【正文】 車身己經(jīng)到了總裝甚至到了客戶手中。因此，為了提高焊接質(zhì)量，需要對熔核形成過程的有關(guān)電參數(shù)進(jìn)行控制，以形成合格焊點，或者在線監(jiān)測和控制與熔核形成有關(guān)的物理參量，以實時監(jiān)測并控制焊接過程，實現(xiàn)在線判定和控制焊點質(zhì)量，這對于保證焊點質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高點焊合格率，達(dá)到降低成本和提高生產(chǎn)效率具有十分重要的實際意義。在本研究中假設(shè)其它條件不變，點焊質(zhì)量僅由于點焊過程的參數(shù)決定。近年來，國內(nèi)外焊接工作者在點焊質(zhì)錄監(jiān)測與控制技術(shù)研究領(lǐng)域進(jìn)行的長期不懈的努力，已經(jīng)取得了一些可喜的成果，有些方法已應(yīng)用于生產(chǎn)。如電流流過工件，.使母材熔化而引起電流、電壓及動態(tài)電阻的變化，與此同時，被焊金屬受熱溫度升高，隨著溫度上升而紅外輻射加強。根據(jù)這些物理量的特性，獲得熔核的信息。(2)信號易于檢測。(4)取出監(jiān)控信息時，不干擾點焊工藝參數(shù)，不影響正常生產(chǎn)。由此可見，在點焊焊接中通過監(jiān)測焊接過程中某一物理量，該物理量能夠反映熔核的的形成情況，從而通過監(jiān)測該物理量可以對焊接過程進(jìn)行實時控制。點焊質(zhì)量控制技術(shù)的內(nèi)容主要包括兩個方面:一是實時穩(wěn)定焊接參數(shù)的控制(恒流、恒壓、電極壓力等)。第二章電阻點焊焊概述電阻點焊是焊件在接頭處接觸面的個別點上被焊接起來。如圖1所示，為最簡單的應(yīng)用點焊的例子。當(dāng)通過足夠大的電流時，在板的接觸處產(chǎn)生大量的電阻熱，將中心最熱區(qū)域的金屬很快加熱至高塑性或熔化狀態(tài)，形成一個透鏡形的液態(tài)熔池。 如果把柱狀電極換成圓盤狀電極，電極緊壓焊件并轉(zhuǎn)動，焊件在圓盤狀電極只間連續(xù)送進(jìn)，再配合脈沖式通電。它主要用于有密封要求或接頭強度要求較高的薄板搭接結(jié)構(gòu)件的焊接，如油箱、水箱等對焊件饋電進(jìn)行電焊時，應(yīng)遵循下列原則:①。常見點焊方法有以下幾種:所有的通用焊機均采用這個方案。2. 單面單當(dāng)零件的一側(cè)電極可達(dá)性很差或零件較大、。在某些場合，如設(shè)計允許，在上板二點之間沖一窄長缺口，可使分流電流大幅下降。由于采用推挽式饋電方式。兩變壓器的通電需按極性進(jìn)行。目前一般采用一組變壓器同時焊二或四點r后者有二組二次回路)。可采用同時加壓同時通電、同時加壓分組通電和分組加壓分組通電三種方案。電阻點焊的焊接循環(huán)主要由由預(yù)壓、焊接、維持和休止四個基本階段組成必要時可增附加程序(圖21) (1) 預(yù)壓階段—電極下降到電流接通階段，確保電極壓緊工件，使工件間有適當(dāng)壓力。不能無限縮短。對厚板或剛度大的沖壓零件，有條件時可在此期間先加大預(yù)壓力，而后再回復(fù)到焊接時的電極力，使接觸電阻恒定而又不太小，以提高熱效率。【這個階段是焊件加熱熔化形成熔核的階段。在此期間焊件焊接區(qū)的溫度分布經(jīng)歷復(fù)雜的變化后趨向穩(wěn)定。隨粉加熱的進(jìn)行熔化區(qū)擴大，而其外圍的塑性殼(在金相試片上呈環(huán)狀故稱塑性環(huán))，平衡時達(dá)到德定狀態(tài)。在此期間可產(chǎn)生下列現(xiàn)象:(l)液態(tài)金屬的攪拌作用。、面的氧化膜攪碎即可。(2)飛濺按產(chǎn)生時期可分為前期和后期兩種。