电阻点焊与钎焊工艺

电阻点焊与钎焊工艺主要内容1金属材料知识2焊接技术4钎焊3电阻点焊5焊接质量控制与检验一、金属材料知识•普通碳素结构钢Q235—A.F：–Q—钢材的屈服点；–A—钢材的质量等级；–F—沸腾钢（Si%不大于0.07）。–b—半镇定钢（Si%不大于0.17）；–Z—镇定钢（Si%不小于0.12）•优质碳素结构钢–08F钢由于碳含量低，塑性好，主要用来制造冷冲压零件。–10—25#钢属低碳钢，冲压件、焊接件，螺钉、螺母等–35—50#钢属中碳钢，如用作热冲压件、齿轮、定位销、螺钉等–55—80#钢含碳量高，用作高强度的钢丝和弹簧等零件。•常用合金钢牌号：65Mn弹簧钢；Cr12合金工具钢(模具钢)1Cr18Ni9Ti不锈钢一、金属材料知识（热双金属）•GB/T44615J158015：比弯曲；80：电阻率公司牌号蚀印标记佛山精密FEPACFPA721-110FPA721-110法国IMPHY108SPMY108SP/IUP108SP德国AUERHAMMERTB208/110AMWTB208/110美国EMS（TI)P675RTRUFLEXP675R美国PMC721-675PMC721-675受热复合受热一、金属材料知识（铜及铜合金）•T2：Cu%≥99.90;•T3:Cu%≥99.70；•TU2：Cu%≥99.95。纯铜•H62：Cu%60.5—63.5•H85：Cu%84.0—86.0黄铜•QSn6.5-0.1：Sn%6.0-7.0，P%：0.10-0.25•QSi3-1：Si%2.7-3.5，Mn%1.0-1.5青铜•6J40•6J13：Mn%11—13，Ni%2—5康铜、锰铜一、金属材料知识（银合金）名称标准号牌号合金内氧化法银金属氧化物电触头GB13397—92Ag-CdO(12)（I.O）、Ag-CdO(15)（I.O）、Ag-ZnO(8)（I.O）、Ag-SnO2（9）-In2O3（4）—T（I.O）粉末冶金法银金属氧化物电触头JB/T8444—1996AgCdO（12）—T（P.M）、AgZnO(8)(P.M)、AgCuO（10）（P.M）、AgSnO2（10）—T（P.M）银镍合金GB5588—85CAgNi(10)、CAgNi(30)、CAgNi(40银钨合金GB8320—87AgW（50）、AgW（65）银碳合金GB12940—91CAgC（3）、CAgC（4）、CAgC（5）银碳化钨（12）碳（3）JB/T7779—1995AgWC（12）C（3）二、焊接技术（制造工艺）二、焊接技术（金属零件连接）•金属零件的连接可拆连接不可拆连接二、焊接技术（焊接定义与分类）•焊接：通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料使工件达到结合的一种加工工艺方法。焊接方法熔焊（加热不加压）压力焊（加压）钎焊（填充材料）三、焊接技术（焊接定义与分类）压力焊电阻压力焊点焊缝焊凸焊对焊其他压力焊二、电阻点焊（原理）•是将焊件装配成搭接接头，压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊方法。•适用于搭接厚度小于3mm的冲压、轧制薄板的非密封性连接。二、电阻点焊（点焊工艺）点焊工艺过程——四个阶段三、电阻点焊（点焊工艺）•a）预压（F＞0，I=0）时间段从电极开始下压到电极开始通电目的保证工件之间达到良好的接触状态，保证接触电阻的稳定。注意对厚板或刚度大的冲压零件，可先加大预压力，再回到焊接时的电极力，使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率。三、电阻点焊（点焊工艺）•b）焊接（F=Fω，I=Iω）焊接电流通过工件并产生熔核的阶段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（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。