电阻点焊 技术手册

电阻点焊技术手册内容概要一．电阻点焊基础理论二．检验方法三．常见问题点与对策四．高张力板与一般冷轧钢板点焊性能分析五．结论一、电阻点焊基础理论1.焊接概述2.点焊原理3.焊接条件与规范焊接概述金属的接合方式，大致上可分为两类。即冶金的接合法与机械的接合法。焊接是冶金接合法中的一种接合方法，有压接、熔接、铆接三类。本专题讨论的电阻点焊，便是压接的一种。现代汽车车身制造方式点焊技术于1877年由ElihuThomson在偶然的机会下发明，而至1920年以后才逐渐普及，自1935年才开始大量的使用。当今汽车车身制造普遍使用点焊方式（Spotwelding），一辆轿车的白车身上焊点数：3000~5000个点焊的优点组合方便作业速度快变形量小对机械应力具有很大的抗力（拉力、扭转、弯曲、剪力）富弹性点焊原理当两块或两块以上的钣金工件被通以大电流时，因钣金件重叠部位存在阻抗而产生焦耳热产生高温现象。当温度瞬间达到1500摄氏度以上时，钣金件呈现熔融状态，在焊枪加压压力作用下，将熔融物质压合形成焊核。点焊原理Spotwelding原理主要利用焦耳定律Q=0.24*I2RT再进行细部分析可知R=σ*L/A备注：Q(产生的热量)、I（通电电流）、R(阻抗)、T(通电时间)σ（自有阻抗）、L（压合板厚）、A（电极单位面积）点焊的工作过程预压焊接保持停止影响焊接品质的四大因素如此便可知影响焊接品质的四大因素通电电流————（I）通电时间————（T）电极头加压力————（F）电极头先端直径————（A）影响点焊品质之因素要获得良好的焊接品质，需要配合的因素很多，特别是：电极头加压力通电电流通电时间电极头端面的尺寸与状态以上四点对焊接品质结果影响最大；此外，零件搭接状态、作业员的作业手法对焊接品质也有一定程度的影响。通电电流由于电阻所发生之热和电流值的平方成正比，因而电流大小直接影响到焊接的品质。所以，电流值太小产生的热量无法熔融焊接为半融体，即无法结合，导致弱焊、假焊等缺陷。反之，若电流值太大，产生热量太高，将造成焊接过熔与变形，或接头强度减低而变脆，导致焊接飞溅,焊点过烧,焊点缩孔等焊接缺陷。焊接前必须使用试片测试出真正适当之电流值后，才可以焊接成品。通电时间通电时间之长短与产生的热量有关，时间太短会导致热量不足，熔接温度又传导辐射或对流而损失一部分，无法达到焊接的预期效果；但若通电时间过长，则造成焊接过熔。焊接时间的长短主要取决于焊件的导热性能,导热性能好的材料焊接时间短,导热性能差的材料焊接时间长。电极头加压力从电极头对母材的熔接部分施加压力，通电前施加压力预压，通电熔融时减压，电流终止后再强力施予压接。由于压力增加造成电阻减弱，压力的作用是使接合点熔为一体，并防止熔融点有气孔或内部龟裂产生。电极头的尺寸与状态电极材料是以铜金属为主要元素，另外加入咯、银、铍、镉等而制造成所需的电极。电极头的形状依焊件的形状材质与厚度而定。电极头的直径决定于焊接板件的厚度；¢=2t+3mm，t=焊接板件薄板测厚度电极头的角度约在90°~120°之间；必须时常注意电极头的表面状态。表面的污损会使电阻增加，将会影响焊接电流。焊接条件与规范为了获得满意的点焊品质，施工时必须考虑下列的各项要点两片钣金或凸缘之间的结合面要紧密；二枚板结合时以薄板侧为决定电流大小的要素；电极夹臂接触压力的调整；钣金面必须尽可能被清理干净；焊接电流大小；适当的焊点大小（直径）与点焊间隔；焊缝或焊点的位置应该在钣金边缘或凸缘的中心位置上二、检验方式1、破坏性试验a、剪力试验b、扭力试验c、破坏性起子试验d、拉伸试验2、非破坏性试验a、非破坏性起子试验b、超音波试验剪力试验与扭力试验破坏性起子试验非破坏性起子试验与破坏性起子试验不同，在不破坏焊点及成品的情况下进行起子试验，试验完成后，用铁锤将工件整平。超音波试验超音波试验机利用超音波穿透金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生发射的特性来检测焊点缺陷。来自焊点表面的超音波进入金属内部，遇到缺陷及焊点底部时就会发生发射现象，将发射波束收集到荧幕上形成脉动波形，根据波形的特微来判断缺陷的位置、大小和性质。超音波检测具有灵敏度高、操作方便、检测速度快、成本低等优点。三、Spotwelding常见问题点及对策漏焊；焊点位置错位脱焊（loose）a、镀锌板焊接容易脱焊b、薄板焊接容易脱焊熔核直径不足（SmallNugget）焊点针孔焊点过烧（Burnt）焊点压痕过深毛刺、焊渣Spotwelding常见问题点-1不良现象图示说明原因调查方向建议对策漏焊、位置错误请参考下图人员换线作业Miss属于管理问题管理问题需以体制、制度或设备防呆、防误组方向努力。例如和可以导入打点计数器、机器人、防呆机、抽检等1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向管理再强化2、实例说明Spotwelding常见问题点-2不良现象图示说明原因调查方向建议对策一般脱焊1、确认焊接条件四大因子；2、是否有点焊分流现象1、是否按工艺文件设定；2、焊点间距是否过近或焊枪干涉其他导电物而导致分流1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内？2、是否有焊点分流现象；3、是否因冷却水不佳，电极头耗损严重且无研磨而脱焊分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向确认平坦度上升上升下降何为“焊点分流现象”？