點焊是指將焊件裝(zhuang)配成搭接接頭,并壓緊在兩電(dian)(dian)極之間,利用電(dian)(dian)阻熱(re)熔化(hua)母材金屬(shu),形成焊點的電(dian)(dian)阻焊方法,見(jian)圖6-21。
一、焊點形成(cheng)過程(cheng)
焊點形成過程是(shi)由預壓、通電加熱和(he)冷卻結晶三個連續階(jie)段所組成。
1. 預(yu)壓階(jie)段
焊(han)件(jian)在(zai)點(dian)焊(han)機電(dian)極(ji)間頂(ding)先(xian)擠壓,其作用是在(zai)焊(han)件(jian)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)處形(xing)成(cheng)緊密的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)觸點(dian),為此,電(dian)極(ji)壓力(li)在(zai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)電(dian)流接(jie)(jie)(jie)通前即應達到滿值(zhi)。如果在(zai)通電(dian)加熱(re)時(shi)的(de)(de)電(dian)極(ji)壓力(li)不夠大(da)(da),則(ze)接(jie)(jie)(jie)觸電(dian)阻很大(da)(da),接(jie)(jie)(jie)觸點(dian)處的(de)(de)金屬很快熔化,以火花形(xing)式飛濺出來,產生所謂初期飛濺。這時(shi)工件(jian)可能被(bei)燒穿,電(dian)極(ji)可能被(bei)燒壞。
2. 通電(dian)加熱階段
被(bei)擠(ji)壓(ya)在(zai)電極之間的焊件(jian),靠電流通過接觸電阻(zu)及工件(jian)本身(shen)電阻(zu)所(suo)產(chan)生的熱量加(jia)熱。這時,在(zai)熱和機械(xie)(力(li))作用下(xia)形成(cheng)塑性環、熔核(he),并隨著通電加(jia)熱的進行而(er)長大,直到獲得需(xu)要的熔核(he)尺寸。在(zai)焊點(dian)核(he)心內的熔化金屬被(bei)塑性環包圍,如(ru)果這個環不夠(gou)緊,部分液態(tai)金屬就(jiu)會溢(yi)出,形成(cheng)金屬飛濺。
3. 冷卻結(jie)晶階段(duan)
該(gai)階段(duan)又稱鍛壓(ya)階段(duan)。當熔核(he)達到合格的(de)形狀(zhuang)與尺寸(cun)后(hou),切斷焊(han)接電流,液態熔核(he)在(zai)電極壓(ya)力作用下(xia)冷(leng)卻結晶。熔核(he)結晶是在(zai)封閉的(de)金屬(shu)模內進行的(de),結晶時不能(neng)自由(you)收縮,用電極擠壓(ya)就(jiu)可使正在(zai)結晶的(de)金屬(shu)變得致密,使之不易產生(sheng)縮孔或(huo)裂縫。因此,電極壓(ya)力在(zai)焊(han)接電流斷開、熔核(he)金屬(shu)全部結晶后(hou)才能(neng)解除。
由于材質和焊接規范(fan)特(te)征的不同,熔核的凝固(gu)組(zu)織(zhi)(zhi)可(ke)有(you)三種:柱(zhu)狀組(zu)織(zhi)(zhi)、等軸組(zu)織(zhi)(zhi)、柱(zhu)狀+等軸組(zu)織(zhi)(zhi)。純(chun)金屬(如鎳、鉬等)和結晶溫度區間窄的合金(碳鋼、合金鋼、鈦合金等),其(qi)熔核組(zu)織(zhi)(zhi)為柱(zhu)狀組(zu)織(zhi)(zhi);鋁合金等其(qi)熔核為“柱(zhu)狀十(shi)等軸”組(zu)織(zhi)(zhi),熔核完全是等軸組(zu)織(zhi)(zhi)的情況(kuang)極少。
二(er)、點(dian)焊工藝
1. 點(dian)焊(han)種類及選用
點(dian)(dian)焊(han)(han)的種類有(you):工(gong)頻、交(jiao)流點(dian)(dian)焊(han)(han),用(yong)于各種鋼材、鋁及(ji)其(qi)合金(jin)一般件焊(han)(han)接(jie);電(dian)容儲(chu)能點(dian)(dian)焊(han)(han),用(yong)于異種金(jin)屬、鋁及(ji)其(qi)合金(jin)不等厚度及(ji)精密件和重要件的焊(han)(han)接(jie);直流沖擊波點(dian)(dian)焊(han)(han),用(yong)于鋁及(ji)其(qi)合金(jin)焊(han)(han)接(jie);低頻交(jiao)流點(dian)(dian)焊(han)(han),用(yong)于大型磁性件焊(han)(han)接(jie)。
