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焊接工艺知识培训
第一章焊接工艺
一：
焊接工艺
1.1定义：
焊接是通过加热或者加压，或者两者并用；加或不加填充材料；使两分离的金属表面达到原子间的结合，形成永久性连接的一种工艺方法
1.2分类：
双面点焊
点焊
单面点焊
搭接电阻焊凸焊
缝焊
电阻焊
电阻对焊
对接电阻焊
闪光对焊
图1单面点焊图2双面点焊
1.3焊装车间的主要焊接方法有：
点焊，凸焊，螺柱焊，铜钎焊，CO2气体保护焊,TIG焊，MIG焊。
二、电阻焊原理
电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化，使之形成金属结合的一种方法。
电阻焊方法主要有4种：
1点焊、2缝焊、3凸焊、4对焊。
三、电阻焊的优点
1．加热时间短，热量集中，所以热影响区小，铁板变形也小，通常在焊后不必安排校正和热处理。
4.不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧气、乙炔、氩气等焊接材料，焊接成本低。
5.操作简单，易于实现机械化和自动化。
6.生产率高，且无噪声及有害气体。
四、电阻焊的缺点
1．目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件破坏性试验来检查，以及靠各种监控进行技术保证。
5.设备功率大、成本高，维修较困难，并且大功率单相交流点焊机不利于电网三相平衡。
五、电阻焊的工作原理
电阻焊的基本原理：
大电流、短时间，在瞬间将焊点间的铁板熔化。
六、对焊点质量的影响
1焊接电流的影响。
电流对产生热量的影响比电阻和时间两者都大。
因此在点焊过程中，它是一个必须严格控制的参数。
引起电流变化的主要原因是电网电压波动和焊机的二次回路的阻抗变化。
除焊接电流总量外，电流密度也对加热有显著的影响，主要有通过已焊点的分流，以及电极头的接触面积增大产生影响，造成电极通过的电流密度减小，使焊点强度明显下降。
2焊接时间的影响。
为了保证焊出焊点的熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与电流在一定范围内可以相互补充。
为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流短时间（称为强规范）也可以采用小电流和长时间（弱规范）两种条件的选用，取决于金属的性能、厚度和所用的焊机功率。
3电极压力的影响。
电极压力对两电极间的总电阻有显著的影响。
随着电极压力的增大电阻减小，此时焊接电流要略有增大。
焊点的强度是随着电极压力的增大而降低，在增大电极压力同时，增大焊接电流或延长焊接时间，来弥补电阻减小的影响，可以保持强度不变。
如果电极压力过小，将引起喷溅，也会降低焊点强度。
4电极的材料和材料的性能影响。
由于电极的接触面积决定着电流密度的大小，随着电极头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低。
另工件表面状况的影响，工件表面上的氧化物，污垢、油和其它杂质增大了接触电阻、影响焊点的强度。
由上可以看出，电阻焊的焊接过程是一个较复杂的冶金过程，其工艺参数的调整对焊接质量的影响巨大，作为生产一线的操作者，应及时作好自检互检工作，并把焊接的质量信息及时反馈给工艺人员和设备维修人员，以便及时解决问题，保证产品的质量。
影响接触电阻的主要因素：
1）表面状态：
清理方法、加工表面的粗糙度及焊前存放时间都会影响焊件的表面状态，因而获得很大差别的接触电阻值
2）电极压力：
电极压力增大将使金属的弹性与塑性变形增加，对压平接触表面的凹凸不平和破坏不良导体膜均有利，其结果使接触电阻减小。
3）加热温度：
温度升高金属变形阻力下降，塑性变形增大，接触电阻急剧降低直至消失。
钢材温度升高到600度、铝合金温度升高至350度时的接触电阻均接近为零。
1．1点焊简介（SPOTWELDING）
1、点焊概述
31什么是点焊？
车身上目前大约有90%的焊接都是点焊，每辆车都有将近4000多个焊点，因此点焊技术对车辆的生产起着十分必要的作用。
压力焊接电流焊接变压器
熔核
钢板
电极头电源
副缆
图表1
图1说明了点焊技术，焊接材料在电极压力下，短时间、大电流作用产生的电阻热，使焊接区熔合连接在接头处产生一个熔合点。
1点焊技术的特点.
