常用焊接方法及其工艺一、点焊方法和工艺 1、点焊方法： 点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处 馈电。典型的双面点焊方式如图 11-5 所示。图中a 是最常用的方式，这时工件的两侧均有电极 压痕。图中 b 表示用大焊接面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工件的压痕。常 用于装饰性面板的点焊。图中c 为同时焊接两个或多个点焊的双面点焊，使用一个变压器而将各 电极并联，这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、 电极压力都需相同，才能保证通过各个焊点的电流基本一致。图中 d 为采用多个变压器的双面 多点点焊，这样可以避免c 的不足。单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电，典型的单 面点焊方式如图 11-6 所示，图中a 为单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面 以减小电流密度。图中b 为无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。图中C 有 分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成风流。为了给焊接电流提供低电 阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。图中d 为当两焊点的间距l 很大时，例如在进行骨架构件和 复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥A ， 与电极同时压紧在工件上。在大量生产中，单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压 器供电，各对电极轮流压住工件的型式 （图11-7a）,也可采用各对电极均由单独的变压器供电， 全部电极同时压住工件的型式 （图11-7b）.后一型式具有较多优点，应用也较广泛。其优点有： 各变压器可以安置得离所联电极最近，因而其功率及尺寸能显著减小；各个焊点的工艺参数可以 单独调节；全部焊点可以同时焊接、生产率高；全部电极同时压住工件，可减少变形；多台变压 器同时通电，能保证三相负荷平衡。 2 、点焊工艺参数选择 通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取，首先确定电极的端 面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样， 经检查熔核直径符合要求后，再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。最常用的检验试样的方法是撕开 法，优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时 不能撕出圆孔和凸台，但可通过剪切的断口判断熔核的直径。必要时，还需进行低倍测量、拉抻 试验和 X 光检验，以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。以试样选择工艺参数时，要 充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响，以及装配间隙方面的差异，并加以调整。 3 、不等厚度和不同材料的点焊当进行不等厚度或不同材料点焊时，熔核将不对称于 其交界面，而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移，偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的 工件焊透率减小，焊点强度降低。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等 时，厚件一边电阻大、交界面离电极远，故产热多而散热少，致使熔核偏向厚件；材料不同时， 导电、导热性差的材料产热易而散热难，故熔核也偏向这种材料 （见图 11-8）调整熔核偏移的 原则是：增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。常用的方法有：（1）采用强 条件 使工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降低。电容储能焊机采用大电流 和短的通电时间就能焊接厚度比很大的工件就是明显的例证。