常用金属材料的点焊

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第249页（3598字）

1．金属材料的点焊焊接性

判断金属材料的点焊焊接性应综合考虑材料的导电性和导热性、高温塑性及塑性温度范围、材料对热循环的敏感性、线膨胀系数和熔点、硬度等。电阻率小而热导率大、高温塑性差、塑性温度区窄、对热循环敏感的材料的点焊焊接性差。熔点高、线膨胀系数大、硬度高的金属材料点焊焊接性差。常用金属材料点焊焊接性综合表如表1－8－5所示。

表1－8－5 常用金属材料点焊焊接性综合表^［3］

2．低碳钢的点焊

低碳钢的电阻率适中，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；这类钢具有良好的点焊工艺性能，板厚＜6mm时，通常采用普通的工频交流焊机，焊接电流、电极压力和通电时间具有较大的调节范围。

表1－8－6 低碳钢点焊的工艺参数^［4］

注：d．电极端面直径；D．电极主体直径；焊接时间栏内周数已按50Hz电源频率修正。

3．淬火钢的点焊

中碳钢与低合金结构钢含碳量高或含合金元素较多，点焊时由于冷却速度极快，在熔核和热影响区易形成脆硬的马氏体组织，应力较大时会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，可采用焊接时间较长的软规范进行点焊，也可采用带焊后缓冷或焊后电极间回火处理的双脉冲规范。电极压力采用中等压强。

采用软规范焊接时，焊接区金属易过热，热影响区较大，焊件表面压痕深，翘曲变形大，接头力学性能降低。因此，软规范通常仅用于焊接质量要求一般的焊件。25CrMnSiA、25CrSiNiVA等材料点焊时，在电极间回火处理的焊点与不进行回火处理的相比，抗剪力提高20%～100%，正拉力提高2．5～6倍。

焊前为淬火状态的低合金结构钢，由于具有很高的强度与硬度，因而点焊时的电极压力需增大15%～20%。为了避免产生飞溅，可采用递增焊接电流或采用带预热电流的规范，对焊件进行预热提高塑变能力。在电极上对焊点进行回火处理，要求对工艺参数进行严格控制。淬火钢的点焊工艺参数如表1－8－7、表1－8－8和表1－8－9所示。

表1－8－7 用单脉冲规范点焊30CrMnSiA、40CrMnSiMoA和45号钢的工艺参数

表1－8－8 30CrMnSiA、25CrMnSiA双脉冲点焊工艺参数(HB／Z78－84)

表1－8－9 30CrMnSiA、12Mn2A、40CrNiMoA在点焊机上直接进行焊后回火处理的双脉冲工艺参数

4．不锈钢及耐热合金的点焊

点焊结构上应用的最多的是奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢导电率低、导热性差、淬硬倾向小、不带磁性，因此点焊焊接性较好。与低碳钢相比，可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。但是不锈钢有较高的高温强度，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，并且要准确控制加热时间和焊接电流，以防止产生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。表1－8－10为奥氏体不锈钢点焊工艺参数。马氏体不锈钢由于有淬火倾向，点焊时要求采用较长的焊接时间。为消除淬硬组织，最好采用焊后回火的双脉冲点焊。点焊时一般不采用电极的外部水冷却，以免因淬火而产生裂纹。表1－8－11为马氏体不锈钢的焊接工艺参数。高温合金的点焊工艺参数如表1－8－12所示。

表1－8－10 奥氏体不锈钢点焊工艺参数(HB／Z78－84)

表1－8－11 马氏体不锈钢(2Cr13、1Cr11Ni2W2MoV0．24A)双脉冲点焊工艺参数

表1－8－12 GH44、GH33等高温合金的点焊工艺参数^［5］

5．几种有色金属材料的点焊

铝合金的点焊工艺参数如表1－8－13和表1－8－14所示。点焊黄铜的焊接工艺参数如表1－8－15所示。用复合电极点焊黄铜的工艺参数如表1－8－16所示。

表1－8－13 交流焊机点焊铝合金的工艺参数

表1－8－14 直流脉冲焊机点焊铝合金的工艺参数

注：加压方式Ⅰ为不变方式；Ⅱ为阶形变化的压力。表1－8－13和表1－8－14中的A类合金均是指具有较高的电阻率和高温屈服点的铝合金，如LF6、LY12CZ、LC4CS等；B类合金均是指电阻率与高温屈服点较低的铝合金，如LF3M、LF21M、LY12M、LC4M等。

表1－8－15 黄铜(75：35)点焊的工艺参数

表1－8－16 用复合电极点焊黄铜的工艺参数

钛合金虽然易于氧化，但在点焊时，熔核金属不直接与空气接触，所以不必采用惰性气体保护。焊前须去除表面氧化膜和杂质，去除氧化膜可进行酸洗。钛合金的热敏感性强，即使采用较硬规范，晶粒也会严重长大。焊透率可达90%，但对质量无明显影响。Ti－6Al－4V钛合金点焊工艺参数如表1－8－17所示。

表1－8－17 钛合金［Ti－6Al－4V(α+β系)］点焊的工艺参数

6．镀层钢板的点焊

镀锌钢板的熔点低(约为419℃)，在焊接过程中，锌层首先熔化，在电极与焊件接触面上流布，使接触面积增大。电极与焊件接触面上的锌层熔化后，与电极工作面黏结，锌向电极中扩散，使铜电极合金化，导电、导热性能变坏。连续点焊时，电极头将迅速过热而变形，焊点强度逐渐降低，直至产生未焊透。

镀层钢板与低碳钢相比，点焊规范有下列主要特点：

(1)焊接电流大，适用电流范围窄。

(2)焊接时间不宜过长，否则焊件－电极接触面上温度升高，破坏镀层、降低电极使用寿命和生产率。

(3)采用略高的电极压力，以便将熔化的锌层挤到焊接区周围。同时降低残留在熔核内部的含锌量，减少发生裂纹的可能性。

镀锌钢板点焊的工艺参数如表1－8－18所示。

表1－8－18 镀锌钢板点焊的工艺参数

镀铝钢板分为两类，第一类以耐热为主，表面镀有一层厚20～25μm的A1－Si合金(含Si6%～8．5%)，可耐640℃高温。第二类以耐腐蚀为主，为纯铝镀层，镀层厚为第一类的1～3倍。点焊这两类镀铝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。表1－8－19为第一类镀铝钢板点焊的工艺参数。对于第二类镀铝钢板，由于镀层厚，应采用较大的电流和较低的电极压力。

表1－8－19 耐热镀铝钢板点焊的焊接参数