1）．焊接时间短，生产效率高.
2）于降低车身重量，因为不需要螺栓和焊条。
3）应力小，且表面光滑，因为热在接头处集中.
4）操作简单方便，如果焊接参数被设定，任何不需要什么经验的人都可以从事焊接作业。
5）目前对车身焊接结果缺少无损检查方法。
6）需大量的设备投资。
2．点焊时产生的热量是电阻热
主要利用在通电过程中电阻产生的热量熔化母材金属，其公式：
Q=I2Rt
R总——焊接区总电阻
Rew——电极与焊件之间接触电阻
Rw——焊件内部电阻
Rc——焊件之间接触电阻
3．点焊的基本循环：
预压，焊接，维持，休止。
3．1预压阶段：
由电极开始下降到焊接电流开始接通之间的时间，这一时间是为了确保在通电之前电极压紧工件，并使工件间有适当的压力，为焊接电流顺利通过做好必要的准备。
预压时采用锥形电极并选择合适的锥角效果较好。
预压力的大小及预压时间应根据板料性质、厚度、表面状态等到条件进行选择。
3．2焊接阶段：
焊接电流通过工件并产生熔核的时间，焊接阶段是整个焊接循环中最关键的阶段。
通电加热时，在两焊件接触面的中心处形成椭圆形熔化核心（如图1）与此同时熔化核心周围金属达到塑性温度区，在电极压力的作用下形成将液态金属核心紧紧包围攻的塑性环。
2、防止液态金属在加热和压力的作用下向板逢中间飞溅，并避免外界空气对高温液态金属和侵袭。
在加热和散热这一对矛盾的不断作用下，焊接区温度场不断向外扩展，直至熔化核心（焊核）的形状和尺寸达到设计要求。
2
1
（1-熔化核心2-塑性环）
飞溅是点焊较易产生的缺陷之一，分为内部飞溅和外部飞溅两种。
如果加热速度过快，两焊件接触面中心被急剧加热的金属气化，而周围塑料环尚未形成，气化金属便以飞溅的形式喷向板间缝隙称为前期内部飞溅（指熔化核心尚未形成发前的飞溅）。
形成最小尺寸的熔核后，继续加热，熔核和塑性不断的向外扩展，当熔核沿径向的扩展速度大于塑性环扩展速度时，则产生后期内部飞溅。
如果熔化核心轴向增长过高，在电极压力的作用下，液态金属也可能冲破塑性环向表面喷射，从而形成外部飞溅。
飞溅不仅影响环境和安全，而且较大的飞溅易形成毛刺，使核心液态金属减少，焊点表面形成深度压坑，影响美观，更降低了机械性能，所以焊接过程中应控制电极压力和加热速度，尽量避免产生飞溅。
1．3锻压阶段：
又称冷却结晶阶段。
当建立起必要的温度场，2．得到符合要求的熔化核心后，3．焊接电流切4．断，5．电极继续加压，6．熔核开始冷却结晶，7．形成具有足够强度的点焊焊点，8．这一阶段称锻压阶段。
这段是境又称维持时间。
9．4休止阶段：
从电极开始提起到电极再次开始下降，10．准备11．下一个焊点，12．这段时间称为休止时间。
通电焊接必须在电极压力达到工艺要求95%F后进行，否则可能因为压力过低而产生飞溅，或因压力不均匀影响加热，造成焊点质量波动。
电极抬起必须在电流全部切断之后，否则，电极与工件间将产生火花、拉弧甚至烧穿工件。
为了改善焊接接头性能，有时顺在基本焊接循环基础上增加若干辅助循环：
2加大预压力以消除工件间的间隙，使之紧密贴合。
3增加预热脉冲提高金属的塑性，使工件易于紧密贴合
4加大锻压力以压实熔核，防止产生，防止产生裂纹和缩孔。
5采用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织，提高接头的力学性能，可在不加大锻压力的条件下，防止裂纹和缩孔。
4．点焊的主要工艺参数：
焊接电流，焊接压力，电极端面直径，焊接时间等。
4．1焊接电流：
焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流。