（2）采用不同接触表面直径的电 极在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径，以增加这一侧的电流密度、并减少电极散 热的影响。 （3）采用不同的电极材料 薄板或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合 金，以减少这一侧的热损失。 （4 ）采用工艺垫片 在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片（厚度为 0.2-0.3mm），以减少这一侧的散热。 4 、点焊接头的设计点焊通常采用搭接接头和折边接头（图 11-9）接头可以由两个或 两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。在设计点焊结构时，必须考虑电极的可达性，即电极必 须能方便地抵达工件的焊接部位。同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度 诸因素。 边距的最小值取决于被焊金属的种类，厚度和焊接条件。对于屈服强度高的金属、薄 件或采用强条件时可取较小值。 搭接量是边距的两倍，推荐的最小搭接量见表11-2。表11-2 接头的最小搭接量（mm)3 最薄板件厚度 单排焊点 双排焊点 结构钢 不锈钢及 高温合金 轻合金 结构钢 不锈钢及 高温合金 轻合金 0.50.81.01.21.52.02.53.03.54.0 022 0 62830 64042 43840 64850 点距即相邻两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率，表面清洁度，以及 熔核的直径有关。表 11-3 为推荐的最小点距。表11-3 焊点的最小点距（mm)3 最薄板件厚度 点距 结构钢 不锈钢及高温合金 轻合金 0.5 0.81.01.21.52.02.53.03.54.0 10 224 8 022 15 535 规定点距最小值主要是考虑分流影响，采用强条件和大的电极压力时，点距可以适当 减小。采用热膨胀监控或能够顺序改变各点电流的控制器时，以及能有效地补偿分流影响的其他 装置时，点距可以不受限制。 装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的焊接 压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙 还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，通 常为0.1-2mm 。 单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积，为了保证接头强度，除熔核直径 外，焊透率和压痕深度也应符合要求，焊透率的表达式为：η=h/δ-c×100% （参见图 11-10）。 两板上的焊透率只允许介于 20-80%之间。镁合金的最大焊透率只允许至 60% 。而钛合金则允 许至90% 。焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕 深度不应超过板件厚度的15%，如果两工件厚度比大于2:1，或在不易接近的部位施焊，以及在 工件一侧使用平头电极时，压痕深度可增大到20-25%。图11-10 示低倍磨片上的熔核尺寸。 点焊接头受垂直面板方向的拉伸载荷时的强度，为正拉强度。由于在熔核周围两板间 形成的尖角可引起应力集中，而使熔核的实际强度降低，因而点焊接头一般不这样加载。通常以 正拉强度和抗剪强度之比作为判断接头延性的指标，此比值越大，则接头的延性越好。 多个焊点形成的接头强度还取决于点距和焊点分布。点距小时接头会因为分流而影响 其强度，大的点距又会限制可安排的焊点数量。因此，必须兼顾点距和焊点数量，才能获得最大 的接头强度，多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。常用金属的点焊 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（见表 1）。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。