凸焊的工艺特点和工艺参数教材.docx

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凸焊的工艺特点和工艺参数教材

凸焊的工艺特点和工艺参数

1、凸焊的工艺特点

　　凸焊是点焊的一种变形，通常是在两板件之一上冲出凸点，然后进行焊接，由于电流集中，克服了点焊时熔核偏移的缺点，因此凸焊时工件的厚度。

比可以超过6：

1。

　　凸焊时，电极必须随着凸点的被压溃而迅速下降，否则会因失压而产生喷溅，所以应采用电极随动性好的凸焊机。

　　多点凸焊时，如果焊接条件不适当，会引起凸点移位现象，并导致接头强度降低。

实验证明，移位是由电流通过时的电磁力引起的。

影响凸点移位的电磁力F与电流I的平方和凸点的高度h成正比，与点距Sd成反比，凸点移动向外偏斜是次级回路电磁力附加作用的结果。

　　在实际焊接时，由于凸点高度不一致，上、下电极平行度差，一点固定另一点移动要比两点同时移动的情况多。

　　为了防止凸点移位，除在保证正常熔核的条件下，选用较大的电极压力，较小的焊接电流外，还应尽可能地提高加压系统的随动性。

提高随动性的方法主要是减小加压系统可动部分的质量；以及在导向部分采用滚动摩擦。

　　多点凸焊时，为克服各凸点间的压力不均衡，可以采用附加预热脉冲或采用可转动电极的办法，特别适用于在同一个板件上焊接两个距离较大的零件，在上电极与上座板之间装有由多层铜箔制成的铜分路，目的是防止枢轴过热和两侧凸点电流不均衡

2、凸焊的工艺参数

　　凸焊的主要工艺参数是电极压力、焊接时间和焊接电流。

（1）电极压力凸焊的电极压力取决于被焊金属的性能、凸点的尺寸和一次焊成的凸点数量等。

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喷溅。

（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。

在凸焊低碳钢和低合金钢时，与电极压力和焊接电流相比，焊接时间是次要的，在确定合适的电极压力和焊接电流后，再调节焊接时间，以获得满意的焊点。

如果想缩短焊接时间，就要相应增大焊接电流，但过分增大焊接电流可能引起金属过热和喷溅，通常凸焊的焊接时间比点焊长，而电流比点焊小。

　　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，采用预热电流或电流斜率控制（通过调幅使电流逐渐增大到需要值），效果会更好，从而可以捉高焊点强度的均匀性并减少喷溅。

　　（3）焊接电流凸焊一焊点所需的电流比点焊同样一个焊点要小，但在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点溶化。

推荐的电流应该是在采用合适的电极压力下不致于挤山过多金属的最大电流。

对于一定尺寸的凸点，挤出的金属量随电流的增加而增加；采用递增的调幅电流可以减小挤出金属。

和点焊一样，被焊金属的性能和厚度仍然是选择焊接电流的主要依据。

多点凸焊时，总的焊接电流大约为每个凸点所需电流乘以凸-点数，但考虑到凸点的公差、工件形状，以及焊机次级回路的阻抗等因素，可能需要做一些调整。

　　凸焊时还应做到被焊两板间的热平衡，否则，在平板未达到焊接温度以前，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，也可在薄板上冲凸点。