点焊时I一般在万安培（A）以内。
焊接电流是最重要的点焊参数。
4．2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。
4．3焊接压力：
电阻焊时，通过电极施加在焊接件上的压力，一般要数千牛顿（N）。
电极压力也是点焊的重要参数之一，电极压力的过大或过小都会使焊点承载能力降低和分散性变大，尢其对拉伸载荷影响更甚，当电极压力较小时，由于焊接区金属的塑性变形范围及变形程度不足，造成因电流密度过大而引起加热速度大于塑性环扩展速度，从而产生严重喷溅。
4．4电极头端面直径：
电极头是指点焊时与焊件表面相接触的电极端头部分，电极头端面尺寸增大时，由于接触面积增大，电流密度减小，使焊点承载能力降低。
5．点焊时要求的气压：
0.4~0.6Mpa，
一般工艺上气压设定以后，不允许随便更改，这里0.4~0.6Mpa针对气缸正常工作气压，为达到优良焊接质量，一般气压经工艺员调整为一特定值后保持不变。
6.选择点焊工艺参数时可以采用计算方法或查表的方法，无论采用哪种方法，所选择出来的工艺参数都不可能是十分精确和合适的。
即只能给出一个大概的范围，具体的工作还需经实测和调试来获得最佳规范。
硬规范：
大电流，短时间。
软规范：
小电流，长时间。
点焊工艺参数表
序
板厚
电极直径
焊接压力
通电时间
焊接电流
备注
号
mm
mm
N
S
A
1
1.0
5
1000~2000
0.20~0.40
6000~8000
2
1.2
5
1000~2500
0.25~0.50
7000~10000
3
1.3
6
1500~3500
0.25~0.50
8000~12000
4
2.0
8
2500~5000
0.35~0.60
9000~14000
5
3.0
10
5000~8000
0.60~1.00
14000~18000
6
4.0
11
6000~9000
0.80~1.20
15000~20000
7
5.0
13
8000~10000
0.90~1.50
17000~24000
8
6.0
15
10000~14000
1.20~2.00
20000~26000
7两种不同厚度的钢板的点焊:
7.1当两工件的厚度比小于3:
1时，焊接并无困难。
此时工艺参数可按薄件选择，并稍增大一些焊接电流或通电时间即可。
.7.2当两工件的厚度比大于3:
1时，此时除按上条处理外，还应采取下列措施以保证质量。
7..2.1在厚板一侧采用较大的电极直径。
7.2..2在薄板侧选用导电性稍差的电极材料。
8．三层钢板的点焊:
当点焊中间为较厚零件的三层板时，可按薄板选择工艺参数，但要适当增加焊接电流，约增加10~25%，或者增加通电时间。
当点焊中间为较薄零件的三层板时，可按厚板选择工艺参数，但要适当减少焊接电流，约减少10~25%，或者减少通电时间。
.9。
带镀层钢板的点焊:
点焊镀锌或镀铝钢板时，应比不带镀层的钢板提高电流20~30%，并同时提高电极压力20%，增大锻压时间10%。
10点焊操作主意事项:
操作时应注意5条，以保证焊点有足够的强度和可靠的成份，从而形成一个良好的焊接，生产出合格的产品。
2）定期进行试板试验
2严格执行电极修磨要求
3规定焊点的点数与点距。
4注意焊枪操作角发度
5100%目视检查和半（非）破坏性检查。
11点焊工艺参数的调整及确定:
11.1根据工件的材料、板厚按前述的工艺参数选择。
11.2根据工艺参数修整电极直径到确定尺寸。
11.3利用与被焊件相同材料及板厚的试板进行试焊，检查质量合格后方可进行焊接生产。
12在装焊工件时，应尽可能的使用样板或夹具，以使零件能正确定位。
