【正文】 組 I=19KA t=90ms F=（c）7組I=21KA t=120ms F= 圖35 焊核形貌圖 為了研究電極壓力對點(diǎn)焊接頭性能的影響，根據(jù)（4）（5）組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整焊接參數(shù)分別進(jìn)行（6）（7）組試驗(yàn)，結(jié)果如圖33（a）所示。可見在焊接電流在19KA，焊接時(shí)間在90ms到120ms的范圍內(nèi)，點(diǎn)焊接頭的強(qiáng)度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，表現(xiàn)出良好的綜合性能，其中點(diǎn)焊接頭的剪切失效形式都是沿著焊核圓周邊撕開，在上下板都留下了尺寸相近的兩個(gè)圓孔，如圖35中a所示?？梢钥闯鲭S著電流的增大，熔核尺寸不是逐漸下降?？梢钥闯龊负藦?qiáng)度和焊核尺寸并沒有隨著焊接時(shí)間的延長而又所提高，相反接頭的強(qiáng)度和尺寸都有一些下降，沒有（2）組參數(shù)得到的效果好，但是仍然要高于標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢钥闯龊负藦?qiáng)度和焊核尺寸并沒有隨焊接時(shí)間的延長而有所提高，相反接頭的強(qiáng)度和尺寸都有一些下降，沒有（2）組參數(shù)得到的效果好，但是仍然要高于標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢姾负艘延辛顺浞值拈L大，形狀近似橢圓，比較飽滿，且接頭的強(qiáng)度也隨之有了很大的提高，..KN，遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求。因此在焊接電流和焊接壓力不變的情況下，延長通電時(shí)間到90s，即表32中的（3）組參數(shù)。已研究表明點(diǎn)焊接頭的強(qiáng)度與焊核的尺寸有直接的關(guān)系。其形貌如圖的35a所示。 表33各種參數(shù)下的點(diǎn)焊焊接接頭性能序號焊核直徑mm剪切強(qiáng)度KN正拉強(qiáng)度KN疲勞循環(huán)次數(shù)疲勞失效形式13479沿接觸面撕裂21592114沿接觸面撕裂36707沿接觸面撕裂43040沿接觸面撕裂56700沿接觸面撕裂6283550沿大于焊核直徑圓周撕裂7634132沿大于焊核直徑圓周撕裂 （a） （b） 圖34 焊點(diǎn)接頭力學(xué)性能 首先焊接電流在19KA，通電時(shí)間60s，如表41中（1）焊接參數(shù)所示。對于本試驗(yàn)用的直流脈沖點(diǎn)焊，主要的規(guī)范參數(shù)有：焊接電流、焊接時(shí)間、電極壓力等。 ．加壓方式 試驗(yàn)電極的加壓波形及其焊接波形如下圖32所示，由于是對薄板焊接，在進(jìn)行點(diǎn)焊焊接后，施加合適的后鍛壓力就可以減少氣孔，縮松和裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生，因而在焊接的電流波形中沒有同時(shí)采用后熱電流以減緩點(diǎn)焊熔池的冷卻，防止焊接缺陷。合格焊點(diǎn)的標(biāo)志是：在撕開試樣的一片試片上有圓孔，在另一試片上有圓形的凸臺，依據(jù)上述檢驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)便可進(jìn)一步對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能進(jìn)行對比分析。在進(jìn)行某厚度鋁合金板的點(diǎn)焊工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)研究時(shí)，首先通過觀測焊點(diǎn)的形狀、尺寸、有無飛濺、焊點(diǎn)表面壓痕，大致選出用于試驗(yàn)鋁合金板的點(diǎn)焊參數(shù)范圍。