在汽车发电机爪极（厚10mm）与风叶（厚lmm）的凸焊中，凸点就冲在薄件风叶上，而且一次焊成12～16个凸点，也能获得强度满意的接头，就是一个典型的例证。

　　电极材料也影响两工件上的热平衡，在焊接厚度小于0.5mm的薄板时，为了减少平板一侧的散热，常用W-Cu烧结材料或W做电极的嵌块

3、凸焊接头和凸点设计

（1）凸焊接头设计

　　凸焊搭接接头的设计与点焊相似。

通常凸焊接头的搭接量比点焊的小，凸点间的间距没有严格限制。

　　当一个工、件的表面质量要求较高时，凸点应冲在另一工件上。

在冲压件上凸焊螺母、螺栓等紧固件时，凸点的数量必须足以承受设计载荷。

（2）凸点设计

　　凸点的作用是将电流和压力局限在工件的特定位置上，其形状和尺寸取决于应用的场合和需要的焊点强度。

不同资料所推荐的焊点尺寸往往相差甚远，一般情况下建议采用表1所规定的凸点尺寸。

与冲有凸点的板厚相比，当平板较薄时采用小凸点，较厚时采用大凸点

表1凸焊的凸点尺寸（单位mm）

　　为了减少焊接电流，也可以采用比1更小凸点尺寸，但过小的凸点有可能造成只有凸点熔化而平板不熔化的现象，同时也会缩短加工凸点所用神头的寿命。

　　凸点形状有圆球型和圆锥型两种（图1）后一种可以提高凸点刚度，在电极压力较高时不致于过早压溃；也可以减少因电流密度过大而产生喷溅。

但常采用圆球型凸点。

为防止挤出金属残留因凸点周围而形成板间间隙，有时也采用带环形溢出槽型凸点。

多点凸焊时，凸点高度不一致将引起各起电流不平衡，使接头强度不稳定。

因此凸点高度误差应不超过+0.12mm。

如果采用预热电流，则误差范围可以增大

图1凸点形状

a）圆球型b）圆锥型c）带环形溢出槽型

　　凸点也可以做成长形的（近似椭圆形），以增加熔核尺寸、提高焊点强度，此时凸点与平板将为线接触。

　　凸焊时，除利用上述几种形式的凸点形成接头外，根据凸焊工件种类不同，还有多种接头形式。

　　用于凸焊的螺栓和螺帽上的凸点。

和凸环（图2a—e）多是在零件锻压时一次成形，凸环用于有气密要求的接头，图2f、g是它们的焊接示例。

图2c的螺栓已成功地应用于汽车真空助力器的生产中，以取代加密封垫的压铆方法。

图2凸焊用的螺栓螺帽及焊接示例

　　图3是线材交叉凸焊3a、线材T形凸焊3b以及线材与板材3c、线材与型钢3d凸焊的示意图。

这几种凸焊不需要特殊准备，因线材本身就已形成凸点，为防止线材错移和增大线材的接触面，与线材接触的电

图3线材凸焊示例

　　T形凸焊的典型接头示于图4。

图4a是箱体的凸焊，框板和底板均冲有凸点。

图4b是用于地板支架的管板凸焊，在较厚的平板上冲有6个长凸点，沿凸点焊接要比沿整个管子截面焊接可大大减小焊机功率，并可提高接头强度的稳定性。

图4c是汽车踏板的凸焊，为保证焊接强度梦必须将立，板做成锯齿状以增大电流密度。

T形接头难于形成塑性环，熔化金属不能保持在接头中，因此T形凸焊实质上是塑性焊接。

图4T形凸焊示例

图5制动蹄T形凸焊示意图

　　汽车制动蹄的焊接是使用最广泛的T形凸焊。

通常是在面板上冲出圆凸点或长凸点。

使用的焊机有自动送料的全自动滚凸焊机，也有手工送料的点凸焊机。

点凸焊机因结构简单、功率小、价格低廉，更换制动蹄品种方便和易于维修而被广泛地采用。

其缺点是生产率较低。

　　采用全自动滚凸焊时，下滚轮夹持筋板，并带动面板和上滚轮旋转。

面板以直板送进，并在凸点被依次焊接的过程中逐渐被压弯。

下滚轮不间断旋转，每转一周可焊成两只制动蹄（图5a）采用点凸焊时，先将筋板置于下滚轮夹具中，由气动夹具夹紧，再将已压弯的面板（圆弧半径比成品的略大）置于筋板上进行焊接（图5b）。

下电极多采用手动旋转。

上电极每压下一次，焊一个凸点，全部凸点焊完后，夹具自动松开。

　　无论采用哪种焊机，由于分流严重，都必须采用能按顺序改变各点屯流—的控制装置。

　　冲压件也可以冲成凸环（图6a），或利用板件孔的边缘作为凸环（-图6b）进行凸焊，以形成密封焊缝。

空调器和电冰箱压缩机罐端盖与接线柱外壳的凸焊就是利用后一种方法的典型例子。

　　在汽车真空助力器的生产中，接管嘴与壳体的焊接也成功地采用了凸焊。

接管嘴由直径10mm、壁厚1mm的小管制成。

焊前需将小管翻边，并在曲面壳体上冲出平台和凸环（图6c）。

由于管径太小，给冲压和焊接都增加了难度。

图6冲压件的环形凸焊

　　利用机加工零件的边缘作为凸环的例子也常遇见，例如汽车座椅调角器凸轮与，轴的凸焊（图7）。

由于产品尺寸公差要求严格，必须采用强条件（即用短的通电时间和大的焊接电流）焊接，以减小焊接变形。

图7座椅调角器的凸焊

1一汽车座椅调角器凸轮2一轴

　　汽车空调电磁离合器皮带轮与吸盘的凸焊采用了一种特殊的接头形式（图8）。

焊接时，将两零件置于上，下两电极间，加压并通电加热，直到吸盘的平板全部压入皮带轮为止。

焊后车平上平面，清除毛刺。

由于皮带轮直径较大（约130mm），所以尽管沿圆周只有6段弧面需要焊接，但焊接断面仍然较大。

为满足焊接所需的大电流和大压力，通常要采用大功率的三相次级整流凸焊机。

4、常用金属的凸焊

（1）低碳钢的凸焊

　　低碳钢的凸焊应用最广泛。

表2是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

　　凸焊螺帽时，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，否则会引起凸点移位，强度降低，并损坏螺纹。

　　表3是低碳钢线材交叉凸焊的焊接条件。

锻造比大时，需要较大的电极压力和焊接电流，接头强度也较大，但外观较差。

表3低碳钢线材交叉凸焊的焊接条件

（2）镀层钢板的凸焊

　　镀层钢板凸焊要比点焊和缝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，也不会象点、缝焊一样使电；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。

　　镀锌钢板凸焊用得较多，表4是这种钢板凸焊的焊接条件。

表4镀锌钢板凸焊的焊接条件

　　⑶贴聚氯乙烯塑料面钢板的凸焊

　　这种钢板的一面有绝缘的聚氯乙烯塑料层，只能以单面单点或单面双点的方式焊接。

为了保护贴塑面不被破坏，必须采用较短时间的焊接。

一般采用半周通电的方式采控制加热时间和热量，甚至缩短到1／6周或者使用储能焊机进行短时间焊接。

为了保证贴塑面没有明显压痕，通常采用与贴塑面钢板相同花纹的钢板作垫板。

表4和表5分别是采用圆球形和环形凸点时凸焊的焊接条件。