13点焊顺序对焊接质量有一定影响，为此，在焊接时应考虑下列因素:
13.1尽量使零件首先定位。
13.2减少焊接变形，如先点焊较大的工件，刚性大的工件，后点焊小的工件，刚性小的工件。
13.3使分流减小或均匀化，即合理安排点焊顺序，使同一规范焊出的焊点质量基本相同。
14电极的磨损会使接触表面直径增大，使焊接电流密度减小，形成加热不足及焊不牢。
因此对电极直径增加规定了范围，见下表。
超过规定范围，必须进行修整，然后方可焊接。
电极接触表面直径（mm）
4
5
6
8
10
11
12
13
电极接触表面最大直径（mm）
5
7
8
10
12
14
15
16
.15.电极工作表面必须平整光洁，不允许有金属粘着物或污物，否则应当修整，修整电极时应首先使电极粗修成形，并保证两电极工作表面的同心性及平行性，然后再精修工作表面使之光洁，平滑。
16在点焊工作中，被焊零件不允许与焊机的二次回路或机身直接接触，如极臂、夹持器等，以免产生分流而烧坏机身或焊件，如无法避免，则应用绝缘物隔绝（如胶带等）。
17点焊质量管理
1.目视检查:
100%焊工自检。
1.1根据工艺要求检查焊点数及间距。
1.2压痕深度和毛刺情况，凹陷深度是否大于板厚的20%。
1.3有无裂纹和烧穿、烧伤。
1.4焊点有无气孔、缩孔。
1.5有无分流烧伤痕迹。
1.6焊后工件有无严重变形。
1.7有无半个焊点现象，若有及时补焊。
2.非破坏性检查:
2.1检查率:
各总成每20辆份检查一次。
2.2检查人员:
兼职检查员。
2.3方法:
在两焊点之间用扁铲敲进，看是否开焊，之后用手锤敲击回复原形状。
2.4工具:
扁铲，1.5磅手锤。
2.5不允许主要缺陷出现，发现时必须补焊。
2.6任何部件不允许半个焊点,因为它是造成裂纹的主要原因。
2.7低于10个连续焊点的部位不允许任何一个焊点开焊。
2.8高于10个连续焊点的部位允许有10%开焊，但必须符合上表中的次要缺陷要求。
2.9焊核直径：
Ф6~8MM
3、点焊质量的一般要求
3．1焊点外观上要求表面压痕浅而平滑，呈均匀过渡，无明显凸肩或局部挤压的表面鼓包，外表面没有明显的环状或径向裂纹，也无熔化、烧伤或粘附的铜合金。
从内部看，焊核形状规则、均匀，无超标的裂纹和缩孔等内部缺陷，以及执影响区金属组织的力学性能不发生明显变化等。
4、电极修磨管理
4．1、电极修磨频次规定
1一般要求：
①在焊接点数达到400~500点时要求修磨电极一次；
②对于特殊电极、三层板以上的焊接电极、安全焊点焊接电极应300点修磨电极一次；
2）当电极使用出现以下情况时，必须停止焊接，立即修磨电极：
1电极边沿发毛或端面直径超过8mm
2极接触端直径小于6mm
3电极面不平，有明显凹坑或者太尖
4上下电极错位，修磨电极无法达到理想效果时，可调整电极
3）现场工程师、巡检人员根据焊点质量现场情况，可要求员工立即进行电极修磨。
4．2、电极修磨方法
1）将“焊接/调整”开关打到调整
2）开始修磨电极侧面一周
3）修磨电极端部平面
4）将焊钳翻转过来
5）用试板焊接，检验
4．3、电极帽修磨更换要求
1）电极修磨时，要保证上下两个接触面对称，不能有偏差大于0.5mm；
2）电极修磨时，上下接触面要平、不能有缝隙产生；
3）电极修磨时，上下两电极接触面不能过小过大，修磨时要保证接触面直径6-8mm之间，电极锥度不小于450，可根据现场情况适当调整；
4）更换旧电极帽时，要看电极帽是否有凸起状态，电极帽表面是否有凹坑产生。
4．4、电极修磨情况检查规定
各工位操作者按照《试板使用管理规定》使用试板对焊点质量，电极修磨情况进行检查，有异常情况通知现场工程师。