2. 點焊接頭(tou)類型
點焊(han)(han)(han)的接頭(tou)類型要充分(fen)考慮到(dao)點焊(han)(han)(han)機電(dian)極能接近焊(han)(han)(han)件,做到(dao)施(shi)焊(han)(han)(han)方便,加(jia)熱可靠。如(ru)圖6-22(a)~(d)所(suo)(suo)(suo)示的是合理(li)的接頭(tou);(e)、(g)所(suo)(suo)(suo)示的接頭(tou)難(nan)以(yi)用一般(ban)電(dian)極施(shi)焊(han)(han)(han);(f)所(suo)(suo)(suo)示的接頭(tou)必須(xu)將電(dian)極伸人(ren)工件內部,施(shi)焊(han)(han)(han)困難(nan);(h)所(suo)(suo)(suo)示的接頭(tou)的分(fen)流現象嚴重(zhong),會(hui)影(ying)響焊(han)(han)(han)接質量。
3. 焊件表(biao)面(mian)清理
焊(han)件(jian)(jian)表面(mian)狀態對焊(han)點大小、強度(du)和表面(mian)質量以及電極壽命有(you)(you)直接影響(xiang)。電極與焊(han)件(jian)(jian)、焊(han)件(jian)(jian)與焊(han)件(jian)(jian)的(de)(de)接觸(chu)面(mian)均(jun)需清(qing)理。各種鋼(gang)材可(ke)用酸(suan)洗(xi)、噴(pen)砂或機(ji)械法清(qing)理。鋁合金等(deng)有(you)(you)色(se)金屬經酸(suan)洗(xi)或機(ji)械清(qing)理后(hou),焊(han)件(jian)(jian)的(de)(de)接觸(chu)面(mian)應有(you)(you)一(yi)定的(de)(de)接觸(chu)電阻。不銹鋼(gang)還可(ke)用電拋光清(qing)理待(dai)焊(han)表面(mian)。
4. 點焊(han)規范參數的選擇
點焊(han)(han)(han)規(gui)(gui)范參數主要(yao)有:焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)流、通電(dian)(dian)(dian)時(shi)間(jian)、電(dian)(dian)(dian)極(ji)壓力和電(dian)(dian)(dian)極(ji)頭尺(chi)寸。一般焊(han)(han)(han)各種(zhong)鋼用(yong)平頭電(dian)(dian)(dian)極(ji),焊(han)(han)(han)鋁(lv)或鈦(tai)合(he)金用(yong)球面(mian)(mian)電(dian)(dian)(dian)極(ji)。當電(dian)(dian)(dian)極(ji)材料、端面(mian)(mian)形(xing)狀及(ji)尺(chi)寸選定(ding)以后(hou),焊(han)(han)(han)接(jie)規(gui)(gui)范的選擇主要(yao)是(shi)考(kao)慮焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)流、通電(dian)(dian)(dian)時(shi)間(jian)和電(dian)(dian)(dian)極(ji)壓力這三(san)個參數,它們(men)是(shi)形(xing)成點焊(han)(han)(han)接(jie)頭的三(san)大要(yao)素,其(qi)相互配合(he)可有兩種(zhong)方式。
①. 焊(han)接(jie)電流(liu)和通(tong)電時間的配(pei)合
這種配合以反映焊(han)接(jie)區加熱(re)道度快慢為(wei)主(zhu)要(yao)特征。當采用大焊(han)接(jie)電流(liu)(liu)、短通電時(shi)間參數時(shi)稱為(wei)項規(gui)范;而采用小焊(han)接(jie)電流(liu)(liu)、長通電時(shi)間參數時(shi)稱為(wei)軟規(gui)范。
硬規范(fan)的(de)(de)特點(dian):生產率(lv)高(gao),電(dian)極磨損少(shao),焊(han)件表面壓坑(keng)淺,熱(re)影響區小(xiao),焊(han)接(jie)(jie)變形(xing)小(xiao)。但(dan)是由(you)于焊(han)接(jie)(jie)電(dian)流大,對通電(dian)時(shi)間必須精確控制。如(ru)果通電(dian)時(shi)間稍發生變化,就有可能引起加熱(re)不足或過(guo)燒,嚴重影響焊(han)點(dian)強度。當(dang)焊(han)機功率(lv)不足和焊(han)接(jie)(jie)淬硬傾向較(jiao)大的(de)(de)材料(如(ru)低合金高(gao)強度鋼(gang))時(shi),均不宜用硬規范(fan)。
