

2.5

3

4

4

5

6

7

7

8

9

3

3

5

8

8

10

13

14

16

18

800

1100

1300

1500

1800

2500

3000

3600

4600

6800

5000

6600

7300

8000

8800

10300

11300

11800

14100

14900

6

6

8

10

16

20

25

28

32

38

700

700

900

1000

1200

1600

2000

2400

3100

4500

4300

5100

5500

6000

6500

7700

8000

8800

10600

11300

6

10

13

15

19

25

32

34

42

50

500

600

650

700

1000

1500

1800

2100

2800

3600

3300

3800

4000

4300

4600

5400

6000

6400

7500

8300

表2是低碳钢厚板单点凸焊的焊接参数。待焊的上、下两板厚度可以不相同,但厚板不得超过薄板的3倍。不同板厚的板材凸焊时,凸点应尽可能地加工在较厚的一块板材上,以减少熔核偏移;而参数应按较薄的一面选取,以免喷浅。表2中列出了正常凸点和小尺寸凸点的两种参数。正常凸点通常用单点凸焊,藉以达到较高的焊点强度;缩小凸点则常用于多点凸焊。为了减小由于凸点加工不均匀而引起的焊接电流和压力分配的不均匀,并减少喷溅,焊接电流应递增。采用预热脉冲可以得到更理想的结果。另外,与厚板的点焊一样,为了防止熔核内产生缩孔等缺陷,还需加大锻压力。

表2  低碳钢厚板单点凸焊的焊接参数

板厚

/mm

凸点尺寸/mm

最小

间距/mm

电极压力/N

递增

时间/周

焊接

时间/周

焊接

电流/kA

焊点拉

剪力/N

直径

高度

焊接

锻压

正             常                 凸             点

4

5

6

8.5

10.5

12.5

1.65

2.13

2.60

45

51

61

9560

13000

16700

19000

26000

33400

12

17

25

54

84

121

15.8

18.8

23.3

34700

50000

76900

小             尺             寸            凸          点

4

5

6

7.0

8.5

9.5

1.52

1.83

2.16

41

44

43

6300

7100

8900

12600

14200

17800

12

17

25

54

84

121

11.5

13.9

17.3

24600

34200

53300

2.环形凸焊  在焊件上加工出环形凸缘进行的焊接称环形凸焊。凸缘截面呈等腰三角形,顶角一般取60°~90°。若顶角大就不能焊接;若顶角小,环形凸缘工件下沉量快,焊接质量也不好。表3是环形凸焊的焊接参数。中小功率的晶体管封帽时也采用类似方法。

 

3.十字形凸焊  十字形凸焊是利用线材、棒料或管子外圆的交叉相接时形成的凸点状态,形成局部的电流集中,成为一种理想的凸焊。为防止焊件(特别是细线材)被压扁而造成强度降低,电极端面应开出V形或U形槽。表4是低碳钢丝交叉接头凸焊的焊接参数。

管子十字形凸焊时,可采用不同直径的管子,但壁厚必须一致。与钢丝交叉接头相类似,较大的压下量导致较大的接头强度(这里以扭矩表示)。例如,Φ22mm×1.5mm的管子焊接时,当压下量为5%时,接头的扭矩为1500N·m;压下量为15%,接头的扭矩高达2500N·m。表5是管子十字形凸焊的焊接参数。