三、电阻点焊（点焊工艺）•c）维持（F＞0，I=0）•此阶段不再输入热量，熔核快速散热、冷却结晶。•由于液态金属处于封闭的塑性壳内，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希望增加顶锻力防止缩孔、裂纹。•d）休止（F＞0，I=0）三、电阻点焊（焊接区电阻）•焊接区电阻R=Rc+2RB=RBB+2REB+2RB三、电阻点焊（焊接区电阻）•工件电阻RB工件电阻RB取决于工件的电阻率ρ（材料物理性能）电阻率与温度有关：温度越高，电阻率越高ρ=ρ0（1+at）电阻率高的材料导电导热性差，可用较小的电流焊接，反之导电导热性好，要使用大电流焊接。三、电阻点焊（焊接区电阻）•接触电阻Rc由于工件表面凹凸不平或有阻碍导电的物质，电流只能在局部接触通电，电流线扭曲，实际导电面积减小引起的附加电阻接触电阻=收缩电阻+膜电阻三、电阻点焊（焊接区电阻）•接触电阻RcF↑→Rc↓三、电阻点焊（焊接区电阻）•接触电阻Rc温度T↑→材料压溃强度↓→微观不平↓→接触面↑→Rc↓三、电阻点焊（焊接区电阻）•接触电阻Rc表面清理对Rc的影响表面机械清理后Rc表面化学清理后Rc,但化学清理后Rc的波动小异种材料焊接的接触电阻Rc取决于较软的材料三、电阻点焊（点焊工艺）•焊前表面清理机械清洗•喷砂、喷丸、抛光以及用砂布或钢丝刷等化学清洗•采用不同溶液彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件三、电阻点焊（点焊工艺参数）焊接质量焊接电流I焊接时间t电极压力F电极形状与尺寸焊接电阻R工件三、电阻点焊（点焊工艺参数）a）焊接电流焊接电流越大，熔核尺寸越大，但不是线性关系AB段:曲线的陡峭段。由于电流小，使热源强度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小，抗剪载荷低且不稳定。BC段:随电流增加，发热量急增，熔核尺寸稳定增大，拉剪裁荷不断提高。临近C点区域，板间翘离限制熔核直径扩大，拉剪载荷变化不大。C点以后:由于电流过大，加热过于强烈，引起金属过热、喷溅、压痕过深等缺陷，接头性能反而下降。三、电阻点焊（点焊工艺参数）b）焊接时间电阻焊时的每一个焊接循环中，自焊接电流接通到停止的持续时间，称焊接通电时间，简称焊接时间。应注意：C点以后曲线并不立即下降，因为熔核尺寸已饱和，但塑性还可有一定扩大，加之热源加热速率缓和，一般不产生喷溅；焊接时间对塑性影响较大，尤其是动载荷工件，时间长将带来不利影响。强规范（硬规范）：大电流，短时间弱规范（软规范）：小电流，长时间三、电阻点焊（点焊工艺参数）c）电极压力压力过小引起电阻大，产热多，散热小，前期出现飞溅现象；压力过大产热小，散热多，熔核尺寸小，焊透率低。在增大电极压力的同时，适当加大焊接电流或焊接时间，以维持焊接区加热的程度不变。三、电阻点焊（点焊工艺参数）d）电极头端面尺寸工作面的选定与压力大小有关。压力大、工作面需大些，以免电极端面压坏，所以随板厚的加大，工作面直径亦需增加，工作面是不断磨损而增大的，所以在焊接生产中要定时修复，否则因电流密度下降而导致熔透下降甚至无熔核。可以根据电极的大小调节散热维持焊接区的热平衡三、电阻点焊（凸焊）•凸焊是点焊一种特殊形式。它是利用零件原有型面倒角、底面或预制的凸点焊到另一块面积较大的零件上。因为凸点接触，提高了定位面积上的电极压力与焊接电流，有利于表面氧化膜破裂与热量集中，减少了分流电流，可用于厚度比达到1:6的零件焊接。三、电阻点焊（凸焊）•凸焊接头形成过程三、电阻点焊（凸焊）1、预压阶段在电极压力作用下凸点产生变形，压力达到预定值，凸点高度下降1/2以上，凸点与下板贴合面增大，导电通路稳定及破坏氧化膜，达到良好物理接触。2、通电加热阶段（分压溃和成核过程）电流集中流过凸点贴合面，凸点逐步压平，即凸点压溃；随后贴合面形成较大加热区，个别接触点熔化逐步扩大，形成足够尺寸的熔核和塑性区。焊接区体积膨胀，将电极向上推移S4，并使压力曲线上升。3、切断电流，熔核在压力下结晶。