d 可以廣泛焊接異種金屬。其優(yōu)點(diǎn)如下： a 三相輸入，功率因素高且節(jié)能b 焊接條件范圍大，焊接無飛濺延長電極使用壽命?？刂破骼抿?qū)動電路給逆變器脈寬驅(qū)動信號和二次恒電流控制在ms范圍之內(nèi)。 試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)采用中頻立式電阻點(diǎn)焊機(jī)（PMP62/220FM）。在Mg2Si固溶于鋁中，使合金有人工時(shí)效硬化功能。其所含的化學(xué)成分見下表31：表 31 6061鋁合金的化學(xué)成分SiFeCuMnMgZnTiAl余量6061鋁合金的主要合金元素是鎂與硅，并形成Mg2Si相。屬AlMgSi系合金，中等強(qiáng)度，具有良好的塑性和優(yōu)良的耐蝕性。因此，焊接電流（I）、電極壓力（P）、焊接時(shí)間（t）、這三大要素規(guī)范的合理選擇，是點(diǎn)焊質(zhì)量的關(guān)鍵所在。 表12 鋁合金電阻點(diǎn)焊的焊接參數(shù)板厚（mm）電極球面半徑/mm電極壓力/kN焊接時(shí)間/周焊接電流/A鍛壓壓力/kN75～225～28 100～229～32 150～335～40 200～ 545～50 200～ 5～749～55 2008 6～957～60 22 本章小結(jié)本章通過分析電阻點(diǎn)焊原理和鋁合金的特性，得出鋁合金點(diǎn)焊工藝特點(diǎn),鋁合金的焊接性較差，焊接時(shí)必須采取嚴(yán)格的措施以保證焊點(diǎn)質(zhì)量；此外，了解到影響電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的焊接工藝因素是焊接電流（I）、電極壓力（P）、焊接時(shí)間（t）及電極端面尺寸。當(dāng)電極材料、端面形狀和尺寸選定后，焊接規(guī)范的選擇主要是考慮焊接電流（I）、電極壓力（P）、焊接時(shí)間（t）這三個(gè)參數(shù)，是形成點(diǎn)焊接頭質(zhì)量的三大要素。（4）電極頭端面尺寸電極頭端面尺寸過大時(shí)，會造成焊接區(qū)電流密度減小且通過電極的散熱效果增強(qiáng)，均使焊接區(qū)加熱程度減弱，熔核尺寸減小，電極端面尺寸過小時(shí)不會影響焊件表面質(zhì)量，也會因過熱而降低電極壽命。（3）電極壓力點(diǎn)焊時(shí)電極壓力過大或過小都會使焊點(diǎn)承載能力降低和分散性變大。表11 鋁及鋁合金單相交流點(diǎn)焊的焊接參數(shù)板厚/mm電極直徑/mm球面電極直徑/mm電極壓力/kN焊接電流/kA焊接通電時(shí)間/s熔核直徑/mm+16751517+16751620+161002025+161002226+161002430+161502732+222003642+222003846+222005660（2）焊接時(shí)間焊接時(shí)間對接頭性能的影響與焊接電流類似。以下是點(diǎn)焊的主要的焊接工藝參數(shù)：（1）焊接電流焊接電流是重要的點(diǎn)焊參數(shù)，調(diào)節(jié)焊接電流對接頭性能有著顯著的影響，焊接電流過小，使熱源強(qiáng)度不足而不能形成熔核或熔核尺寸過小，焊點(diǎn)拉剪載荷較低且很不穩(wěn)定，焊接電流過大，使加熱過于強(qiáng)烈，引起金屬過熱、噴濺、焊點(diǎn)表面壓痕過深等缺陷，也使接頭性能下降。點(diǎn)焊主要規(guī)范參數(shù)有：焊接電流、焊接時(shí)間、電極壓力和電極端面尺寸。