常用金属的点焊

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一、电阻焊前的工件清理

    无论是点焊、缝焊或凸焊，在焊前必须进行工件表面清理，以保证接头质量稳定。

    清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。

    不同的金属和合金，需采用不同的清理方法。简介如下：

    铝及其合金对表面清理的要求十分严格，由于铝对氧的化学亲合力极强，刚清理过的表面上会很快被氧化，形成氧化铝薄膜。因此清理后的表面在焊前允许保持的时间是严格限制的。

    铝合金的氧化膜主要用以化学方法去除，在碱溶液中去油和冲洗后，将工件放进正磷酸溶液中腐蚀。为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔隙，在腐蚀的同时进行纯化处理。最常用的纯化剂是重铬酸钾和重铬酸纳。纯化处理后便不会在除氧化膜的同时，造成工件表面的过分腐蚀。

    腐蚀后进行冲洗，然后在硝酸溶液中进行亮化处理，以后再次进行冲洗。冲洗后在温度达75℃的干燥室中干燥，活用热空气吹干。这样清理后的工件，可以在焊前保持72h。

    铝合金也可用机械方法清理。如用0-00号纱布，或用电动或风动的钢丝刷等。但为防止损伤工件表面、钢丝直径不得超过0.2mm，钢丝长度不得短于40mm，刷子压紧于工件的力不得超过15-20N，而且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。

    为了确保焊接质量的稳定性，目前国内各工厂多在化学清理后，在焊前再用钢丝刷清理工件搭接的内表面。

    铝合金清理后必须测量放有两铝合金工件的两电极间总阻值R。方法是使用类似于点焊机的专用装置，上面的一个电极对电极夹绝缘，在电极间压紧两个试件，这样测出的R值可以最客观地反映出表面清理的质量。对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超过120微欧姆，刚清理后的R一般为40-50微欧，对于导电性更好的LF21、LF2铝合金以及烧结铝类的材料，R不得超过28-40微欧。

    镁合金一般使用化学清理，经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。这样处理后会在表面形成薄而致密的氧化膜，它具有稳定的电气性能，可以保持10昼夜或更长时间，性能仍几乎不变。镁合金也可以用钢丝刷清理。

    铜合金可以通过在硝酸及盐酸中处理，然后进行中和并清除焊接处残留物。

    不锈钢、高温合金电阻焊时，保持工件表面的高度清洁十分重要，因为油、尘土、油漆的存在，能增加硫脆化的可能，从而使接头产生缺陷。清理方法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。对于特别重要的工件，有时用电解抛光，但这种方法复杂而且生产率低。

    钛合金的氧化皮，可在盐酸、硝酸及磷酸钠的混合溶液中进行深度腐蚀加以去除。也可以用钢丝刷或喷丸处理。

    低碳钢和低合金钢在大气中的抗腐蚀能力较低。因之，这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间的赃物或其它不良导电材料所污染，在电极的压力下，油膜很容易被挤开，不会影响接头质量。

    钢的供货状态有：热轧，不酸洗；热轧，酸洗并涂油；冷轧。未酸洗的热轧钢焊接时，必须用喷砂、喷丸，或者用化学腐蚀的方法清除氧化皮，可在硫酸及盐酸溶液中，或者在以磷酸为主但含有硫脲的溶液中进行腐蚀，后一种成份可有效地同时进行涂油和腐蚀。

    有镀层的钢板，除了少数例外，一般不用特殊清理就可以进行焊接，镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。带有磷酸盐涂层的钢板，其表面电阻会高到在地电极压力下，焊接电流无法通过的程度。只有采用较高的压力才能进行焊接。

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二、镀锌钢板的点焊

    镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板，前者的镀层比后者薄。

    点焊镀锌钢板用的电极，推荐用2类电极合金。相对点焊外观要求很高时，可以采用1类合金。推荐使用锥形电极形状，锥角120度-140度。使用焊钳时，推荐采用端面半径为25-50mm的球面电极。

    为提高电极使用寿命，也可采用嵌有钨极电极头的复合电极，以2类电极合金制成的电极体，可以加强钨电极头的散热。

    下表是日本焊接学会第3委员会推荐的镀锌钢板点焊的焊接条件

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三、低碳钢的点焊

    低碳钢的含碳量低于0.25%。其电阻率适中,需要的焊机功率不大；塑性温度区宽，易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力；碳与微量元素含量低，无高熔点氧化物，一般不产生淬火组织或夹杂物；结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小，因而开裂倾向小。这类钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。

    钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。

    下表为美国RWMA推荐的低碳钢点焊的焊接条件，可供参考：

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四、淬火钢的点焊

    由于冷却速度极快，在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏体组织，在应力较大时会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法，这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲，第二个为回火处理脉冲，使用这种方法时应注意两点：