表4  低碳钢丝交叉接头凸焊的焊接参数

钢丝直径

/mm

时间

/周

15%压下量时的参数

30%压下量时的参数

电极压力

/N

焊接电流

/A

焊点拉剪

力/N

电极压力

/N

焊接电流

/A

焊点拉剪

力/N

冷                    拔                     丝

1.60

3.20

4.80

6.40

7.90

4

8

14

19

25

445

556

1600

2600

3670

600

1800

3300

4500

6200

2000

4300

8900

16500

22700

670

1160

2670

3780

6450

800

2700

5000

6700

9300

2220

5000

10700

18700

27100

                                                                                        续表

9.50

11.10

12.70

33

42

50

4890

6300

7600

7400

9300

10300

29800

42700

54300

9170

12900

15100

11300

13800

15800

37000

50200

60500

热                   拔                     丝

1.60

3.20

4.80

6.40

7.90

9.50

11.10

12.70

4

8

14

19

25

33

42

50

445

556

1600

2600

3670

4890

6300

7600

800

2800

5100

7100

9600

11800

14800

16500

1600

3300

6700

12500

20500

27600

39100

51200

670

1160

2670

3780

6450

9170

12900

15100

800

2800

5100

7100

9600

11800

14800

16500

1780

3800

7500

13400

22300

30300

42700

55170

注:压下量指电阻焊中一根钢丝压入另一根丝的数量。

表5  管子十字形交叉凸焊的焊接参数

压下量(%)

管子外径/mm

壁厚/mm

电极压力/N

时间/周

焊接电流/A

5

10

16

22

25

30

35

0.9

1.0

1.25

1.5

1.5

2.0

2000

2000

2200

2400

2400

2700

12

15

20

17

17

20

5000

9500

12000

14000

16000

18000

15

10

16

22

25

30

35

0.9

1.0

1.25

1.5

1.5

2.0

2000

2000

2200

2400

2400

2700

40

60

60

57

55

75

9000

9500

12000

14000

16000

18000

     4.T形凸焊  T形接头也可以采用凸焊,因极难在整个接触面上都焊合,故常在某些点处进行焊接。图1为T形接头凸焊的实例,图1a和b适用于汽车制动片的焊接,图1c是将二板焊成T形接头,为了使两板能够全部焊上,可将一板的两端做成锯齿状以便电流集中,图1d用于箱体焊接场合,上述任何一种情况都只用于强度要求不太高的焊接。

 

管子的T形接头凸焊常被采用。表6是管子T形接头凸焊的推荐参数。

螺母、螺丝类零件与平板间的凸焊,都属于T形接头凸焊的形式。这种焊接方法的生产率要比过去用电弧焊、钎焊高得多,而其成本要低得多,这种接头的强度可为螺纹强度的2~3倍。

表6  管子T形接头凸焊的焊接参数

管子外径/mm

壁厚/mm

电极压力/N

时间/s

焊接电流/A

熔深/mm

9.6

12.4

16.0

17.6

19.2

22.4

25.4

28.6

30.2

31.8

35.0

1

1

1

1.25

1.25

1.25

1.5

1.5

1.5

1.5

2.0

1900

2100

2100

2300

2300

2300

2400

2500

2500

2500

2700

0.20

0.20

0.30

0.40

0.40

0.50

0.60

0.60

0.80

1.10

1.30

11000

12000

13000

13000

14000

14000

14500

15000

15000

16000

19000

2.5

2.8

3.1

3.5

4.0

4.3

5.0

5.5

6.0

6.3

7.0

为了得到优良的凸焊质量,必须加工出合理的凸点。带凸点的螺母设计图及其尺寸表7。表8为焊接螺母凸焊的焊接参数,其焊接参数的特点是焊接电流较大,以加快焊接速度而避免螺纹变形;且电极压力要大,以免引起凸点位移导致强度下降和螺纹损坏。

 

 

表7  带凸点螺母的设计尺寸                                (mm)

螺纹规格d

D

带圆凸点

带弧形凸点

s

H

b

h

n

s

H

b

h

n

M4

M5

M6

M8

M10×1.25

M2×1.25

8

8

8

11

13

15.5

13

13

13

17

19

22

6

6

6

7

8

10

2.2

2.2

2.2

3.0

3.0

3.5

1.5

1

12

12

13

16

17

5.5

5.5

6.0

7.5

8.5

4

4

4.5

5

6

1.0

0.5

 

 