18．点焊工艺参数对焊点质量的影响具体分析如下
预压时间：
过大增加工作时间
过小飞溅、过烧、烧穿、损坏电极。
电极压力：
过大虚焊、弱焊
过小飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快
焊接电流：
过大飞溅、过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快
过小虚焊、弱焊
焊接时间：
过大过烧、烧穿、粘电极、电极消耗加快、接头性能下降
过小虚焊、弱焊
电极直极：
过大虚焊、弱焊
过小飞溅、过烧、烧穿、电极消耗加快
修磨频次：
过大电极寿命降低
过小电极直径不符合要求、产生虚焊、弱焊。
1．2凸焊工艺规程
1.凸焊用途及说明:
凸焊是一种特殊形式的点焊，与点焊相比，其不同点是在焊件上预先加工出凸点，或利用焊件上原有型面、倒角等作为焊接时的局部接触部位。
2．凸焊与点焊相比具有以下特点：
2．1一个焊接循环可同时焊接多个凸点，提高劳动生产效率，减少了焊接分流。
2．2由于是凸点接触，电流密集于凸点，故可用较小的电流焊接，形成可靠的熔核，焊接质量好。
2．3凸点位置准确，熔核尺寸一致，各点的强度比较均匀。
2．4使用平电极凸焊，零件表面平整无压痕，电极寿命长。
2．5与点焊相比，工件表面的油、锈、氧化皮、镀层和其它涂层对凸焊质量的影响较小，但干净清洁的的表面更能获得较稳定的焊接质量。
2．6凸焊需预先冲制凸点，增加了准备工序和设备。
2．7凸焊电极类型、规格相对点焊电极较复杂。
2．8当凸点数目较多时，需要使用大电极压力，高机械精度（保证机头具有良好的随动性）的大功率焊机。
3.凸焊被焊对象:
3.1被焊总成的每个零件的形状尺寸或其它技术条件都应符合要求才允许装配焊接。
3.2被焊总成有下列情况之一者不允许焊接:
被焊总成表面有氧化皮；
被焊表面有锈蚀或其它污物；
被焊表面有浓厚的油脂，如拉延油等，但允许有一层薄而稀的防锈油；
被焊表面有油漆；
被焊表面有涂塑层；
板件、螺帽或螺钉上的凸点由于碰撞或其它原因发生严重变形。
4.凸焊对设备的要求:
4.1应采用电极随动性好的凸焊机；
4.2各凸焊设备的主要技术指标和规范应达到完好和正确，如出现故障或差错，必须调整好方可工作；
4.3用于各焊接工序的工装辅具、夹具均应处于完好状态。
5凸焊焊接工艺及操作:
5.1凸焊工艺参数包括以下几项:
1电极压力
凸焊的电极压力取决于被焊金属性能、凸点的尺寸一次焊成的凸点数等。
电极压力应足以在凸点达到焊接温度时将其完全压溃，并使两工件紧密贴合；电极压力过大会过早地压溃凸点，失去凸焊的作用，同时因电流密度减小而降低接头强度。
压力过小又会引起严重飞溅。
凸焊的气压一般在0.2~0.4Mpa，一般工艺上气压设定以后，不允许随便更改，这里0.2~0.4Mpa针对气缸正常工作气压，为达到优良焊接质量，一般气压，经工艺员调整为一特定值后保持不变。
2焊接时间
对于给定的工件材料和厚度，焊接时间由焊接电流和凸点刚度决定。
多点凸焊的焊接时间稍长于单点凸焊，以减少因凸点高度不一致而引起各点加热的差异。
3焊接电流
凸焊每一焊点所需电流比点焊同样一个焊点时小，但在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点熔化，推荐的电流应该是在采用合适的电极压力下不致于挤出过多金属的最大电流。
凸焊时还应考虑到被焊两板间的热平衡，否则在平板未达到焊接温度之前凸点便已熔化，因此焊接同种金属时，应将凸点冲在较厚的工件上；焊接异种金属时，应将凸点冲在电导率较高的工件上，但当在厚板上冲出凸点有困难时，也可在薄板上冲出凸点。