当工件上有多个焊点，完成一个焊点后在继续进行下一点的焊接工作时，有一部分电流会流向先前已焊好的焊点，造成焊接电流变小，影响焊接品质。点焊分流现象的成因、危害与对策成因——工件材料、工件厚度以及焊点间距、焊点顺序、焊件表面等。危害——1、使通过焊接区的有效电流减小，焊点强度降低。（加热不足，熔核直径降低）2、导致电极与工件接触面局部（偏向分流方向的部位）产生大电流密度，烧坏电极或工件表面。对策——1、选择合理的焊点间距，在保证强度的前提下尽可能加大焊点间距，一般焊点的间距以30mm以上为佳。2、严格清理焊件表面。Spotwelding常见问题点-3不良现象图示说明原因调查方向建议对策薄板脱焊1、确认焊接条件四大因子；尤其加压力过大2、是否有点焊分流现象1、是否按工艺文件设定；2、焊点间距是否过近或焊枪干涉其他导电物而导致分流1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向上升上升下降2、是否有焊点分流现象¤如加压力过大时，会因阻抗降低而导致脱焊Spotwelding常见问题点-4不良现象图示说明原因调查方向建议对策镀锌板脱焊1、确认焊接条件四大因子；尤其加压力过大2、是否有点焊分流现象1、是否按工艺文件设定；2、焊点间距是否过近或焊枪干涉其他导电物而导致分流1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向上升上升下降2、是否有焊点分流现象材质组合软钢+单面镀锌软钢+双面镀锌双面镀锌+双面镀锌依软钢板焊接电流修正值提高5%提高10%提高15%Spotwelding常见问题点-5不良现象图示说明原因调查方向建议对策螺母或螺栓脱焊1、确认焊接条件四大因子；尤其加压力过大2、是否有点焊分流现象3、螺母或螺栓与板件是否均有完全搭接1、是否按工艺文件设定；2、伸缩销是否干涉分流或干涉其他导电物而分流；3、搭接面均有搭接且平整1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向上升上升下降2、是否有焊点分流现象，如伸缩销（对策：及时点检定位销）3、螺母或螺栓与板件是否均有完全搭接Spotwelding常见问题点-6不良现象图示说明原因调查方向建议对策毛刺、焊渣1、确认焊接条件四大子；2、零件搭接间隙过大3、打点太靠近边缘1、是否按工艺文件设定；2、改善零件件的搭接间隙3、培训员工；4、增加焊点限位机构1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向确认平坦度下降上降2、零件搭接间隙问题改善（间隙、段差、太靠近边缘）Spotwelding常见问题点-7不良现象图示说明原因调查方向建议对策焊核直径不足1、确认焊接条件四大子；2、电极头同心度不足，导致打点时接触面积不足1、是否按工艺文件设定；2、保证电极头接触同心度。1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向确认同心度上升增加上降2、电极头同心度比较Spotwelding常见问题点-8不良现象图示说明原因调查方向建议对策焊点过烧（Burnt）1、确认焊接条件四大子；2、电极头同心度不足，导致打点时接触面积不足1、是否按工艺文件设定；2、保证电极头接触同心度。1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向下降减小2、Burnt焊点强度状态说明Spotwelding常见问题点-9不良现象图示说明原因调查方向建议对策焊点裂或有针孔1、确认焊接条件四大子；2、电极头平坦度1、是否按工艺文件设定；2、电极头平坦度确认1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向确认平坦度下降上升Spotwelding常见问题点-10不良现象图示说明原因调查方向建议对策焊点压痕过深1、确认焊接条件四大子；1、是否按工艺文件设定；1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向下降减小下降2、压痕过深焊点强度状态说明Spotwelding常见问题点-11不良现象图示说明原因调查方向建议对策焊点破1、确认焊接条件四大子；2、是否为电极头滑动造成；3、是否为异物附着造成1、是否按工艺文件设定；2、校正电极头；3、清楚异物1、确认熔接条件四大因素是否在设定值内分类电极端面直径电流值通电时间加压力其他对策方向确认平整度下降上升2、是否为电极滑动造成（原因电极臂松动、电极臂轻度不足）3、是否为异物附着造成高张力钢板与一般冷轧钢板点焊性能分析1.焊点金相显微组织对比分析2.焊点拉伸试验3.焊点显微硬度对比分析4.焊点疲劳特性分析试验材料本试验以BH340高张力钢板（t=0.9mm）与普通冷轧钢板St13（t=1.0mm）为研究对象，以探讨在各种点焊条件下两种材料的焊接性能差异。两种材料的成分组成如下表。试验方法与条件试样为80mm*20mm试片，延长度方向搭接（搭接长度20mm）在50KVA固定点焊机上调节焊接电流分别为3kA,4KA,5KA和6KA，焊接时间为0.2S。对两种钢板在不同焊接电流条件下进行点焊试验。其余条件保持固定。预压时间：0.08s加压时间：0.10s休止时间：0.18s电极压力为2.8KN对两种钢板的焊点进行金相显微组织分析，显微硬度测试，拉伸试验与疲劳特性分析。焊点金相显微组织比较分析焊点金相显微组织比较分析焊点拉伸试验焊点拉伸试验焊点显微硬度对比分析焊点疲劳特性分析试验总结结论