表8  焊接螺母凸焊的焊接参数

螺纹规格/mm

平板厚度/mm

A参数

B参数

接头扭矩强度/(N·m)

时间

/周

电极压力/N

焊接电流/A

时间

/周

电极压力/N

焊接电流/A

M4

1.2

2.3

3

3

3000

3200

10000

11000

6

6

2400

2600

8000

9000

 

M8

2.3

4.0

3

3

4000

4300

15000

16000

6

6

2900

3200

10000

12000

82

M12

1.2

4.0

3

3

4800

5200

18000

20000

6

6

4000

4200

15000

17000

210

二、镀层钢板的凸焊

1.镀锌钢板的凸焊  镀金属层的钢板有镀锌钢板、镀铅钢板、镀铝钢板和镀铜钢板等,用途最广的是镀锌钢板。故本节只讨论镀锌钢板的凸焊,如读者遇到其它镀层钢时,参考镀锌钢的焊接特点,并根据镀层导电性、熔点和厚度等不同,对焊接参数进行适当调整。

由于凸焊时凸点的存在和采用平面电极,故镀锌钢的凸焊要比它点焊时所遇到的困难小得多。因为凸点能够使电流密度更为集中,即使接触面上的锌层局部熔化而蔓延开来,也不会使电流降低过多。其次,因为采用大尺寸的平板电极,不论是锌层的粘着,还是电极本身的变形都极小,所以焊接接头的强度不会随着焊点的增加而降低。

与无镀层的钢板凸焊相比,镀锌钢板所用的焊接电流要大,且应随着镀层厚度的增大而增加。表9为推荐镀锌钢板采用2级电极单点凸焊的焊接参数。表中数据用于焊接具有3.81g/m2镀层的市售镀层钢,两板厚度相等,表面无污物、油脂或油漆,但允许有薄的油膜。

2.贴塑料面钢板的凸焊  贴塑料面钢板的凸焊,需采用单面单点或单面双点方法进行。因为钢板表面贴有绝缘的塑面,不能进行双面凸焊。

表9  镀锌钢板的2级电极单点凸焊的焊接参数

每板板厚

/mm

电极压力

/N

时间

/周

焊接电流

/A

凸点尺寸/mm

熔核直径

/mm

焊点拉

剪力/N

直径

高度

1.0

1.6

2.0

2.4

2.8

1100

1800

2500

3300

4300

13

17

21

25

28

10000

11500

16000

16000

22000

4.5

5.5

6.4

6.4

6.4

1.0

1.2

1.4

1.4

1.4

3.8

6.4

6.4

7.6

7.9

4100

9100

12000

19000

22000

凸点形状如图3所示,普通多采用图3a的形状。当对焊件强度要求特别高时,采用图3b所示的环形凸点。当贴塑料面的钢板比另一钢板薄时,采用如图3c那样的冲孔状,而冲孔的毛边作为凸环使用。毛边的高度常有波动,使焊接质量不稳定。克服这种缺点的办法是采用如图3d那样的冲孔,增加了H部分,可避免毛边过早压溃导致接头周围的区域接触而产生的严重分流。仍按如图3c所示的那样焊接,焊后加顶锻力,压溃H部分。

 

对贴塑料的钢板进行凸焊时,贴塑钢板愈薄则塑料面愈易产生压痕。为了减小压痕,可采用与被焊贴塑料面相同花纹的金属板做垫板。为了尽可能减小表面塑料的损伤,应尽可能采用硬的焊接参数(即大电流、短时间)来焊接。一般采用半周的通电方式来控制加热热量,在半周内实际的通电时间调小至1/5周,或者使用电容储能焊机进行短时间焊接。表10表示按照半周通电方式,采用普通圆球形凸点的焊接参数实例,而表11表示贴塑料面板的环形凸焊的焊接参数。