5.2低碳钢的凸焊
选择凸焊工艺参数时可以采用计算方法或查表的方法，这里只给出一个大概的范围，具体的规范参数还应根据现场设备和具体条件经实测和调试来获得。
下表1是圆球和圆锥形凸焊的焊接条件：
表1低碳钢凸焊的焊接条件
板厚mm
电极接触面最小直径mm
电极压力KN
焊接时间（周）
维持时间（周）
焊接电流KA
0.53
3.97
1.36
8
13
6
0.79
4.76
1.82
13
13
7
1.12
6.35
1.82
17
13
7
1.57
7.94
3.18
21
13
9.5
1.98
9.53
5.45
25
25
13
2.39
11.1
5.45
25
25
14.5
2.77
12.7
7.73
25
38
16
3.18
14.3
7.73
25
38
17
说明:
本表数据仅用于两板凸焊,厚度比最大为3:
1表中电极接触面最小直径为凸点直径的两倍
表2为低碳钢螺帽凸焊的焊接条件。
表2低碳钢螺帽凸焊的焊接条件
螺帽的螺纹直径（mm）
平板厚度（mm）
A
B
接头抗扭强度（N.M）
电极压力（KN）
焊接时间（周）
焊接电流（KA）
电极压力（KN）
焊接时间（周）
焊接电流（KA）
4
1.22.3
3.03.2
33
1011
2.42.6
66
89
8
2.34.0
4.04.3
33
1516
2.93.2
66
1012
80.2
12
1.24.0
4.85.2
33
1820
4.04.2
66
1517
210
说明:
凸焊螺母时应采用较短时间,否则会使螺纹变色,精度降低,电极压力也不能过低,否则会引起凸点移动,使强度降低并损坏螺纹。
表3镀锌钢板凸焊的焊接条件
凸点所在板厚（mm）
平板板厚（mm）
凸点尺寸（mm）
电极压力（KN）
焊接时间（周）
焊接电流（KA）
抗剪强度（N）
熔核直径
直径d
高度h
0.7
0.41.6
4.04.0
1.21.2
0.50.7
77
3.24.2
1.2
0.81.2
4.04.0
1.21.2
0.350.6
106
2.07.2
1.0
1.0
4.2
1.2
1.15
15
10.0
42
3.8
1.6
1.6
5.0
1.2
1.8
20
11.5
9.3
6.2
1.8
1.8
6.0
1.4
2.5
25
16.0
14
6.2
2.3
2.3
6.0
1.4
3.5
30
16.0
19
7.5
2.7
2.7
6.0
1.4
4.3
33
22.0
22
7.5
5．3镀层钢板的凸焊
镀层钢板凸焊比点焊遇到的问题少一些，原因是电流集中于凸点，即使接触处的镀层金属首先熔化并蔓延开来，也不会像点焊一样使电流密度降低。
此外，由于凸焊的平面电极接触面大，电流密度小，因此无论是镀层的粘附还是电极的变形都比较小。
如表3就是镀锌钢板凸焊的焊接条件。
凸焊工艺及操作
1.上岗前操作者应穿戴好劳保用品。
2.检查焊机的润滑状态是否良好。
3.打开冷却水阀门,并检查水路是否畅通和密封,任何冷却水路没有通水都不允许焊接。
4.打开气阀，并调好适当压力。
5.接通电源，空动作几次确认无误后方可开始工作。
6.根据工件的材料、板厚按前述的工艺参数选择合适的工艺规范。
7.根据工艺规范参数修整电极直径到合适尺寸。
8.利用与被焊件相同材料及规格的试板和零件进行试焊，检查质量合格后方可进行焊接生产。
9.在装焊工件时，应尽可能地使用样板或夹具，以使零件能正确定位。
10.对本工位所装配的零件进行检查，不合格的坚决不装，如果是上道工
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