軟規范的(de)特點:加熱平(ping)穩,焊(han)接(jie)質量對規范參數波動的(de)敏感(gan)性(xing)低,焊(han)點強度穩定;溫度場分布平(ping)緩、塑性(xing)區寬(kuan),在壓力作(zuo)用下(xia)易變(bian)形,可減少熔核內噴濺、縮孔和裂(lie)紋傾向(xiang);對有淬硬傾向(xiang)的(de)材料,軟規范可減少接(jie)頭冷(leng)裂(lie)紋傾向(xiang);所用設備容(rong)量小,控(kong)制(zhi)精度不(bu)高,因而較(jiao)便宜(yi)。但是,軟規范易造(zao)成焊(han)點壓痕深、接(jie)頭變(bian)形大,表(biao)面質量差;電極磨(mo)損快(kuai)、生產(chan)效率低。
一(yi)般硬(ying)(ying)規范適(shi)用于鋁合(he)(he)金、奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)、低(di)碳鋼(gang)(gang)及不(bu)等(deng)(deng)厚(hou)度板材的焊(han)接(jie),而軟規范適(shi)用于低(di)合(he)(he)金鋼(gang)(gang)、可淬硬(ying)(ying)鋼(gang)(gang)+耐熱(re)合(he)(he)金及鈦合(he)(he)金等(deng)(deng)。
②. 焊接電流和(he)電極壓力(Fo)的配合(he)
這種配合以焊接(jie)(jie)過程中不產(chan)生噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)(jian)(jian)為主(zhu)要(yao)特征。根據這一原則(ze)制定(ding)的焊接(jie)(jie)電(dian)流(liu)(I)、電(dian)極(ji)壓(ya)(ya)力(li)(Fw)關系曲線稱為噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)(jian)(jian)臨界曲線(見圖6-23).曲線左半區(qu)為無(wu)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)(jian)(jian)區(qu),這里Fw大(da)而(er)(er)I小,但焊接(jie)(jie)壓(ya)(ya)力(li)選(xuan)擇過大(da)會造成(cheng)固相焊接(jie)(jie)(塑性環(huan))范(fan)圍過寬,導致焊接(jie)(jie)質量不穩定(ding)。曲線右半區(qu)為噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)(jian)(jian)區(qu),因(yin)為電(dian)極(ji)壓(ya)(ya)力(li)不足,加熱(re)過快而(er)(er)引起(qi)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)(jian)(jian)。當(dang)規(gui)范(fan)選(xuan)在(zai)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)(jian)(jian)臨界曲線附(fu)近(無(wu)噴(pen)(pen)(pen)濺(jian)(jian)(jian)區(qu)內)時(shi),可獲(huo)得最(zui)大(da)熔核(he)和最(zui)高拉伸載荷。同時(shi),由于(yu)降低了焊機機械(xie)功率,也提(ti)高了經(jing)濟(ji)效(xiao)果。
焊接規范的(de)最(zui)后確(que)定主要是用實(shi)驗法,即先借用經(jing)驗數據(ju)→試焊→檢(jian)驗→確(que)定。
③. 應(ying)用范圍
點焊(han)廣泛應用在(zai)電子、儀(yi)表、家用電器的(de)組(zu)合件連接(jie)上(shang),同(tong)時也大量應用于建筑工(gong)程、交通運輸(shu)及航空航天工(gong)業中的(de)沖壓件、金屬構件和鋼筋(jin)網(wang)的(de)焊(han)接(jie)。目前,從(cong)以微(wei)米(mi)計的(de)微(wei)型電子電路到厚達(3.0+0.0)mm的(de)巨型房框架都可(ke)采用點焊(han)連接(jie)。