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 镀锌钢板点焊的焊 接条件镀层种类 电镀锌 热浸镀锌镀层厚(um) 2-3 2-3 2-3 10-15 15-20 20-25 焊接条件 级别 板厚 （mm) 0.8 1.2 1.6 0.8 1.2 1.6 电极压力（KN) AB 2.72.0 3.32.5 4.53.2 2.71.7 3.72.5 4.53.5 焊接时间 （周）AB 810 1012 1215 810 1012 1215 电流 （KA) AB 10.08.5 11.510.5 14.512.0 10.09.9 12.511.0 15.012.0 抗剪强度 AB 4.64.4 6.76.5 11.510.5 5.04.8 9.08.7 1312 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：低碳钢点焊的焊接条件 板厚 电极 最小点距 最小搭接距 最佳条件（A 类） 中等条件（B 类） 最大 d 最小 D 电极压力 焊接时间 焊接电流 熔核直径 抗剪 强度±14% 电极压力 焊接时间 焊接电流 熔核直径 抗剪强度±17% 电极压力 焊接时间 焊接电流 熔核直径 抗剪强度±20% （mm) (mm) (mm) (KN) (周） （KA) (mm) (KN) （KN) (周） （KA) (mm) （KN) (KN) (周） （KA) (mm) (KN) 0.40.50.60.81.01.21.61.82.02.33.2 3.24.84.84.86.46.46.48.08.08.09.5 6161616 54050 7182022 1.151.351.501.902.252.703.604.104.705.808.20 27 5.26.06.67.88.89.811.512.513.315.017.4 4.04.34.75.35.86.26.97.47.98.610.3 1.82.43.04.46.17.810.613.014.518.531.0 0.750.901.001.251.501.752.402.753.003.705.00 03750 4.55.05.56.57.27.79.19.710.311.312.9 3.64.04.34.85.45.86.77.17.68.49.9 1.62.12.84.05.46.810.011.813.717.728.5 0.400.450.500.600.750.851.151.301.501.802.60 8536488 3.54.04.35.05.66.17.07.58.08.610.0 3.33.64.04.65.35.56.36.77.17.99.4 1.251.752.253.555.36.59.2511.0013.0516.8526.60 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） 1.01.52.02.5 5-5.56-6.56.5-77-7.5 1-1.81.8-2.52-2.82.2-3.2 22--40 板厚（mm) 焊接电流（KA) 间隔时间（周） 回火时间（周） 回火电流（KA) 1.01.52.02.5 5-6.56-7.26.5-87-9 25--35 60--90 2.5-4.53-53.5-64-7 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) 0.60.81.01.21.42.0 0 1.82.02.53.24.05.5 8.79.510.512.013.014.0 1.92.54.26.08.013.0 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) 0.30.50.81.01.21.52.02.53.0 3.04.05.05.06.05.5-6.57.07.5-8.09-10 0.8-1.21.5-2.02.4-3.63.6-4.24.0-4.55.0-5.67.5-8.58.5-1010-12 2-33-45-76-87-99--17 3-43.5-4.55-6.55.8-6.56.0-7.06.5-8.08-108-1111-13 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 1.01.52.02.53.0 75 2.0-2.5 2.5-3.63.5-4.04.5-5.06.0-6.58 2 2355-76-9 25-28 29--5557-60 - 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 0.81.01.31.61.82.02.32.53.0 75 0 2.3-3.1 3.2-3.53.6-4.04.0-4.25.0-5.96.8-7.37.0-9.08.0-108.0-1111-12 1 222335578 19-26 26---7580-8590-94 3.0-3.2 5.0-8.08.0-9.010-10.513.5-1415-1619-19.