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1、焊接自动化之点焊毕业设计姓 名： 专 业：焊接技术及自动化班 级： 学 号： 指导教师： 2011年 1 月 5 日 目录一点焊定义及方法 1二点焊电极12三、点焊焊接参数 23四点焊循环35五点焊接头设计56六点焊焊接常见异常6七心得体会7八参考资料8一点焊定义及方法一点焊定义 点焊是电阻焊的一种，这时焊件只在有限的接触面积上,即所谓“点”上进行焊接，形成牢固的点。点焊在继电器的生产中有着相当重要的位置。要形成一个连接两焊件的共有焊点，必须提供的外加能量有两种：电流I和压力F。点焊是由电流直接在焊件内及焊件间的接触点内流通时所产生的内部热来焊接的，热源即分布于焊件表面，又分布于焊件的内部。
2、二点焊方法点焊方法单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电，典型的单面点焊方式，单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。有分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成风流。为了给焊接电流提供低电阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。当两焊点的间距很大时，例如在进行骨架构件和复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥，与电极同时压紧在工件上。 在大量生产中，单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压器供电，各对电极轮流压住工件的型式,也可采用各对电极均由单独的变压器供电
3、，全部电极同时压住工件的型式.后一型式具有较多优点，应用也较广泛。其优点有：各变压器可以安置得离所联电极最近，因而。其功率及尺寸能显著减小；各个焊点的工艺参数可以单独调节；全部焊点可以同时焊接、生产率高；全部电极同时压住工件，可减少变形；多台变压器同时通电，能保证三相负荷平衡。二点焊电极一点焊电极功能 点焊电极是保证点焊质量的重要零件，它的主要功能有向工件传递电流；向工件传递压力；迅速导散焊接区热量。二制造材料条件 基于电极的上述功能，就要求制造电极的材料应该具有足够高的电导率、热导率和高温硬度，电极的结构必须有足够的强度和刚度，以及充分冷却的条件。此外，电极与工件间的接触电阻应足够低，以防止
4、工件表面融化或电极与工件表面之间的合金化。三点焊电极结构点焊电极由4部分组成：端部、主体、尾部、冷却水孔四常见电极材料电极材料按我国航空航天工业部航空工业标准HB5420-89的规定，分为4类，但常用的是前三类。 1类高电导率、中等硬度的铜及铜合金。这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。适用于制造焊铝及铝合金的电极，也可用于镀层钢板的点焊，但性能不如2类合金。1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。 2类具有较高的电导率、硬度高于1类合金。这类合金可通236过冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要求。与1类合金相比，它具有较高的力学性能，适中的电导率，在中等程度的压力下，有较强的
5、抗变形能力，因此是最通用的电极材料，广泛地用于点焊低碳钢、不锈钢、高温合金、电导率低的铜合金，以及镀层钢等。2类合金还适用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机猜等电阻焊机中各种导电构件。 3类电导率低于1类和2类，硬度高于2类的合金。这类合淦可通过热处理或冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要黔。这类合金具有更高的力学性能和耐磨性能好，软化温度高，但电导率较低。因此适用于点焊电阻率和高温高强度的材料。电极的端面直接与高温的工件表面接触，在焊接生产中反复元受高温和高压，因此，粘附、合金化和变形是电极设计中应着重隐的问题。三点焊焊接参数一点焊焊接参数当采用工频交流电源时，点焊参数主要有焊接电流、焊
6、接(通电)时间、电极压力和电极尺寸。1.焊接电流析出热量与电流的平方成正比，所以焊接电流对焊点性能影响最敏感。在其它参数不变时，当电流小于某值熔核不能形成，超过此值后，随电流增加熔核快速增大，焊点强度上升，而后因散热量的增大而熔核增长速度减缓，焊点强度增加缓慢如进一步提高电流则导致产生飞溅，焊点强度反而下降。所以一般建议选用对熔核直径变化不敏感的适中电流来焊接。在实际生产中，焊接电流的波动有时甚大，其原因有：1.电网电压本身波动或多台焊机同时通电;铁磁体焊件伸入焊接回路的变化;前点对后点的分流等。除选择对焊接电流变化较不敏感的参数外，解决上述问题的方法是反馈控制。目前最常用的有网压补偿法、恒流