前期飛濺產(chǎn)生的原因大致是:焊件表面清理不佳或接觸面上壓強分布嚴(yán)重不勻，造成局部電流密度過高引起早期熔化，此時因無塑性環(huán)保護(hù)，必發(fā)生飛濺。后期飛濺產(chǎn)生的原因是:熔化核心長度過大，超出電極壓力有效作用范圍，從而沖破塑性環(huán)在徑向造成內(nèi)飛濺，在軸向沖破板表面造成外飛濺。可用縮短通電時間及減小電流的方法來防止。內(nèi)部飛濺的殘跡有可能在運行時脫落，如進(jìn)入管路《如油管).將造成堵塞等嚴(yán)重事故。在隨后的過程中，空間有時能被液態(tài)金屬充坡滿，但亦可能未充坡滿，這種組織形貌在金相試樣上稱為胡須，而未充坡滿的胡須猶如裂紋，是一種危險缺陷?！尽⒗鋮s結(jié)晶。由于熔核體積小，一般在幾周內(nèi)凝固結(jié)束。對厚板、鋁合金和高溫合金等琴件，希望增加頂鍛力來達(dá)到防止縮孔、裂紋。過早將液態(tài)金屬因壓強突然升高使塑性環(huán)被沖破，產(chǎn)生飛濺。亦有利于防止縮孔和裂紋的產(chǎn)生?！?，】為了改善焊接接頭的性能，有時需要將下列各項中的一個或多個加于基本循環(huán):(1)加大預(yù)壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。凸焊時這樣做可以使多個凸點在通電焊接前與平板均勻接觸，以保證各點加熱的一致。(4)用回火或緩冷脈沖消除合金鋼的淬火組織，提高接頭的力學(xué)性能，或在不加大鍛壓力的條件下，防止裂紋和縮孔。1．電阻R及影響R的因素電極間電阻包括工件本身電阻民，兩工件間接觸電阻R，電極與工件間接觸電阻k。(2當(dāng)工件和電極一定時，工件的電阻取決與它的電阻率。電阻率高的金屬其導(dǎo)電性差(如不銹鋼)，電阻率低的金屬其導(dǎo)電性好(如鋁合會)。點焊時，前者可用較小電流(幾千安培)，而后者就必須用很大電流(幾萬安培)。接觸電阻存在的時問是短暫的，一般存在于焊接初期，由兩方面原因形成：(1)工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物質(zhì)層，會使電流遭到較大阻礙。(2)在表面十分潔凈的條件下，由于表面的微觀不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。2．焊接電流的影響從公式(21)可見，電流對產(chǎn)熱的影響是平方關(guān)系，比電阻和時間兩者都大。引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動和交流焊機次級回路阻抗變化。3．焊接時間的影響為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補充。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范，取決于會屬的性能、厚度和所用焊機的功率。4．電極壓力的影響電極壓力對兩電極問總電阻R有明顯的影響，隨著電極壓力的增大，R顯著減小，10但電流增加而使產(chǎn)熱遞增的幅度并不大，解決的辦法是在增大焊接壓力的同時，增大焊接電流。5．電極形狀及材料性能的影響由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因此，電極的形狀和材料對熔核的形成有顯著影響。6．工件表面狀況的影響工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。局部的導(dǎo)通，由于電流密度過大，則會產(chǎn)生飛濺和表面燒損。囚此，徹底清理：L件表面足保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。