内容发布更新时间 : 2024/5/18 10:08:27星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
湖北工业大学毕业设计（论文）
择合理的焊接顺序，并严格控制焊接规范以及焊缝区的温度分布—[17]。
2.2.2 工艺特点及分析
铝及铝合金点焊时，通常采用台阶形的加压方式，如图2-2所示，图中显示了焊接电流及其与加压时间的匹配关系。其匹配关系可根据不同的焊接工艺要求而选择。由于铝合金的物理、化学性质的特殊性，其点焊工艺有以下特点：
(1)硬规范：基于铝具有良好的导电性和导热性，在点焊时要求采用硬规范即大电流、时间
短，所以需要焊机功率大； (2)清理氧化膜；由于铝合金常温强度较高，表面又极易氧化而形成较高的接触电阻，所以在点焊瞬问过强大的焊接电流时，将使接触面上局部电流密度过大、瞬间熔化，而产生早
期飞溅，影响焊件表面质量并使电极使用寿命下降，为此在焊前，必须进行表而清理 (3)焊机机头的随动性好：铝合金的塑性区窄．高温塑性差，而且熔核凝固时义伴随着很大的收缩应力，容易出现缺陷，因此要求电极压力应具有阶形或马鞍形的变化曲线，这对于防止飞溅、缩孔及裂纹等缺陷是至关重要的。 (4)控制精度高：铝合金点焊对规范的敏感性要比钢大，加热时问稍有变动就会造成飞溅、熔核太小及未焊透等缺陷。因此，要求点焊机的控制线路精确度高， 以保证通电和休止时问准确。 (5)质量监控难度大：点焊的形核处于封闭状态，属于动态变化过程。随着加热的不断进行，熔核将产生从无到有、从小到大的变化，熔核尺寸无论在焊接期问还是在焊后都无法直接观测，因此点焊质量监控和检测难度大—[1]．
图2-2 铝合金电阻点焊原理示意图
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2.2.3 工艺措施及焊机的选择
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，因过大的内部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—[4]。 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—
[11]
。
2.3 微量元素在铝合金电阻焊中的作用
铝及铝合金结构．以其自身质量小、导热性好、不产生火花、不污染介质等特性，在化工、石油、航空、航天、建筑等行业得到了广泛应用。尤其是工业纯铝和高纯铝，以其优异的抗腐蚀性能，在工业中有着特殊的用途。然而，铝及铝合金的焊接过程存在以下问题 ：铝与氧的亲合力大，极易氧化生成致密的Al2O3，氧化膜，其熔点高达2025℃ ，阻碍铝合金熔合，且氧化铝比铝的密度大，容易产生夹渣；由于铝的热膨系数和热导率大，焊
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缝收缩量大，对焊接热输入要求高，容易产生焊接应力与胀变形，甚至产生裂纹；液态铝可吸收大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，焊件易产生大量气孔；铝在高温时的强度、塑性低，焊接时不能支持熔池金属重力而易使焊缝塌陷；铝中的微量元素，如Si，Fe等以及焊接过程中产生的H对焊接质量也有很大影响。因此，微量合金元素对纯铝焊接过程中金相组织、缺陷产生、力学性能等方面的影响，对于保证其焊接质量具有重要的意义。
某些元素的少量甚至痕量存在会显著影响铝合金的组织和性能。为控制和改善铝合金的组织与性能．研究者常常定量加入不同合金元素。或以不同方法限制一些元素在合金中的含量，大量研究表明．铝合金中这类元素的摩尔分数一般为0．1％左右，但是对合金的组织和性能却有十分显著的影响。为了实现高的生产率和高的焊接质量相容性的要求，提高铝合金的焊接技术。需要开发和应用新的焊接方法—[2]。
2.4 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、抛光以及用砂布或钢丝刷等。不同的金属和合金，须采用不同的清理方法。简介如下：铝及其合金对表面清理韵要求十分严格，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有严格限制的。铝合金的氧化膜主要用化学方法去除，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，在腐蚀的同时进行钝化处理。最常用的钝化剂是重铬酸钾和重铬酸钠。钝化处理后便不会在去除氧化膜的同时，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?5℃的干燥室中干燥，或用热空气吹干。这样清理之后的工件，可以在焊前保持72h。铝合金也可用机械方法清理。如用0—00号砂布，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5～20N，而且清理后须在不超过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个铝合金工件的两电极间的总电阻只。方法是使用类似
