要点169  不同厚度、不同材料点焊工艺要点

要点169 不同厚度、不同材料点焊工艺要点

不同厚度和不同材料点焊,熔核不以贴合面为对称,而向厚板或导电、电热性差的中心偏移(图7-5),其结果使其在贴合面上的尺寸小于该熔核直径。而在薄件或导电、导热性好的焊件中焊透率小于规定数值,这会使焊点承载能力降低。

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图7-4 电极压力对焊点的影响

熔核偏移的根本原因是焊接区在加热过程中两焊件吸热和散热条件不同:厚件电阻大吸热多,且析热中心离电极较远而散热缓慢,薄件情况正相反。这就造成焊接温度场及熔核向厚板偏移;而不同材料点焊时,导电性差的焊件电阻大析热多,但散热缓慢;导电性好的材料情况正相反。这同样要造成焊接温度场向导电性差的焊件偏移,温度场的偏移则带来熔核的相应偏移(图7-6)。

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图7-5 不同厚度钢板的熔核中心会偏向厚板

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图7-6 热导率不同时熔核中心偏向热导率小的材料

焊接技术要点:

1.采用工频交流电源硬规范

50Hz工频交流电源硬规范点焊时电流场的分布,能更好的反映对贴合面集中加热的效果:由于焊接时间短使热损失下降,散热的影响相对减小,对纠正熔核偏移现象有利。例如,使用50Hz工频交流电源点焊时,硬规范是指通电时间(周波数)短、焊接电流(有效值)大的焊接参数(图7-7);而软规范是指通电时间(周波数)长、焊接电流(有效值)小的焊接参数。

2.采用电容储能电源

所谓电容储能电源是利用电容器充、放电原理构成的一种直流脉冲电流输出的电源。常用于电阻点焊和凸焊,电源主电路结构形式如图7-8所示。

图7-8中的晶闸管VT1~VT3和功率二极管VD1~VD3构成可控电压的三相整流装置。整流后的直流电压UZ经电阻R加到电容器C(一般为电容器组)上,从而有充电电流I1流向电容器C,并使其充电。当电路中的晶闸管VT4没有触发导通时,电容器C就会很快充满电荷而使其上达到一定的电压UC值。理论上讲,假设电容器C没有漏电,其上的电压UC会保持。

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图7-7 50Hz工频交流电源点焊的硬、软规范比较

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图7-8 电容(器)储能电源主电路结构

当电路中的晶闸管VT4触发导通后,电容器C上的电荷就有了放电的回路。如果放电的回路如图7-8所示为一电阻点焊焊接变压器T的一次侧,则电容器C放电电流I2IF1)就会在焊接变压器TW的二次感应出焊接电流。在实用型的电容储能点焊机中,其焊接电流可达很大的数值,如图7-9所示。

电容储能阻焊用电源的波形,是指焊接变压器T的二次感应脉冲电流波形,它是一种峰值很大、但时间很短的脉冲电流,属于硬规范电流。

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图7-9 T的二次感应脉冲电流波形

3.采用不同的电极

1)采用不同直径的电极。薄件(或导电、导热性好的焊件)一侧采用小直径电极,以增大电流密度,减小热损失;而厚件(或导电、导热性差的焊件)一侧则选用大直径电极,如图7-10所示。上、下电极直径的不同使温度场分布趋于合理,减小了熔核的偏移。但是在厚度比比较大的不锈钢或耐热合金零件的点焊中与上述原则相反,只有小直径电极安置在厚件那面方能有效。

2)采用不同材料的电极。由于上、下电极材料的不同,其散热程度不相同。导热性好的材料放于厚件(或导电、导热性差的焊件)那面使其热损失也大,也可调节温度场分布,减小熔核偏移(图7-11)。例如,点焊5A02与3A21板材(λ(5A02)>λ(3A21),δ(5A02)=2mm、δ(3A21)=3mm),可在5A02那面采用导热性差的CrCdCu合金电极,而在3A21那面采用导热性好的T2纯铜电极。结果表明,薄件的焊透率达20%~25%,满足质量要求。

3)使用特殊电极。在电极头部加不锈钢环、黄铜套或采用尖锥状电极头,均可使焊接电流向中间集中,从而使薄件(或导电、导热性好的焊件)析热强度增加,使温度场分布趋于合理。

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图7-10 用电极直径调节熔核

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图7-11 用电极材料调节熔核