通常是根據(jù)工件的材料和厚度，參考該種材料的焊接條件表選取，首先確定電極的端面形狀和尺寸。最常用的檢驗試樣的方法是撕開法，優(yōu)質(zhì)焊點的標(biāo)志是：在撕開試樣的一片上有圓孔，另一片上有圓凸臺。必要時，還需進(jìn)行低倍測量、拉抻試驗和X光檢驗，以判定熔透率、抗剪強度和有無縮孔、裂紋等。隨著焊接壓力的增大，在一定范圍內(nèi)，點焊強度稍有增大，基本穩(wěn)定在一定水平，波動很小；但隨電極壓力進(jìn)一步增大時，焊接強度下降較快。過小的電極壓力將導(dǎo)致電阻增大、析熱t(yī)過多且散熱較差，引起前期飛濺。此值與電流值有關(guān)，可參照文獻(xiàn)中廣為推薦的臨界飛濺曲線圖?！?1)點焊質(zhì)量與通電電流的關(guān)系(圖4—7)： 隨著通電電流的升高，焊接質(zhì)量總體上有提高的趨勢。電極最大位移基本隨通電電流的增大而增大，和點焊強度具有較好的一致性，個別情況有位移減小的趨勢，主要是因為出現(xiàn)較大飛濺引起的。【，在目前廣為采用的同期控制點焊機上，通電時間是周(我國一周為ZOms)的整倍數(shù)。(延性比Fa爪)下降?！奎c焊質(zhì)量隨通電時間的變化顯然，在電極壓力和通電電流不變的情況下，電極最大位移和焊接質(zhì)量隨通電時間的增加而增加，焊接質(zhì)量基本上由通電時間來決定。在其它參數(shù)不變時，焊點強度上升，而后因散熱t(yī)的增大而熔核增長速度減緩，禪點強度增加緩、慢，如進(jìn)一步提高電流，則導(dǎo)致產(chǎn)生飛濺，焊點強度反而下降?！繌囊陨戏治鼋Y(jié)果可以看出：(1)點焊強度(抗剪力F)與通電電流和時間相關(guān)性最大，且正相關(guān)；而電極壓力則影響最小，和點焊質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。(3)點焊質(zhì)量與電極最大位移相關(guān)性最大，且正相關(guān)，與通電時J39。(4)從參數(shù)重要性指標(biāo)同樣可以看出，通電時間和電流對點焊質(zhì)量影響較大，而電極壓力影響最小，并且電極最大位移與點焊質(zhì)量有著良好的對應(yīng)關(guān)系，這點和實驗結(jié)果一致。在焊接電流大于某一閾值后，點焊質(zhì)量主要由焊接時間決定；電極位移與焊點強度的確有著良好的對應(yīng)關(guān)系，分析結(jié)果和試驗結(jié)果一致。2)不出現(xiàn)飛濺，同時避免壓坑過深及凸肩等缺陷。以試樣選擇工藝參數(shù)時，要充分考慮試樣和工件在分流、鐵磁性物質(zhì)影響，以及裝配間隙方面的差異，并適當(dāng)加以調(diào)整。2)選定焊鉗型號和電極尺寸，焊鉗的最大電極壓力一般要求達(dá)到300oN()。4)將焊接電流逐漸增大，直到焊點直徑達(dá)到要求。以上參數(shù)調(diào)整過程中，同時注意保證壓坑深度，一般壓坑深度小于板厚的15%~20%，若壓坑過深，則適當(dāng)減小氣壓并視情況調(diào)整電流和焊接時間。焊點工藝設(shè)計在相當(dāng)程度上決定采用的工裝和設(shè)備、焊點質(zhì)量和成本。,特別是使用推挽雙點技術(shù)。(超過三層以上),特別是多層厚板的裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行點焊。它的主要功能有：(1)向工件傳導(dǎo)電流；(2)向工件傳遞壓力；(3)迅速導(dǎo)散焊接區(qū)的熱量。一般應(yīng)選用比期望獲得熔核直徑大20%左右的工作面直徑所需的端部尺寸。因此要求錐臺形電極工作面直徑在工作期間每增大15%左右必須修復(fù)。