表10  圆球形凸点的焊接参数

贴塑料

面板厚

/mm

另一无贴面钢板

电极

压力

/N

时间

/s

电流

峰值

/A

焊点拉

剪力/N

板厚

/mm

凸点尺寸/mm

h

d

0.6

0.4

0.6

0.4

0.3

2.0

1.8

150

150

0.004

0.005

3200

3500

750

500

0.8

0.4

0.8

0.4

0.4

1.8

1.8

150

200

0.005

0.005

3200

3500

650

1000

1.0

0.4

1.0

0.4

0.5

2.0

2.0

150

250

0.005

0.005

4000

4500

750

1000

1.2

0.6

1.2

0.6

0.5

2.6

3.0

250

850

0.006

0.006

5000

8000

1000

1000

 

 

表11  贴塑料面板的环形凸焊的焊接参数

贴塑料

面板厚

/mm

另一无贴面钢板

交流半波式

电容储能式

接头拉

剪力/N

板厚

/mm

凸点尺寸①/mm

焊接电流峰值/A

电极压力/N

时间

/s

电容量/µF

电压

/V

d1

d2

h

0.6

0.6

1.6

3.5

2.0

4.2

3.0

0.5

0.4

9000

9500

200~300

200~400

0.005

0.006

3000

4000

340

360

900

1300

0.8

0.6

1.6

4.4

2.8

5.5

3.5

0.6

0.4

11500

12000

300~600

400~800

0.006

0.007

4900

4000

360

350

1400

2300

1.0

0.6

1.6

4.3

3.5

5.5

4.0

0.8

0.4

14000

16500

300~600

400~800

0.007

0.007

5000

6000

400

400

2300

2800

1.2

0.6

2.3

4.0

3.5

5.5

4.0

1.0

0.4

15000

18000

350~1000

500~1000

0.007

0.007

5000

8000

400

430

2600

2800

①可参看图3-9c。

三、不锈钢和高温合金的凸焊

不锈钢凸焊时,必须注意熔核的位移现象。这种位移现象主要是由多凸点之间通过电流时同方向电流相吸的原因而引起的。位移现象导致熔核强度的降低。为克服上述缺点,凸点间距不宜过小,并应采用较高的电极压力。但是,要避免过高的电极压力,以免压坏凸点。

表12为不锈钢的凸点尺寸及凸焊焊接参数。与低碳钢钢丝的交叉凸焊一样,镍和耐热合金线丝的交叉凸焊也被广泛采用。镍和耐热合金的凸焊焊接参数如表13所示。耐热合金与低碳钢的线材交叉焊相比,要使用较高的电极压力。

表12  不锈钢的凸点尺寸及凸焊焊接参数

板厚/mm

凸点尺寸/mm

焊接电流

/A

电极压力

/N

时间

/周

d

h

0.6

0.8

1.0

1.2

1.6

2.3

3.2

2.4

2.4

2.6

2.8

3.2

3.8

4.5

0.6

0.6

0.7

0.7

0.8

1.0

1.0

3500

4000

4500

5000

6000

7000

8000

2500

2800

3200

3800

5000

6000

7000

6

7

8

10

12

18

24

表13  镍、蒙乃尔合金和耐热合金的凸焊焊接参数

材料

线材直径/mm

电极压力/N

时间/周

焊接电流/A

1.6+1.6

3.2+3.2

4.8+4.8

1.6+3.2

1.6+4.8

3.2+4.8

400

800

1600

400

400

800

2

3

5

2

2

5

1800

4100

7000

1800

2300

5000

蒙乃尔合金

1.6+1.6

3.2+3.2

4.8+4.8

1.6+3.2

1.6+4.8

3.2+4.8

450

900

1800

450

450

900

2

3

5

2

2

3

1400

3300

5700

1600

1800

3600

因科镍合金

1.6+1.6

3.2+3.2

4.8+4.8

1.6+3.2

1.6+4.8

3.2+4.8

600

1200

2300

600

600

2300

2

3

5

2

2

3

900

2100

3500

900

1100

2300

 
 

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