一、点焊接头的设计

   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。

搭接量是边距的两倍，推荐的接头的最小搭接量（mm）如下表：

   点焊操作时两个工件的间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，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：η=h/δ-c×100%，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%。图11-10示低倍磨片上的熔核尺寸。

   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。

二、常用金属的点焊参数

1.镀锌钢板的点焊

   镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板，前者的镀层比后者薄。

  点焊镀锌钢板用的电极，推荐用2类电极合金。相对点焊外观要求很高时，可以采用1类合金。推荐使用锥形电极形状，锥角120度-140度。使用焊钳时，推荐采用端面半径为25-50mm的球面电极。

  为提高电极使用寿命，也可采用嵌有钨极电极头的复合电极，以2类电极合金制成的电极体，可以加强钨电极头的散热。

下表是日本焊接学会第3委员会推荐的镀锌钢板点焊的焊接条件：

镀锌钢板点焊的焊接条件

  低碳钢的含碳量低于0.25%。其电阻率适中,需要的焊机功率不大；塑性温度区宽，易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力；碳与微量元素含量低，无高熔点氧化物，一般不产生淬火组织或夹杂物；结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小，因而开裂倾向小。这类钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。

  钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。

   下表为美国RWMA推荐的低碳钢点焊的焊接条件，可供参考：

低碳钢点焊的焊接条件

3.淬火钢的点焊

  由于冷却速度极快，在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏体组织，在应力较大时会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法，这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲，第二个为回火处理脉冲，使用这种方法时应注意两点：

   （1）两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下；

   （2）回火电流脉冲幅值要适当，以避免焊接区的金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。

  淬火钢的双脉冲点焊工艺参数实例，示于下表可供参考：

           25CrMnSiA、30CrMnSiA钢双脉冲点焊的焊接条件

    镀铝钢板分为两类，第一类以耐热为主，表面镀有一层厚20-25微米的Al-Si合金（含有Si6-8.5%），可耐0度高温。第二类以耐腐蚀为主，为纯铝镀层，镀层厚为第一类的2-3倍。点焊这两类镀锌钢板时都可以获得强度良好的焊点。

由于镀层的导电、导热性好，因此需要较大的焊接电流。并应采用硬铜合金的球面电极。下表为第一类镀铝钢板点焊的焊接条件。对于第二类，由于镀层厚，应采用较大的电流和较低的电极压力。

耐热镀铝板点焊的焊接条件

   不锈钢一般分为：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。由于不锈钢的电阻率高、导热性差，因此与低碳钢相比，可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。这类材料有较高的高温强度，必须采用较高的电极压力，以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢的热敏感性强，通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却，并且要准确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流，以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。

   点焊不锈钢的电极推荐用2类或3类电极合金，以满足高电极压力的需要。下表为不锈钢点焊焊接条件：

不锈钢点焊的焊接条件

   铝合金的应用十分广泛，分为冷作强化和热处理强化两大类。铝合金点焊的焊接性较差，尤其是热处理强化的铝合金。其原因及应采取的工艺措施如下：

  （1）电导率和热导率较高   必须采用较大电流和较短时间，才能做到既有足够的热量形成熔核；又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降低接头的抗腐蚀性。

  （2）塑性温度范围窄、线膨胀系数大   必须采用较大的电极压力，电极随动性好，才能避免熔核凝固时，因过大的内容拉应力而引起的裂纹。对裂纹倾向大的铝合金，如LF6、LY12、LC4等,还必须采用加大锻压力的方法，使熔核凝固时有足够的塑性变形、减少拉应力，以避免裂纹产生。在弯电极难以承受大的定锻压力时，也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹。对于大厚度的铝合金可以两种方法并用。

  （3）表面易生成氧化膜  焊前必须严格清理，否则极易引起飞溅和熔核成形不良（撕开检查时，熔核形状不规则，凸台和孔不呈圆形），使焊点强度降低。清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。

   基于上述原因，点焊铝合金应选用具有下列特性的焊机：

  1）能在短时间内提供大电流；

  2）电流波形最好有缓升缓降的特点；

  3）能精确控制工艺参数，且不受电网电压波动影响；

   4）能提供价形和马鞍形电极压力；

   5）机头的惯性和摩擦力小，电极随动性好。

  当前国内使用的多为300-600KVA的直流脉冲、三相低频和次级整流焊机，个别的达到1000KVA，均具有上述特性。也有采用单相交流焊机的，但仅限于不重要工件。

  点焊铝合金的电极应采用1类电极合金，球形端面，以利于压固熔核和散热。

   由于电流密度大和氧化膜的存在，铝合金点焊时，很容易产生电极粘着。电极粘着不仅影响外观质量，还会因电流减小而降低接头强度。为此需经常修整电极。电极每修整依次后可焊工件的点数与焊接条件、被焊金属型号、清理情况、有无电流波形调制，电极材料及其冷却情况等因素有关。通常点焊纯铝为5-10点，点焊LF6，LY12时为25-30点。

   防透铝LF21强度低，延性后，有较好的焊接性，不产生裂纹，通常采用固定不变电极压力。硬铝（如LY11、LY12），超硬铝（如LC4、LC5）强度高、延性差，极易产生裂纹，必须采价形曲线的压力。但对于薄件，采用大的焊接压力或具有缓冷脉冲的双脉冲加热，裂纹也不是不可避免的。

   采用价形压力时，锻压力滞后于断电的时刻十分重要，通常是0-2周。锻压力加得过早（断电前），等于增大了焊接压力，将影响加热，导致焊点强度降低和波动。锻压力加得过迟，则熔核冷却结晶时已经形成裂纹，加锻压力已无济于事。有时也需要提前于断电时刻施加锻压力，这是因为电磁气阀动作延迟，或气路不畅通造成锻压力提高缓慢，不提前施加不足以防止裂纹的缘故。下载本文