-32 0.5 0.50 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+3.21.2+1.21.6+1.6+2.3+3.22.3+2.3+3.23.2+3.2 3 333444.54.55610 3 3333333333 6 16 23 63143 1.5 2.32.9--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 0.60.81.0 0.6 0.81.01.2 5 6811 8 99.510 1 1.223 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。 缝焊方法及工艺介绍 缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对 运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。 缝焊广泛应用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱，以及喷气发动机、火箭、 导弹中密封容器的薄板焊接。缝焊电极 缝焊用的电极是圆形的滚盘，滚盘的直径一般为 50-600mm ，常用的直径为 180-250mm。滚盘厚度为10-20mm。接触表面形状有圆柱面和球面两种，个别情况下采用圆锥 面（如图12-1）。圆柱面滚盘除双侧倒角的形式外，还可以做成单测倒角的形式，以适应折边接 头的缝焊。接触表面宽度ω视工件厚度不同为3-10mm，球面半径R 为25-200mm。圆柱面滚 盘广泛用于焊接各种钢和高温合金，球面滚盘因易于散热、压痕过渡均匀，常用于轻合金的焊接。 滚盘通常采用外部冷却方式。焊接有色金属和不锈钢时，用清洁的自来水即可，焊接 一般钢时，为防止生锈，常用含5%硼砂的水溶液冷却。滚盘有时也采用内部循环水冷却，特别 是焊接铝合金的焊机，但其构造要复杂得多。缝焊方法 按滚盘转动与馈电方式分，缝焊可分为连续缝焊、断续缝焊和步进缝焊。 连续缝焊时，滚盘连续转动，电流不断通过工件。这种方法易使工件表面过热，电极 磨损严重，因而很少使用。但在高速缝焊时（4-15m/min ）50Hz 交流电的每半周将形成一个焊 点，交流电过零时相当于休止时间，这又近似于下述的断续缝焊，因而在制缸、制桶工业中获得 应用。 断续缝焊时，滚盘连续转动，电流断续通过工件，形成的焊缝由彼此搭迭的熔核组成。 由于电流断续通过，在休止时间内，滚盘和工件得以冷却，因而可以提高滚盘寿命、减小热影响 区宽度和工件变形，获得较优的焊接质量。这种方法已被广泛应用于 1.5mm 以下的各种钢、高 温合金和钛合金的缝焊。断续缝焊时，由于滚盘不断离开焊接区，熔核在压力减小的情况下结晶， 因此很容易产生表面过热、缩孔和裂纹 （如在焊接高温合金时）。尽管在焊点搭叠量超过熔核长 度 50%时，后一点的熔化金属可以填充前一点的缩孔，但最后一点的缩孔是难以避免的。不过 目前国内研制的微机控制箱，能够在焊缝收尾部分逐点减少焊接电流，从而解决了这一难题。 步进缝焊时，滚盘断续转动，电流在工件不动时通过工件，由于金属的熔化和结晶均 在滚盘不动时进行，改善了散热和压固条件，因而可以更有效地提高焊接质量，延长滚盘寿命。 这种方法多于铝、镁合金的缝焊。用于缝焊高温合金，也能有效地提高焊接质量，但因国内这种 类型的交流焊机很少，因而未获应用。当焊接硬铝。以及厚度为4+4mm 以上的各种金属时，必 须采用步进缝焊，以便形成每一个焊点时都能像点焊一样施加锻压力，或同时采用暖冷脉冲。但 后一种情况很少使用。 按接头型式分，缝焊可分为搭接缝焊、压平缝焊、垫箔对接缝焊、铜线电极缝焊等。 搭接缝焊同点焊一样，搭接接头可用一对滚盘或用一个滚盘和一根芯轴电极进行缝焊。 接头的最小搭接量与点焊相同。 搭接缝焊除常用的双面缝焊外，还有单面单缝缝焊、单面双缝缝焊和小直径圆周缝焊 等。小直径圆周缝焊可采用 1、偏离加压轴线、横向缝焊机上附加一定位装置；3、 采用环形电极，电极的工件表面呈锥形，锥尖必须落在小直径圆周焊缝中心，以消除电极在工件 上的滑移。 压平缝焊时的搭接量比一般缝焊时要小得多，约为板厚的 1-1.5 倍，焊接时同时压平 接头，焊后的接头厚度为板厚的1.2-1.5 倍。通常采用圆柱形面的滚盘，其宽度应全部覆盖接头 的搭接部分。焊接时要使用较大的焊接压力和连续的电流。为了获得稳定的焊接质量，必须精确 地控制搭接量。通常要将工件牢固夹紧或用定位焊预先固定。这种方法可以获得具有良好外观的 焊缝，常用于低碳钢和不锈钢制成的食品容器和冷冻机衬套等产品的焊接。 垫箔对接缝焊是解决厚板缝焊的一种方法。因为当板厚达 3mm 时，若采用常规搭接 缝焊，就必须用很慢的焊接速度，较大的焊接电流和电极压力，这会引起工件表面过热和电极粘 附，使焊接困难。若用垫箔缝焊，就可以克服这些困难。