三、电阻点焊（凸焊）•凸点的设计三、电阻点焊（凸焊举例）•凸焊应用举例三、电阻点焊（焊接设备与工装）•焊接设备三、电阻点焊（焊接电极）电极的作用：1、向工件传递电流；2、向工件传递压力；3、迅速导散焊接区的热量。三、电阻点焊（焊接电极）序号材料备注名称化学成分（%）硬度HV电导率Ms/m材料形式软化温度（K）代号相近牌号1铜钨合金CuW85Cu15、W85≥220≥17烧结1273有色金属2铬锆铜CuCrZr1Cr0.5∽1.4Zr0.02∽0.2≥130≥43拉拔773镀层钢低碳钢3紫铜T2Cu99.90≥50≥56拉拔423低碳钢4纯钼MoMo99.5≥150≥17烧结1273有色金属三、电阻点焊（焊接电极）常用焊接材料分类：1、铁材类（导电性差，导热性差）双金属元件、覆铜钢、镀层钢、热（电阻）元件2、铜材料（导电性好，导热性好）线圈；软联结；紫铜、黄铜、锡青铜等材质的接触板、联结板。三、电阻点焊（焊接电极）电极的选择原则：一般情况下，为了保持焊接区有足够的热量，工件与电极的热源进行互补保持热平衡达到焊接的目的。工件材料焊接热源电极材料特点具体材料铁材工件电阻热导电、导热性好CuCr1/T2铜材电极导热电导率低Mo/CuW四、钎焊•定义采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件与钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液体钎料润湿母材，填充接头间隙，并用母材相互扩散而实现连接焊件的方法。四、钎焊•润湿和间隙是填缝的必要条件间隙逐渐减小，形成弯曲液面四、钎焊液体金属能填充接头间隙，必须具备一定的条件，此条件就是润湿作用和毛细作用。润湿——液态物体与固态物体接触后相互沾附的现象。四、钎焊衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液相与固相接触时的接触夹角θ的大小来表示。•当cosθ为正值时，即0°＜θ＜90°，这时液体能润湿固体；•当cosθ为负值时，即90°＜θ＜180°，这时可认为液体不能润湿固体。•θ=0表示液体完全润湿固体；θ=180°表示完全不润湿。•钎焊时，钎料的润湿角应小于20°。四、钎焊•毛细作业液体在两平行板间隙中，其液面高度会相对于板外液面自动上升或下降的现象。θ——润湿角h——液面上升的高度•毛细作用当θ＜90°、h＞0，液体沿间隙上升——润湿（酒精温度计）。当θ＞90°、h＜0，液体沿间隙下降——不润湿（水银温度计）。钎焊时，只有在液态钎料能充分润湿母材的条件下（液面“上升”），钎料才能填满钎缝。四、钎焊•影响钎料润湿作用的因素：①钎料和母材成分——如二者在液态和固态下均无物理化学作用，则润湿作用差。如液态钎料与母材相互溶解或形成化合物，则润湿较好。可通过第三者的作用来改善润湿作用。②钎焊温度——利于润湿。太高，易使钎料流散、溶蚀或晶粒粗大。③表面氧化物——妨碍润湿。④母材表面状态——粗些好。⑤钎剂——适当的钎剂有良好作用。四、钎焊四、钎焊（钎焊过程分解）四、钎焊（钎焊分类）•钎焊方法的分类软钎焊（soldering）——钎料液相线温度低于450℃；硬钎焊（brazing）——钎料液相线温度高于450℃。某些国家将钎焊温度超过900℃而又不使用钎剂的钎焊方法（如真空钎焊、气体保护钎焊）称作高温钎焊。四、钎焊（钎料）•钎料：在钎焊过程中用于形成钎焊接头而添加的金属。•钎料的形态：丝状、带状、片状、膏状、粉末状等•软钎料：熔化温度低于450℃的钎料•硬钎料：熔化温度高于450℃的钎料四、钎焊（钎料）•对钎料的基本要求①合适的熔点（比母材的低几十度）②具有良好的润湿性；③与母材充分发生溶解、扩散；④成分稳定均匀；⑤所得接头满足技术要求；⑥具有经济性（少用稀有金属）；⑦具有安全性（少用有毒及重金属）。四、钎焊（钎料）钎料牌号化学成分(%)固液相线温度（。C)BAg50CuZnAg:50Cu:35Zn:15690～775BAg30CuZnAg:30Cu:38Zn:32650～750BAg25CuPAg:25Cu:71P:4640～7