    （1）两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下；

    （2）回火电流脉冲幅值要适当，以避免焊接区的金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。

    淬火钢的双脉冲点焊工艺参数实例，示于下表可供参考：

25CrMnSiA、30CrMnSiA钢双脉冲点焊的焊接条件

板厚（mm)	电极端面直径（mm)	电极压力（KN)	焊接时间（周）
1.0 1.5 2.0 2.5	5-5.5 6-6.5 6.5-7 7-7.5	1-1.8 1.8-2.5 2-2.8 2.2-3.2	22-32 24-35 25-37 30-40

板厚（mm)	焊接电流（KA)	间隔时间（周）	回火时间（周）	回火电流（KA)
1.0 1.5 2.0 2.5	5-6.5 6-7.2 6.5-8 7-9	25-30 25-30 25-30 30-35	60-70 60-80 60-85 65-90	2.5-4.5 3-5 3.5-6 4-7

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五、镀铝钢板的点焊

    镀铝钢板分为两类，第一类以耐热为主，表面镀有一层厚20-25微米的Al-Si合金（含有Si6-8.5%），可耐640度高温。第二类以耐腐蚀为主，为纯铝镀层，镀层厚为第一类的2-3倍。点焊这两类镀锌钢板时都可以获得强度良好的焊点。

    由于镀层的导电、导热性好，因此需要较大的焊接电流。并应采用硬铜合金的球面电极。下表为第一类镀铝钢板点焊的焊接条件。对于第二类，由于镀层厚，应采用较大的电流和较低的电极压力。

                                 耐热镀铝板点焊的焊接条件

板厚（mm)	电极球面半径（mm)	电极压力（KN)	焊接时间（周）	焊接电流（KA)	抗剪强度（KN)
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 2.0	25 25 50 50 50 50	1.8 2.0 2.5 3.2 4.0 5.5	9 10 11 12 14 18	8.7 9.5 10.5 12.0 13.0 14.0	1.9 2.5 4.2 6.0 8.0 13.0

六、不锈钢的点焊

    不锈钢一般分为：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。由于不锈钢的电阻率高、导热性差，因此与低碳钢相比，可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。这类材料有较高的高温强度，必须采用较高的电极压力，以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢的热敏感性强，通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却，并且要准确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流，以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。

    点焊不锈钢的电极推荐用2类或3类电极合金，以满足高电极压力的需要。下表为不锈钢点焊焊接条件：

                                  不锈钢点焊的焊接条件

板厚（mm)	电极端面直径（mm)	电极压力（KN)	焊接时间（周）	焊接电流（KA)
0.3 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0	3.0 4.0 5.0 5.0 6.0 5.5-6.5 7.0 7.5-8.0 9-10	0.8-1.2 1.5-2.0 2.4-3.6 3.6-4.2 4.0-4.5 5.0-5.6 7.5-8.5 8.5-10 10-12	2-3 3-4 5-7 6-8 7-9 9-12 11-13 12-16 13-17	3-4 3.5-4.5 5-6.5 5.8-6.5 6.0-7.0 6.5-8.0 8-10 8-11 11-13

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七、铝合金的点焊

    铝合金的应用十分广泛，分为冷作强化和热处理强化两大类。铝合金点焊的焊接性较差，尤其是热处理强化的铝合金。其原因及应采取的工艺措施如下：

    （1）电导率和热导率较高   必须采用较大电流和较短时间，才能做到既有足够的热量形成熔核；又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降低接头的抗腐蚀性。

    （2）塑性温度范围窄、线膨胀系数大   必须采用较大的电极压力，电极随动性好，才能避免熔核凝固时，因过大的内容拉应力而引起的裂纹。对裂纹倾向大的铝合金，如LF6、LY12、LC4等,还必须采用加大锻压力的方法，使熔核凝固时有足够的塑性变形、减少拉应力，以避免裂纹产生。在弯电极难以承受大的定锻压力时，也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹。对于大厚度的铝合金可以两种方法并用。

    （3）表面易生成氧化膜  焊前必须严格清理，否则极易引起飞溅和熔核成形不良（撕开检查时，熔核形状不规则，凸台和孔不呈圆形），使焊点强度降低。清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。