垫箔对接缝焊简单介绍：先将面板件边 缘对接，并在接头通过滚盘时，不断地将两条箔带铺垫于滚盘和板件之间。箔带的厚度为 0.2-0.3mm，宽度为4-6mm. 由于箔带增加了焊接区的电阻，并使散热困难，因而有利于熔核的 形成。这种方法的优点是：接头有较平缓的加强高；良好的外观；不管板厚如何箔带的厚度均相 同；不易产生飞溅，因而对应于一定电流的电极压力均应相同；不易产生飞溅，因而对应于一定 电流的电极压力均可减小一半；焊接区变形小。其缺点是：对接精度要求高；焊接时必须准备地 将箔带铺垫于滚盘与工件间，增加了自动化的困难。 铜线电极缝焊是解决镀层钢板缝焊时，镀层粘着滚盘的有效方法。焊接时，将圆铜线 不断地送到滚盘与板件之间。铜线呈卷状连续输送，经过滚盘后又连续绕在另一绕线盘上。镀层 仅粘附铜线上，而不会污染滚盘。虽然铜线用过后要报废。但镀层钢板、特别是镀锡钢板，还没 有别的缝焊方法可以代替它。由于报废铜线的售价与铜线相差不多，所以焊接成本并不高。这种 方法主要用于制造食品罐。 我国最近生产的 FHGX-1 型罐身电阻焊自动线，是这一方法的最新发展。铜线在送至 滚盘前先扎成扁平线。搭接接头和压平缝焊一样（如图 12-7b）。铜线用完后又自动切成短段回 收。这种方法的焊接速度非常高，板厚0.2mm 时，焊速可达15m/min。自动线包括板件的送进、 成形、焊接、焊缝的涂漆和烘干。缝焊工艺 一、工艺参数对缝焊质量的影响 缝焊接头的形成本质上与点焊相同，因而影响焊接质量的诸因数也是类似的。主要有 焊接电流、电极压力、焊接时间、休止时间、焊接速度和滚盘直径等。 1 、焊接电流 缝焊形成熔核所需的热量来源与点焊相同，都是利用电流通过焊接区电阻产生的热量。 在其他条件给定的情况下，焊接电流的大小决定了熔核的焊透率和重叠量。在焊接低碳钢时，熔 核平均焊透率为钢板厚度的30-70%，以45-50%为最佳。为了获得气密缝焊熔核重叠量应不小 于15-20%。 当焊接电流超过某一定值时，继续增大电流只能增大熔核的焊透率和重迭量而不会提 高接头强度，这是不经济的。如果电流过大，还会产生压痕过深和焊接烧穿等缺陷。 焊缝时由于熔核互相重叠而引起较大分流，因此，焊接电流通常比点焊时增大 15-40%。 2、电极压力 缝焊时电极压力对熔核尺寸的影响与点焊一致。电极压力过高会使压痕过深，同时会 加速滚盘的变形和损耗。压力不足则易产生缩孔，并会因接触电阻过大易使滚盘烧损而缩短其使 用寿命。 3 、焊接时间和休止时间 缝焊时，主要通过焊接时间控制熔核尺寸，通过冷却时间控制重叠量。在较低的焊接 速度时，焊接与休止时间之比为1.25:1-2:1，可获得满意结果。当焊接速度增加时，焊点间距增 加，此时要获得重叠量相同的焊缝，就必须增大比例。为此，在较高焊接速度时，焊接与休止时 间之比为3:1 或更高。 4、焊接速度 焊接速度与被焊金属、板件厚度、以及对焊缝强度和质量的要求等有关。通常在焊接 不锈钢、高温合金和有色金属时，为了避免飞溅和获得致密性高的焊缝，必须采用较低的焊接速 度。有时还采用步进缝焊，使熔核形成的全过程均在滚盘停止的情况下进行。这种缝焊的焊接速 度要比常用的断续缝焊低得多。 焊接速度决定了滚盘与板件的接触面积、以及滚盘与加热部位的接触时间，因而影响 了接头的加热和散热。当焊接速度增大时，为了获得足够的热量，必须增大焊接电流。过大的焊 接速度会引起板件表面烧损和电极粘附，因而即使采用外部水冷却，焊接速度也要受到限制。 二、缝焊工艺参数的选择 与点焊相似，主要是根据被焊金属的性能、厚度、质量要求和设备条件来选择的。通 常可参考已有的推荐数据初步确定，在通过工艺试验加以修正。 滚盘尺寸的选择与点焊电极尺寸的选择原则一致。为减小搭边尺寸，减轻结构重量， 提高热量效率，减小焊机功率，近年来多采用接触面宽度为3-5mm 的窄边滚盘。 滚盘的直径和板件的曲率半径均影响滚盘与板件的接触面积，从而影响电流场的的分 布与散热，并导致熔核位置的偏移。当焊盘直径不同而板件厚度相同时。熔核将偏向小直径滚盘 一边。滚盘直径和板件厚度均相同，而板件呈弯曲形状时，则熔核偏向板件凸向电极的一边。 不同厚度或不同材料缝焊时，熔核偏移的方向和纠正熔核偏移的方法也类似于点焊， 可采用不同的滚盘直径和宽度，不同的滚盘材料，以及在滚盘与板件间加垫片等。 在不同厚度板件缝焊时，由于经过已焊好的焊缝区有显著的分流，可以减小熔核向厚 件的偏移。但在厚度差较大时，薄件的焊透率仍然是不足的，必须采用上述纠正熔核偏移的措施。 例如在薄件一边采用导电性较低的铜合金做滚盘，并将其宽度和直径也做得小一些。 缝焊接头的设计 缝焊的接头型式、搭边宽度与点焊类似（压平缝焊与垫箔对接缝焊的 接头例外）。 滚盘不象点焊电极那样可以做成特殊形状，因此设计缝焊结构时，必须注意滚盘的可 达性。 当焊接小曲率半径工件时，由于内侧滚盘半径的减小受到一定限制，必然会造成熔核 向外测偏移，甚至使外侧板件未焊透。