實(shí)際生產(chǎn)中還經(jīng)常采用比焊接壓力大的預(yù)壓力和頂鍛壓力的兩極加壓方法，以控制點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度的波動和防止焊核內(nèi)部產(chǎn)生缺陷。波谷電流通常為衰減電流，硬鋁系的加熱處理強(qiáng)化合金采用這種緩冷的方法。點(diǎn)焊鋁合金時(shí)，采用大電流，短時(shí)間通電和施加高壓的焊接規(guī)范，但為了進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量，還可以采用附加調(diào)節(jié)波峰和波谷的電流波形。對于2A17A05A06鋁合金，R不得超過120uΩ，剛清理后的R一般為40～50uΩ。方法是使用類似于點(diǎn)焊機(jī)的專用裝置。為了確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，目前國內(nèi)各工廠多在化學(xué)清理后，在焊前再用鋼絲刷清理工件搭接的內(nèi)表面。如用0—00號砂布，或用電動或風(fēng)動的鋼絲刷等。這樣清理之后的工件，可以在焊前保持72h。鈍化處理后便不會在去除氧化膜的同時(shí)，造成工件表面的過分腐蝕。為了減慢新膜的成長速度和填充新膜孔隙，在腐蝕的同時(shí)進(jìn)行鈍化處理。因此，清理后的表面在焊前允許保持的時(shí)間是有嚴(yán)格限制的。簡介如下：鋁及其合金對表面清理韻要求十分嚴(yán)格，由于鋁對氧的化學(xué)親合力極強(qiáng)。常用的機(jī)械清理方法有噴砂、噴丸、拋光以及用砂布或鋼絲刷等。 焊前的工件清理 無論是點(diǎn)焊、縫焊或凸焊，在焊前必須進(jìn)行工件表面清理，以保證接頭質(zhì)量穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)高的生產(chǎn)率和高的焊接質(zhì)量相容性的要求，提高鋁合金的焊接技術(shù)。為控制和改善鋁合金的組織與性能．研究者常常定量加入不同合金元素。因此，微量合金元素對純鋁焊接過程中金相組織、缺陷產(chǎn)生、力學(xué)性能等方面的影響，對于保證其焊接質(zhì)量具有重要的意義。尤其是工業(yè)純鋁和高純鋁，以其優(yōu)異的抗腐蝕性能，在工業(yè)中有著特殊的用途。 基于上述原因，點(diǎn)焊鋁合金應(yīng)選用具有下列特性的焊機(jī)： 1）能在短時(shí)間內(nèi)提供大電流； 2）電流波形最好有緩升緩降的特點(diǎn)； 3）能精確控制工藝參數(shù)，且不受電網(wǎng)電壓波動影響； 4）能提供價(jià)形和馬鞍形電極壓力； 5）機(jī)頭的慣性和摩擦力小，電極隨動性好—[11]。 （3）表面易生成氧化膜，焊前必須嚴(yán)格清理，否則極易引起飛濺和熔核成形不良（撕開檢查時(shí)，熔核形狀不規(guī)則，凸臺和孔不呈圓形），使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低。在彎電極難以承受大的定鍛壓力時(shí)，也可以采用在焊接脈沖之后加緩冷脈沖的方法避免裂紋。 （2）塑性溫度范圍窄、線膨脹系數(shù)大，必須采用較大的電極壓力，電極隨動性好，才能避免熔核凝固時(shí)，因過大的內(nèi)部拉應(yīng)力而引起的裂紋。鋁合金點(diǎn)焊的焊接性較差，尤其是熱處理強(qiáng)化的鋁合金。 (5)質(zhì)量監(jiān)控難度大：點(diǎn)焊的形核處于封閉狀態(tài)，屬于動態(tài)變化過程。 (4)控制精度高：鋁合金點(diǎn)焊對規(guī)范的敏感性要比鋼大，加熱時(shí)問稍有變動就會造成飛濺、熔核太小及未焊透等缺陷。其匹配關(guān)系可根據(jù)不同的焊接工藝要求而選擇。減少焊接變形，焊接過程中應(yīng)選擇合理的焊接順序，并嚴(yán)格控制焊接規(guī)范以及焊縫區(qū)的溫度分布—[17]。 (6) 焊縫強(qiáng)度低：焊接時(shí)由于熱影響區(qū)受熱而發(fā)生軟化，致使強(qiáng)度下降。鋁焊縫中的氣孔主要是高溫鋁水吸入的氫氣，氫則來源于各種潮氣，能溶于液態(tài)鋁，但幾乎不溶于固態(tài)鋁，熔池結(jié)晶時(shí)，液態(tài)鋁中的氫氣會大量析出，形成氣泡，從而出現(xiàn)氣孔。為了達(dá)到高質(zhì)量的焊接接頭，必須采用能量集中，功率大的熱源，必要時(shí)并采取預(yù)熱等措施。防止熱裂紋產(chǎn)生應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式采用不同的焊接接頭形式和合理的焊接規(guī)范以及錘擊焊縫等措施，可防止熱裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)鋁成分中的雜質(zhì)超過規(guī)定范圍時(shí)，在熔池中將形成較多的低熔點(diǎn)共晶。焊接時(shí)氧化更加劇烈，一方面妨礙熔池內(nèi)液體金屬的正常流動，另一方面因此比重大于液體鋁而下沉變成夾渣，損害焊縫金屬耐蝕性，熔核面上若生成氧化膜，則阻隔了工件與焊縫金屬熔融，無法焊接。其熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，ρ=，對內(nèi)部能起保護(hù)作用。 鋁合金電阻點(diǎn)焊的工藝特點(diǎn) 焊接性能分析 和低碳鋼相比，鋁的膨脹系數(shù)，熔化潛熱和熱容量都大 ，熔點(diǎn)為657℃，ρ=，純鋁無同素異構(gòu)變化，不能用熱處理來改變性能，但對雜志很敏感，有少量的鐵或硅就易在晶界上生成復(fù)雜化合物或共晶體，嚴(yán)重影響耐腐蝕性。 點(diǎn)焊的應(yīng)用 點(diǎn)焊廣泛用于汽車駕駛室，金屬車廂腹板，家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接。2）用預(yù)熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止噴濺。為了改善接頭的性能，有時(shí)需要將下列各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)加于基本循環(huán)。電極提起必須在電流全部切斷之后，否則電極工件間將引起電弧，燒傷工件。該時(shí)間內(nèi)電極離開工件，使操作人員得以移動工件準(zhǔn)備焊接下一點(diǎn)。該時(shí)間使熔核在一定壓力下冷卻凝固至具有足夠強(qiáng)度。在該時(shí)間內(nèi)焊接區(qū)被加熱并形成熔核。這一時(shí)間是為了確保在通電之前電極壓緊工件，使焊接區(qū)各接觸面壓力達(dá)到設(shè)定的穩(wěn)態(tài)值。點(diǎn)焊有時(shí)也應(yīng)用于連接厚度達(dá)6mm或更厚的金屬板，但與熔焊的對接接頭相比較，接頭的承載能力低，搭接接頭增加了構(gòu)件的重量和成本，且需要昂貴的特殊焊機(jī)，因而是不經(jīng)濟(jì)的—[8]。首先確定電極的斷面形狀和尺寸；其次初步選定電極壓力和焊接時(shí)間。例如，對熱裂紋傾向較大的材料，可采用附加冷脈沖的點(diǎn)焊工藝，以降低熔核的凝固速度；對調(diào)制材料的焊接，可在兩電極之間做焊后熱處理，以改善因快速加熱，冷卻而產(chǎn)生的脆性淬火組織；在加壓方面，可以采用馬鞍形，階梯型或多次階梯型等電極壓力循環(huán)換，以滿足不同質(zhì)量要求的零件焊接—[12]。以上是焊點(diǎn)的形成的一般過程。 當(dāng)焊件厚度較大（）時(shí)，因熔核周圍金屬殼較厚，常需增加鍛壓力。因此電極壓力必須在斷電后繼續(xù)維持到熔核金屬全部凝固之后才能解除。如果此時(shí)沒有壓力作用，焊點(diǎn)易出現(xiàn)縮孔和裂紋，影響焊點(diǎn)強(qiáng)度。（