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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2A12、7A04、5A06铝合金，R不得超过120uΩ，刚清理后的R一般为40～50uΩ。对于导电性更好的3A21、5A02铝合金以及烧结铝类的材料，R不得超过28～40uΩ。
2.5电阻点焊的焊接工艺参数
点焊铝合金时，采用大电流，短时间通电和施加高压的焊接规范，但为了进一步提高焊接质量，还可以采用附加调节波峰和波谷的电流波形。采用波峰电流的目的是尽量减小点焊接头强度的波动，防止飞溅和减少粘电极现象。波谷电流通常为衰减电流，硬铝系的加热处理强化合金采用这种缓冷的方法。是为了焊核中经常产生的缩孔和裂纹。实际生产中还经常采用比焊接压力大的预压力和顶锻压力的两极加压方法，以控制点焊接头强度的波动和防止焊核内部产生缺陷。采用三相低频或三相整流式焊机焊接时的焊接规范，包括焊接电流及其通电时间、衰减电流及其通电时间、焊接压力、顶锻压力和延时加压时间等许多参数。
点焊主要规范参数有：焊接电流、焊接时间、电极压力和电极端面尺寸。点焊参数的选择程序通常根据焊件材料和厚度，首先确定电极端面形状和尺寸，并初步选定电极压力范围内调整电极压力、焊接电流和焊接时间，直到点焊质量完全达标。
以下是点焊的主要的焊接工艺参数： （1）焊接电流
焊接电流是重要的点焊参数，调节焊接电流对接头性能有着显著的影响，焊接电流过小，使热源强度不足而不能形成熔核或熔核尺寸过小，焊点拉剪载荷较低且很不稳定，焊接电流过大，使加热过于强烈，引起金属过热、喷溅、焊点表面压痕过深等缺陷，也使接头性能下降。在实际生产中，由于电压网的波动、多台焊机相互干扰，均会导致焊接电流的变化，从而影响点焊质量。
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表1-1 铝及铝合金单相交流点焊的焊接参数
板厚/mm 电极直径/mm 0.4+0.4 0.5+0.5 0.8+0.8 1.0+1.0 1.2+1.2 1.5+1.5 1.8+1.8 2.0+2.0 2.5+2.5 16 16 16 16 16 16 22 22 22 球面电极直径/mm 75 75 100 100 100 150 200 200 200 电极压力/kN 1.47-1.76 1.76-2.25 2.25-2.84 2.65-3.72 2.74-3.92 3.92-4.90 4.02-6.86 4.90-6.86 4.90-7.84 焊接电流/kA 15-17 16-20 20-25 22-26 24-30 27-32 36-42 38-46 56-60 焊接通电时间/s 0.06 0.06-0.10 0.10-0.12 0.12-0.16 0.14-0.16 0.14-0.16 0.20-0.22 0.2-0.22 0.20-0.24 熔核直径/mm 2.8 3.2 4.0 4.6 5.3 6.0 7.0 7.6 9.0 （2）焊接时间
焊接时间对接头性能的影响与焊接电流类似。焊接时间过短，不能形成熔核或熔核过小，焊点抗剪强度低，焊接时间过长，易造成焊点压痕深、接头变形大、金属过热等缺陷，也使接头性能降低。 （3）电极压力
点焊时电极压力过大或过小都会使焊点承载能力降低和分散性变大。当电极压力过小时，由于焊接金属区塑性变形范围较小及变形程度不足，造成塑性环的形成与扩展速度小于熔核的长大速度，从而产生严重喷溅，电极压力过大，将使焊接区接触面积增大，总电阻和电流密度减小，析出热量减小且向电极方向散热增加，因此熔核尺寸下降，严重时会出现未焊透。
（4）电极头端面尺寸
电极头端面尺寸过大时，会造成焊接区电流密度减小且通过电极的散热效果增强，均使焊接区加热程度减弱，熔核尺寸减小，电极端面尺寸过小时不会影响焊件表面质量，也会因过热而降低电极寿命。
点焊时，各规范参数的影响相互制约。当电极材料、端面形状和尺寸选定后，焊接规范的选择主要是考虑焊接电流（I）、电极压力（P）、焊接时间（t）这三个参数，是形成
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