为此应避免设计曲率半径过小的工件。如果在一个工件上 既有平直部分，又有曲率半径很小的部分，如摩托车油箱那样。为了防止小曲率半径处的焊接未 焊透，可以在焊到此部位时，增大焊接电流。这在微机控制的焊机上尤其容易实现。 常用金属的缝焊 一、低碳钢的缝焊 低碳钢是焊接性最好的缝焊材料。低碳钢搭接缝焊根据使用目的和用途可采用高速、 中速和低速三种方案。下表为低碳钢搭接缝焊的焊接条件。手动移动工件时，对便于对准预定的 焊缝位置，多采用中速。自动焊接时，如焊机的容量足够，可以采用高速或更高的速度。如焊机 容量不够，不降低速度就不能保证足够大的熔宽和熔深时，就只能采用低速。低碳钢缝焊的焊接 条件板厚 （mm） 滚盘尺寸（mm） 电极压力（KN） 最小搭接量 （mm） 高速焊接 中速焊接 低速焊 接 最小b 标准b 最大B 最小 标准 最小b 标准b 焊接时间（周）休止时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min ）焊接时间（周） 休止时间 （周）焊接电流 （KA） 焊接速度（cm/min ）焊接时间（周）休止时间（周）焊接电流（KA）焊接速度（cm/min ） 0.40.60.81.01.21.62.02.33.2 3.74.24.75.15.46.06.67.08.0 5.35.96.57.17.78.810.011.013.6 720 2.02.22.52.83.03.64.14.55.7 2.22.83.34.04.76.07.28.010 920 222223344 111221122 12.013.515.518.019.021.022.023.027.5 0 2233455711 222334567 9.511.513.014.516.018.019.020.022.0 0 332234666 334444666 8.510.011.513.014.015.516.517.020.0 0707060 下面两表为连续通电的低碳钢压平缝焊和垫箔缝焊的焊接条件。低碳钢缝焊的焊接条 件板厚 （mm） 搭接量(mm ） 电极压力（KN） 焊接电流 （KN） 焊接速度 （cm/min ） 0.81.22.0 1.21.82.5 4711 131619 320200140 低碳钢垫箔缝焊的焊接条件板厚 （mm） 电极压力（KN） 焊接电流 （KA） 焊接速 度 （cm/min ） 0.81.01.21.62.33.24.5 2.52.53.03.23.53.94.5 11.011.012.012.512.012.514.0 7050 二、淬火合金钢的缝焊 可淬硬合金钢缝焊时，为消除淬火组织，也需要采用焊后回火的双脉冲加热方式。在 焊接和回火时，工件应停止移动，即应在步进缝焊焊机上进行。如果缺少这种设备，只能在断续 缝焊机上进行时，建议采用焊接时间较长，弱条件。下表是焊接地合金钢采用这种条件的推荐值。 低合金钢缝焊的焊接条件板厚（mm） 滚盘宽度（mm） 电极压力（KN） 时间（周） 焊接电流（KA）焊接速度（cm/min ） 焊接 休止 0.81.01.21.52.02.5 5-67-87-87-98-99-11 2.5-3.03.0-3.53.5-4.04.0-5.05.5-6.06.5-8.0 6-77-88-99-1010-1212-15 3-55-77-98-1010-1313-15 6--1717-2020-24 60--6050-6050-60 注：滚盘直径为150-200mm 镀层钢板的缝焊 1、 镀锌钢板的缝焊 镀锌钢板缝焊时，应注意防止产生裂纹，破坏焊缝的气密性。裂纹产生的原因是残留 在熔核内和扩散到热影响区的锌使接头脆化，手盈受应力作用而引起的。防止裂纹的方法是正确 选择工艺参数。试验证明，焊透率越小 （10-26%），裂纹缺陷就越小。缝焊速度高时，散热条件 差、表面过热、熔深大，则易产生裂纹。一般在保证熔核直径和接头强度的条件下，应尽量选用 小电流、低焊速和强烈的外部水冷。 滚盘易采用花钢轮传动，以便随时修整滚盘尺寸并清理其表面。下表为镀锌钢板缝焊 的焊接条件。各种镀锌钢板缝焊的焊接条件镀层种类及厚度 板厚（mm） 滚盘宽度（mm） 电极压力（KN） 时间（周） 焊接电流（KA） 焊接 速度（cm/min ） 焊接 休止 热镀锌钢板（15-20um） 0.60.81.01.21.6 4.55.05.05.56.5 3.74.04.34.55.0 33344 22221 1617181921 电镀锌钢板（2-3um） 0.60.81.01.21.6 4.55.05.05.56.5 3.53.74.04.34.5 33344 22221 1516171819 磷酸钙处理防锈钢板 0.60.81.01.21.6 4.55.05.05.56.5 3.74.04.55.05.5 33344 22221 1415161718 2. 