7、法与群控法。网压补偿法可用于所有各种情况，恒流法主要用于第种情况，不能用于第种情况，群控法仅用于第种情况。2.焊接时间通电时间的长短直接影响输入热量的大小，在目前广为采用的同期控制点焊机上，通电时间是周(我国一周为20ms)的整倍数。在其它参数固定的情况下，只有通电时间超过某最小值时才开始出现熔核，而后随通电时间的增长，熔核先快速增大，拉剪力亦提高。当选用的电流适中时，进一步增加通电时间熔核增长变慢，渐趋恒定。但由于加热时间过长，组织变差，正拉力下降，会使塑性指标(延性比F/F)下降。当选用的电流较大时，则熔核长大到一定极限后会产生飞溅。3.电极压力F电极压力的大小一方面影响电阻的数值，从而影
8、响析热量的多少，另一方面影响焊件向电极的散热情况。过小的电极压力将导致电阻增大、析热量过多且散热较差，引起前期飞溅;过大的电极压力将导致电阻减小、析热量少、散热良好、熔核尺寸缩小，尤其是焊透率显着下降。因此从节能角度来考虑，应选择不产生飞溅的最小电极压力。目前均建议选用临界飞溅曲线四周无飞溅区内的工作点。4.电极工作面尺寸。目前点焊时主要采用锥台形和球面形两种电极。锥台形的端面直径d或球面形的端部圆弧半径R的大小，决定了电极与焊件接触面积的多少，在同等电流时，它决定了电流密度大小和电极压强分布范围。一般应选用比期望获得熔核直径大20%左右的工作面直径所需的端部尺寸。其次由于电极是内水冷却的，电
9、极上散失的热量往往高达50%的输入总热量，因此端部工作面的波动或水冷孔端到电极表面的距离变化均将严重影响散热量的多少，从而引起熔核尺寸的波动。因此要求锥台形电极工作面直径在工作期间每增大15%左右必须修复。而水冷孔端至表面距离在耗损至仅存34mm时即应更换新电极。点焊时各参数是相互影响的，对大多数场合均可选取多种各参数的组合。目前常用材料的点焊参数均可在资料中以表格或计算图形式找到，但采用前应根据具体条件作调整试焊。四点焊循环一点焊循环点焊过程由预压、焊接、维持和休止四个基本程序组成焊接循环，必要时可增附加程序，其基本参数为电流和电极力随时间变化的规律。1.预压（F0，I=0） 这个阶段包括电
10、极压力的上升和恒定两部分。为保证在通电时电极压力恒定，预压时间必须保证，尤其当需连续点焊时，须充分考虑焊机运动机构动作所需时间，不能无限缩短。预压的目的是建立稳定的电流通道，以保证焊接过程获得重复性好的电流密度。对厚板或刚度大的冲压零件，有条件时可在此期间先加大预压力，而后再回复到焊接时的电极力，使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率。2.焊接（F=F，I=I） 这个阶段是焊件加热熔化形成熔核的阶段。焊接电流可基本不变（指有效值），亦可为渐升或阶跃上升。在此期间焊件焊接区的温度分布经历复杂的变化后趋向稳定。起初输入热量大于散失热量，温度上升，形成高温塑性状态的连接区，并使中心与大气隔绝，保证随
11、后熔化的金属不氧化，而后在中心部位首先出现熔化区。随着加热的进行熔化区扩大，而其外围的塑性壳（在金相试片上呈环状故称塑性环）亦向外扩大，最后当输入热量与散失热量平衡时达到稳定状态。当焊接参数适当时，可获得尺寸波动小于15%的熔化核心。在此期间可产生下列现象： 液态金属的搅拌作用 液态金属通电时受电磁力作用产生漩涡状流动，当把熔核视作地球状且电极端处为二极，其运动方向为赤道部分由周围向球心流动而后流经两极再沿外表向赤道呈封闭状流动。对于同种金属点焊，搅拌仅需将焊件表面的氧化膜搅碎即可，但异种金属点焊时，必须充分搅拌以获得均质的熔化核心。如通电时间太短，搅拌不充分将产生漩涡状的非均质熔核。 飞溅
12、飞溅按产生时期可分为前期和后期两种；按产生部位可分为内飞溅（处于两焊件间）和外飞溅（焊件与电极接触侧）两种。前期飞溅产生的原因大致是：焊件表面清理不佳或接触面上压强分布严重不匀，造成局部电流密度过高引起早期熔化，此时因无塑性环保护必发生飞溅。防止前期飞溅的措施有：加强焊件清理质量，注意预压前的对中。有条件时可采用渐升电流或增加预热电流来减慢加热速度，避免早期熔化而引起飞溅。后期飞溅产生的原因是：熔化核心长大过度，超出电极压力有效作用范围，从而冲破塑性环在径向造成内飞溅，在轴向冲破板表面造成外飞溅。这种情况一般产生在电流较大、通电时间过长的场合。可用缩短通电时间及减小电流的方法来防止。飞溅在外表
13、面首先影响外观，其次产生的疤痕影响耐腐蚀及疲劳性能。内部飞溅的残迹有可能在运行时脱落，如进入管路（如油管）将造成堵塞等严重事故。 胡须 在加热到半熔化温度的熔核边缘，当某些材料（如高温合金）中低熔点夹杂物较多聚集在晶界处时，这部分杂质首先熔化并在电极压力的作用下被挤出呈空隙。在随后的过程中，空间有时能被液态金属充填满，但亦可能未充填满，这种组织形貌在金相试样上称为胡须，而未充填满的胡须犹如裂纹是一种危险缺陷。3.维持（F0，I=0） 此阶段不再输入热量，熔核快速散热、冷却结晶。结晶过程遵循凝固理论。由于熔核体积小，且夹持在水冷电极间，冷却速度甚高，一般在几周内凝固结束。由于液态金属处于封闭的塑