要得到具有足夠強度的焊點，首先取決于是否根據(jù)焊件狀況(板材厚度、層數(shù)、材質(zhì)、鍍層情況等)制定了合理的焊接規(guī)范。這些因素主要有:a)網(wǎng)路電壓的波動。c)電極端面直徑和性能的的變化(隨著點焊次數(shù)的不斷增加，電極端面直徑被徽粗變大引起電流密度降低。我廠使用的江都焊接設(shè)備廠生產(chǎn)的VCW一200系列微機控制器，在網(wǎng)壓波動士10腸、負(fù)載阻抗變化士10%時，焊接電流變化簇士3%，可有效克服網(wǎng)路電壓的波動及二次回路阻抗變化的影響。法國SCIAKY公司的CPS2000RI，2控制器網(wǎng)壓波動+10%~一15%時，電流變化為士2%(武漢神龍公司使用)2)在焊裝車間或焊裝線上對焊機的通電焊接進(jìn)行計算機群控管理和集中控制，可有效防止同時通電的焊機數(shù)量，避免電源電壓下降過多，使壓降在允許的范圍內(nèi)。如一汽奧迪轎車焊裝線裝天津陸華科技公司的QWDK型電網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)和HZ型集中控制系統(tǒng)，可根據(jù)電網(wǎng)容量控制同通電的焊機臺數(shù)，控制電網(wǎng)的三相平衡?？蛇h(yuǎn)離現(xiàn)場對每臺焊機進(jìn)行編程。3)在編制焊接工藝時，可利用微電腦阻焊控制器的電流階梯遞增功能和定點修磨電極的措施，避免電極端面直徑被轍粗而引起的電流密度降低以及電極端部性能惡化對焊點強度的影響。對此，最好采用多套焊接規(guī)范進(jìn)行焊接。如果程序(規(guī)范)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)在焊鉗上，操作者容易混淆或遺忘。國內(nèi)已有武漢神龍、一汽大眾等公司采用。焊點的外觀質(zhì)量除靠先進(jìn)的設(shè)備和工藝參數(shù)來保證外，還可以采取以下措施來提高: l)在外觀件表面一側(cè)使用浮動電極墊板，如果在多點焊機上，可以使用平電極來減輕壓坑、毛刺等缺陷。3)采用焊點導(dǎo)向塊來保證焊點位置的準(zhǔn)確性，并克服電極與工件不垂直而造成的工件變形。按時間分為前期噴濺和后期噴濺。防止前期噴濺的措施有:加強焊件清理質(zhì)量，注意預(yù)壓前的對中。后期噴濺產(chǎn)生的原因是:熔核長大過快，超出電極壓力有效的作用范圍，從而沖破塑性環(huán)，在徑向造成內(nèi)噴濺，在軸向沖破板表面造成外噴濺?？赏ㄟ^縮短焊接時間和減小電流的辦法來防止。其次產(chǎn)生的疤痕影響耐腐蝕及疲勞性能。預(yù)熱降低了焊接開始時焊接區(qū)金屬中的溫度梯度，避免金屬的瞬間過熱和產(chǎn)生噴濺。主要包括縮孔和收縮性裂紋。同時受焊接區(qū)金屬變形的影響，特別是奧氏體不銹鋼線脹很大的特殊原因。SUS301 L不銹鋼具有低碳鋼5倍左右的線脹系數(shù)和較高的熱強性，因此當(dāng)壓力無法達(dá)到很高時就會出現(xiàn)縮孔。因此規(guī)定每個焊點僅能存在1個縮孔，且孔徑不大于熔核直徑的25 % o縮孔的防止主要靠提高電極壓力，特別是熔核形成、焊接區(qū)快速冷卻時的鍛壓力來實現(xiàn)。一般認(rèn)為存在于熔核中心部位的裂紋，若尺寸較小，對焊接接頭的強度影響不大。焊接電流過大。出現(xiàn)縮孔邊緣裂紋的原因是:焊接電流太大或焊接時間過長。(3)其他缺陷。沿貼合面無熔核、熔核尺寸過小或熔透率不足。產(chǎn)生原因是由于焊接電流太小。電極壓力過大。焊點表面壓痕超過規(guī)定要求。產(chǎn)生的原因是由于電極球面半徑過小。焊接電流太大或焊接時間過長。③熔合線伸人。熔