    基于上述原因，点焊铝合金应选用具有下列特性的焊机：

    1）能在短时间内提供大电流；

    2）电流波形最好有缓升缓降的特点；

    3）能精确控制工艺参数，且不受电网电压波动影响；

    4）能提供价形和马鞍形电极压力；

    5）机头的惯性和摩擦力小，电极随动性好。

    当前国内使用的多为300-600KVA的直流脉冲、三相低频和次级整流焊机，个别的达到1000KVA，均具有上述特性。也有采用单相交流焊机的，但仅限于不重要工件。

    点焊铝合金的电极应采用1类电极合金，球形端面，以利于压固熔核和散热。

    由于电流密度大和氧化膜的存在，铝合金点焊时，很容易产生电极粘着。电极粘着不仅影响外观质量，还会因电流减小而降低接头强度。为此需经常修整电极。电极每修整依次后可焊工件的点数与焊接条件、被焊金属型号、清理情况、有无电流波形调制，电极材料及其冷却情况等因素有关。通常点焊纯铝为5-10点，点焊LF6，LY12时为25-30点。

    防透铝LF21强度低，延性后，有较好的焊接性，不产生裂纹，通常采用固定不变电极压力。硬铝（如LY11、LY12），超硬铝（如LC4、LC5）强度高、延性差，极易产生裂纹，必须采价形曲线的压力。但对于薄件，采用大的焊接压力或具有缓冷脉冲的双脉冲加热，裂纹也不是不可避免的。

    采用价形压力时，锻压力滞后于断电的时刻十分重要，通常是0-2周。锻压力加得过早（断电前），等于增大了焊接压力，将影响加热，导致焊点强度降低和波动。锻压力加得过迟，则熔核冷却结晶时已经形成裂纹，加锻压力已无济于事。有时也需要提前于断电时刻施加锻压力，这是因为电磁气阀动作延迟，或气路不畅通造成锻压力提高缓慢，不提前施加不足以防止裂纹的缘故。

    在直流脉冲点焊机上焊接铝合金的焊接条件见下表：

板厚（mm)	电极球面半径（mm）	电极压力（KN）	焊接时间（周）	焊接电流（KA）	锻压压力（KN）
0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0	75 100 150 200 200 200	2.0-2.5 2.5-3.6 3.5-4.0 4.5-5.0 6.0-6.5 8	2 2 3 5 5-7 6-9	25-28 29-32 35-40 45-50 49-55 57-60	- - - - - 22

板厚（mm）	电极球面半径（mm）	电极压力（KN）	焊接时间（周）	焊接电流（KA）	锻压压力（KN）	锻后滞后断电时刻（周）
0.5 0.8 1.0 1.3 1.6 1.8 2.0 2.3 2.5 3.0	75 100 100 100 150 200 200 200 200 200	2.3-3.1 3.2-3.5 3.6-4.0 4.0-4.2 5.0-5.9 6.8-7.3 7.0-9.0 8.0-10 8.0-11 11-12	1 2 2 2 3 3 5 5 7 8	19-26 26-36 29-36 40-46 41-54 45-50 50-55 70-75 80-85 90-94	3.0-3.2 5.0-8.0 8.0-9.0 10-10.5 13.5-14 15-16 19-19.5 23-24 25-26 30-32	0.5 0.5 0.5 1 1 1 1 1 1 2

八、铜和铜合金的点焊

    铜合金与铝合金相比，电阻率稍高而导热性稍差，所以点焊并无太大困难。厚度小于1.5mm的铜合金，尤其是低电导率的铜合金在生产中用的最广泛。纯铜电导率极高，点焊比较困难。

    通常需要在电极与工件间加垫片，或使用在电极端头嵌入钨的复合电极，以减少向电极的散热。钨极直径通常为3-4mm。

    焊接铜和高导电率的黄铜和青铜时，一般采用1类电极合金做电极，焊接低导电率的黄铜、青铜和铜镍合金时，采用2类电极合金。也可以用嵌入钨极的复合电极焊接铜合金。由于钨的导热性差，故可使用小得多的焊接电流，在常用的中等功率的焊机上进行点焊，但钨电极容易和工件粘着，影响工件的外观。下面两表为点焊黄铜的焊接条件。

                                      黄铜点焊的焊接条件

板厚（mm)	电极压力（KN）	波形调制（周）	焊接时间（周）	焊接电流（KA）	抗剪强度（KN）
0.8+0.8 +1.6 +2.3 +3.2 1.2+1.2 1.6+1.6 +2.3 +3.2 2.3+2.3 +3.2 3.2+3.2	3 3 3 3 4 4 4.5 4.5 5 6 10	3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3	6 6 8 10 8 10 10 10 14 14 16	23 23 22 22 23 25 26 26 26 31 43	1.5 - - - 2.3 2.9 - - 5.3 - 8.5

                          用复合电极点焊黄铜的焊接条件

板厚（mm）	电极压力（KN）	焊接时间（周）	焊接电流（KN）	抗剪强度（KN）
0.4 0.6 0.8 1.0	0.6 0.8 1.0 1.2	5 6 8 11	8 9 9.5 10	1 1.2 2 3

    铜和高电导率的铜合金因电极粘附严重，很少采用点焊，即使用复合电极也只限与点焊薄铜板。