14、性壳内，如无外力，冷却收缩时将产生三维拉应力，极易产生缩孔、裂纹等缺陷，故在冷却时必须保持足够的电极压力来压缩熔核体积，补偿收缩。对厚板、铝合金和高温合金等零件希望增加顶锻力来达到防止缩孔、裂纹。这时必须精确控制加顶锻力的时刻。过早将因液态金属因压强突然升高使塑性环被冲破，产生飞溅；过晚则因凝固缺陷已形成而无效。此外加后热缓冷电流，降低凝固速度，亦有利于防止缩孔和裂纹的产生。4.休止（F0，I=0） 此阶段仅在焊接淬硬钢时采用，一般插在维持时间内，当焊接电流结束，熔核完全凝固且冷却到完成马氏体转变之后再插入，其目的是改善金相组织五焊接接头设计点焊通常采用搭接接头和折边接头接头可以由两个或两个以
15、上等厚度或不等厚度的工件组成。在设计点焊结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便地抵达工件的焊接部位。同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。 边距的最小值取决于被焊金属的种类，厚度和焊接条件。对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时可取较小值。 点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率，表面清洁度，以及熔核的直径有关。 规定点距最小值主要是考虑分流影响，采用强条件和大的电极压力时，点距可以适当减小。采用热膨胀监控或能够顺序改变各点电流的控制器时，以及能有效地补偿分流影响的其他装置时，点距可以不受限制。 装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗
16、一部分电极压力，使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，通常为0.1-2mm。 单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积，为了保证接头强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也应符合要求，焊透率的表达式为：=h/-c100%。两板上的焊透率只允许介于20-80%之间。镁合金的最大焊透率只允许至60%。而钛合金则允许至90%。焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的15%，如果两工件厚度比大于2:1，或在
17、不易接近的部位施焊，以及在工件一侧使用平头电极时，压痕深度可增大到20-25%。 点焊接头受垂直面板方向的拉伸载荷时的强度，为正拉强度。由于在熔核周围两板间形成的尖角可引起应力集中，而使熔核的实际强度降低，因而点焊接头一般不这样加载。通常以正拉强度和抗剪强度之比作为判断接头延性的指标，此比值越大，则接头的延性越好。 多个焊点形成的接头强度还取决于点距和焊点分布。点距小时接头会因为分流而影响其强度，大的点距又会限制可安排的焊点数量。因此，必须兼顾点距和焊点数量，才能获得最大的接头强度，多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。六点焊焊接常见异常1脱焊，原因可能是点焊电流或者点焊时间过低造成，也可能是
18、作业人员手法问题，如工件未放平整，点焊面与点焊铜极不垂直造成的。2点焊点过深有凹陷，或者焊点发黑。原因则是电流太大，通电时间过长，脉波过大等参数不合理造成，将这些参数加以调整就可以了。还有个原因就是点焊铜极过小“铜头比较尖”也会造成此异常将上铜极稍微用锉刀修平整一点，可以避免凹陷。将下铜极面积增大，或者直接用排焊方式作业3假焊，症状类似脱焊 因为铜极冷却系统故障或者没有冷却系统 导致铜极过烫从而产生假焊。七心得体会 通过此次毕业设计论文的写作我从中理解到很多以前从来没有了解过的东西。在此之间查阅了大量的资料和咨询了不少的专业人士，再加上老师的辛勤指导，使我的知识得到了长足的进步。现在我发现现在
19、所学的这点有关点焊的知识真是无不足道，想要了解更多的知识还是要去向专业人士或者通过专业的文献去寻找所要知道的答案，否则只可能使井底之蛙永远不可能看到光明的一面，希望以后努力学习能不断的在点焊这方面取得很大的成绩。八参考资料1. 电焊工(作者：赵俊丽;出版设：化学工业出版社;出版时间: 2009年05月)2. 焊接方法(作者：邱葭菲;出版日期：2009年;出版社：机械工业出版社)3. 金属材料焊接工艺（作者:雷玉成;出版日期:2007-08-01;出版社:7-122）待添加的隐藏文字内容3毕业设计成绩评定 指导教师评语 ：平时成绩： 报告成绩： 教师签字： 年 月 日 答辩教师评语：成绩： 教师签字： 年 月 日 毕业设计总评成绩： 备注：毕业设计成绩由平时成绩（占20%）、书面材料评阅成绩（占60%）、答辩成绩（占20%）三部分组成，按百分制折算为五级记分制，即优秀（90100分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）、不及格（59分以下）。
