点焊工艺及参数

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第245页（2304字）

1．点焊过程的三个阶段

点焊过程一般由预压、通电加热和冷却结晶三个阶段构成。

(1)预压阶段 预压阶段的主要作用是使焊接工件达到紧密接触，形成良好的导电通路。一般情况下，预压力等于焊接压力。焊接开始时，预压力太小，接触电阻太大而引起强烈的焊前飞溅。为了提高生产率，在预压力达到稳定的前提下，应尽量缩短预压时间。

(2)通电加热阶段 通电加热阶段又称焊接阶段。在通电加热的初始阶段，接触点扩大，固态金属因加热而膨胀，在焊接压力作用下，形成密封熔核的塑性金属环。塑性环使熔核金属与空气隔绝，防止空气中的气体与熔核中的金属发生冶金反应，得到成分基本不变的熔核金属。当塑性环破裂时，熔化金属会喷射出来，产生飞溅。

(3)冷却结晶阶段 冷却结晶阶段又称锻压阶段。切断电流后，熔核是在电极压力作用下，以极快的速度冷却结晶。熔核结晶是在封闭的塑性环内进行的，结晶不能自由收缩，电极压力可以使正在结晶的组织变得致密，而不至于产生疏松或裂纹。

2．点焊的工艺参数

点焊的基本工艺参数有焊接电流、焊接时间、电极压力和电极工作端面尺寸。

(1)焊接电流 随着焊接电流的增大，熔核直径与熔透率随之增大，当熔核直径增大到一定值后，由于电极－焊件和焊件－焊件间接触面积增大，焊接区电流密度减少，散热增强，导致焊接区加热速度变缓，熔核直径与熔透率的增加率减小。焊接电流过大时，焊件加热太快，熔核周围的塑性环来不及形成或熔核直径与熔透率过大，这时熔核液态金属在电极压力作用下易挤出焊接区，形成飞溅，使焊点强度下降。

从工艺上考虑，焊接电流波形陡升与陡降时，会因加热、冷却速度过快引起飞溅或在熔核内部产生收缩性缺陷；而具有缓升与缓降段的电流脉冲和波形，有预热和缓冷的作用，可有效地减少或防止飞溅与内部收缩性缺陷。

(2)焊接时间 焊接时间同时影响析热与散热，通常，在规定焊接时间内，焊接区析出的热量除部分散失外，将逐渐积累，用以加热焊接区，使熔核逐渐扩大到所要求的尺寸。

焊接时间对熔核尺寸的影响与焊接电流的影响基本类似，只是增减速度有所不同。焊接时，根据材料的物理性能、焊件厚度与装配精度、焊机容量、焊件焊前的表面状态及对焊件表面质量的要求等来确定通电时间的长短。图1－8－3为几种典型材料焊接时，焊接厚度与焊接电流、焊接时间的关系。

图1－8－3 焊件厚度与焊接电流、焊接时间的关系^［2］

1．低、中合金钢 2．特殊高温合金 3．高温合金；4．不锈钢、钛合金 5．铜合金

(3)电极压力 电极压力影响焊件接触电阻、电流密度、电极散热的效果和焊接区的塑性变形。当其他参数不变时，随着电极压力增大，电极－焊件、焊件－焊件接触面积增大，电流密度减小，从而使焊接区加热减弱，散热增强，熔核尺寸减小，强度下降，使强度分散率增大，稳定性下降。

在一般情况下，如果焊机容量足够大，应采用较大的电极压力，以提高焊接质量及其稳定性。但增大电极压力可能引起焊件表面压痕过深，一般采用适当增大电极工作面尺寸以减少压痕深度。焊接低碳钢时，单位面积上的压力在30～120MPa。当规范增强时，选用较大的电极压力；当板厚增大时，应选用较大的电极压力，但由于机械参数的限制，通常，点焊厚大板时，电极压力较小。对某些常温、高温强度较高、线膨胀系数较大，裂纹倾向较严重的金属材料或刚性较大的结构点焊时，为了避免产生焊前飞溅和熔核内部收缩性缺陷，可考虑采用阶形电极压力或马鞍形电极压力。

(4)电极工作面的形状与尺寸 常用电极头有圆锥形和球面形两种。电极端面及电极本体的结构形状、尺寸和冷却条件影响熔核几何尺寸、焊点强度、电流密度、接触面积、散热效果和焊后工件表面质量。随着电极端面直径的增大，接触面积增加、焊接电流密度减小、散热效果变好、熔核直径和熔透率减小。对于电极头为圆锥形的电极，电极体和圆锥角越大，散热效果越好。为了提高焊接质量的稳定性，要求电极直径在焊接过程中的变化应尽可能小。圆锥角一般在90°～140°范围内选取。

3．点焊工艺参数的选择步骤

(1)确定电极的端面形状和尺寸。

(2)初步选定电极压力和焊接时间，再调节焊接电流，以不同的电流焊接试样，直至熔核直径符合要求。

(3)在适当的范围内调节电极压力，焊接时间和电流，进行试样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。

选择工艺参数时，还要充分考虑试样和工件受分流、铁磁性物质以及装配间隙差异方面的影响，适当加以调整。