镀铝钢板的缝焊 第一类镀锌钢板缝焊的焊接条件见下表：镀铝钢板缝焊的焊接条件板厚（mm） 滚盘 宽度（mm） 电极压力（KN） 时间（周） 焊接电流（KA） 焊接速度（cm/min ） 焊接 休止 0.9 1.21.6 4.8 5.56.5 3.8 5.06.0 2 23 2 22 20 2325 220 150130 对于第二类镀铝钢板，也和点焊一样，必须将电流增大 15-20%。由于粘附现象比镀 锌钢板还严重，因此必须经常修整滚盘。 3.镀铝钢板的缝焊 镀铝钢板对汽油有耐蚀性，故常用作汽车油箱。镀铅钢板的缝焊与镀锌钢板一样，主 要也是裂纹问题，其工艺参数可参考下表：镀铅钢板缝焊的焊接条件板厚（mm） 滚盘宽度（mm） 电极压力（KN） 时间（周） 焊接电流（KA）焊接速度（cm/min ） 焊接 休止 0.8 7 3.6-4.5 3 5 2 2 17 18 150 250 1.0 7 4.2-5.2 2 5 1 1 17.5 18.5 150 250 1.2 7 4.5-5.5 2 4 1 1 18 19 150 250 四、不锈钢和高温合金的缝焊 不锈钢缝焊困难较少，通常在交流焊接上进行。下表是不锈钢缝焊的焊接条件：不锈 钢（1cr18Ni9Ti）缝焊的焊接条件（HB/Z78-84）板厚（mm） 滚盘厚度（mm） 电极压力（KN） 时间（周） 焊接电流（KA) 焊接速度（KA） 焊 接 休止 0.3 0.50.81.01.21.52.0 3-3.5 4.5-5.55.0-6.05.5-6.56.5-7.57.0-8.07.5-8.5 2.5-3.0 3.4-3.84.0-5.05.0-6.05.5-6.26.0-7.27.0-8.0 1-2 1-32-54-54-65-77-8 1-2 2-33-43-43-55-76-9 4.5-5.5 6.0-7.07.0-8.08.0-9.08.5-109.0-1210-13 100-150 80-1-6040-6040-50 高温合金缝焊时，由于电阻率高和缝焊的重复加热，更容易产生结晶偏析和过热组织， 甚至使工件表面挤出毛刺，为此应采用很慢的焊接速度、较长的休止时间以利于散热。下表为高 温合金缝焊的焊接条件：高温合金（GH33、GH35、GH39、GH44 ）缝焊的焊接条件板厚（mm） 电极压力（KN） 时间（周） 焊接电流（KN） 焊接速度（cm/min ） 焊接 休止 0.30.50.81.01.21.52.02.53.0 4-75-8.56---17 3-54-65-87-98--1918-23 2-44-78---39 5-65.5-76-8.56.5-9.57-108-11.59.5-13.511-1512-16 60---3515-3015-25 五、有色金属的缝焊 1、铝合金 的缝焊 铝合金缝焊时，由于电导率高、分流严重，焊接电流要比点焊时提高 15-50%，电极 压力提高 10%。又因大功率单相交流缝焊机会产生严重影响电网三相负荷的均衡性，因此国内 铝合金缝焊均采用三相供电的直流脉冲或次级整流步进焊机。下表是在 FJ-400 型直流脉冲缝焊 机上焊接铝合金的焊接条件：铝合金缝焊的焊接条件板厚（mm） 滚盘球面半径（mm）步距（点距）LF21、LF3、LF6 LY12CZ、LC4CS 电极压力（KN） 焊接时间（周） 焊接电流（KA） 每分钟点数 电极压力（KN） 焊接时间（KA） 焊接电流（KA） 每 分钟点数 1.01.52.03.03.5 2.52.53.84.24.2 3.54.25.57.0- 3568- 49.649.651.460.0- -150100-12060-80- 5.58.59.01010 46678 484851.451.451.4 -12080-10060-8060-80 为了加强散热，铝合金缝焊应尽量采用球形端面滚盘，并必须用外部水冷。 2、铜和 铜合金的缝焊 铜和铜合金由于电导率和热导率高，几乎不能采用缝焊。对于电导率低的铜合金，如 磷青铜、硅青铜和铝青铜等可以缝焊，但需要采用比低碳钢高的电流和较低的电极压力。 3 、钛及其合金的缝焊 钛及其合金缝焊时没有太大的困难，其焊接条件与不锈钢大致 相同，但电极压力要低一些。 凸焊工艺与方法 凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。凸焊的种类很多，除板件凸焊外，还 有螺帽、螺钉类零件的凸焊、线材交叉凸焊、管子凸焊和板材T 型凸焊等。 板件凸焊最适宜的厚度为0.5-4mm 。焊接更薄的板件时，凸点设计要求严格，需要随 动性极好的焊机，因此厚度小于0.25mm 的板件更易于采用点焊。 凸焊

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