模具设计论文设计点焊方法和工艺研究06302

《模具设计论文设计点焊方法和工艺研究06302》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具设计论文设计点焊方法和工艺研究06302（34页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、摘 要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是最常用的方式，这时工件的两侧均有电极压痕。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。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采用多个变压器的双面多点点焊。关键词：点焊 电极 焊接 电流 变压器AbstactSpot-welding usually consist of double-sided s

2、pot welding and one-sided welding two kinds big. Double-sided spot welding, the two sides to the workpiece electrode welding place feeder. The typical double-sided spot-welded way is the most commonly used methods, when both sides of the workpiece are electrode creasing. Big welding area of conducti

3、ve plate electrode, so can do next to eliminate or reduce the workpiece creasing below. Often used for decorative panels etc. Meanwhile welding two or more spot welding welding, using a dual each electrode transformer and parallel, then all current path of the impedance must basic equal, and each we

4、lding parts of the surface condition, material thickness, electrode pressure must be identical, can guarantee the current by various solder consistent use several transformer double-sided.Keywords: spot welding electrode welding current transformer 第一章 绪论1.1 企业基本状况图1 公司外景上海烈光创建于2000年，除此之外还有台湾烈光、南京烈光

5、。公司性质是台湾大陆合资企业，公司所在行业是汽车零配件制造业，公司经营范围是汽车冲压零配件，有汽车座椅，滑槽，汽车门板，汽车安全带、安全气囊，汽车引擎避震产品等，同时有制作模具、检治、治具等。1.2电阻点焊的背景及意义电阻点焊是一种被广泛应用的制作金属板件连接装置的生产工艺，相对其它焊接方法，点焊的主要优点是高效、质量可靠、成本低、易操作、易实现焊接自动化，适用于大批量生产。由于上述诸多优点，尤其被广泛应用于现代制造业及其它一些高科技产业与领域，如航空航天、汽车制造、能源、电子及轻工等领域，每年约占世界总焊接量的三分之一。1.3汽车点焊质量控制技术的发展及现状点焊质量控制的内容十分广泛，它不但

6、涉及到点焊设备的检测与控制系统，而且也包括点焊的接头设计、原材料的采购、管理和焊前处理、焊接工艺规范和质量检验标准、设备的使用和维护、以及焊工技术培训和定期考核、焊接的工装设备等多种因素。在本研究中假设其它条件不变，点焊质量仅由于点焊过程的参数决定。随着点焊工艺在汽车制造业中的应用，对接头质量不断提出更高的要求，经过多年的生产应用证明:采用自动控制技术是确保点焊质量、提高效率、降低成本的十分有效的方法。近年来，国内外焊接工作者在点焊质录监测与控制技术研究领域进行的长期不懈的努力，已经取得了一些可喜的成果，有些方法已应用于生产。在点焊过程中，由于电阻热的作用，使金属经过了加热、熔化、凝固以及相变

7、，并且与过程相关的物理量也发生了变化。如电流流过工件，.使母材熔化而引起电流、电压及动态电阻的变化，与此同时，被焊金属受热温度升高，随着温度上升而红外辐射加强;金属受热膨胀、焊接区出现液态金属时，电极的力、位移、速度、加速度等过程参量都发生了变化:金属相变和变形，会产生应力波;根据这些物理量的特性，获得熔核的信息。在点焊过程中必须满足以下几个基本条件，方可作为质量监控的信息:(1)必须与焊点质量有密切关系，呈现一定的函数关系并有期望的准确性;(2)信号易于检测;(3)必须可以再现，一般应为连续;(4)取出监控信息时，不干扰点焊工艺参数，不影响正常生产;(5)监控手段易于实现，且成木不得太高。由

8、此可见，在点焊焊接中通过监测焊接过程中某一物理量，该物理量能够反映熔核的的形成情况，从而通过监测该物理量可以对焊接过程进行实时控制。因此，点焊质量控制的发展主要体现在点焊质量的监测和控制两个方面。点焊质量控制技术的内容主要包括两个方面:一是实时稳定焊接参数的控制(恒流、恒压、电极压力等);二是焊接过程中反映熔核形成状态的物理量的监测与控制。第二章 点焊基本原理2.1 点焊接头的形成电阻点焊原理和接头形成如图2所示。可简述为：将焊件3压紧在两电极2之间，施加电极压力后，阻焊变压器1向焊接区通过强大的焊接电流，在焊件接触面上形成真实的物理接触点，并随着通电加热的进行而不断扩大。塑变能与热能使接触点

9、的原子不断激活，消失了接触面，继续加热形成熔化核心4，简称熔核。熔核中的液态金属在电动力作用下发生强烈搅拌，熔核内的金属成分均匀化，结合界面迅速消失。加热停止后，核心液态金属以自由能最低的熔核边界半熔化晶粒表面为晶核开始结晶，然后沿与散热相反方向不断以枝晶形式向中间延伸。通常熔核以柱状晶形式生长，将合金浓度较高的成分排至晶叉及枝晶前端，直至生长的枝晶相互抵住，获得牢固的金属键合，接合面消失了，得到了柱状晶生长较充分的焊点。或因合金过冷条件不同，核心中心区同时形成等轴晶粒，得到柱状晶与等轴晶两种凝固组织并存的焊点。同时，液态熔核周围的高温固态金属，在电极压力作用下产生塑性变形和强烈再结晶而形成塑

10、性环注：塑性环（corona bond）熔核周围具有一定厚度的塑性金属区域称为塑性环，它也有助于点焊接头承受载荷，该环先于熔核形成且始终伴随着熔核一起长大。它的存在可防止周围气体侵入和保证熔核液态金属不至于沿板缝向外喷溅。图2电阻点焊原理1-阻焊变压器 2-电极 3-焊件 4-熔核2.2 点焊的热源及加热特点 2.2.1. 点焊的热源电阻点焊的热源是电流通过焊接区（图3）产生的电阻热。根据焦耳定律，总析热量Q为 Q=irc2rcw2rwdt. (1) 式中 i焊接电流的瞬时值，是时间的函数；rc 焊件间接触电阻的动态电阻值，是时间的函数； 2rcw 电极与焊件间接触电阻的动态电阻值，是时间的函

11、数； 2rw 焊件内部电阻的动态电阻值，是时间的函数； t通过焊接电流的时间。图3 点焊焊接区示意图和等效电路图R-焊接区总电阻 Rc-焊件间接触电阻Rcw-电极与焊件间接触电阻 Rw-焊件内部电阻2.2.2 电流对点焊加热的影响焊接电流是产生内部热源电阻热的外部条件。从式可知，电流对析热的影响比电阻和时间两者都大，它通过如下二个途径对点焊的加热过程施加响。 调节焊接电流有效值的大小会使内部热源的析热量发生显著变化，影响加热过程。另外，薄件点焊时，电流波形特征对加热效果亦有影响。例如，根据热时间常数概念，低碳钢在0.4mm0.4mm以下点焊时，使用工频交流电的有效值就不如使用电流脉冲幅值更能表

12、征加热效果。焊接电流有效值I与其脉冲幅值IM之间有如下关系：当电容式焊机或工频交流焊机并在全相导通下焊接时，其焊接电流脉冲幅值当直流式焊机焊接时，其焊接电流脉冲幅值为式中a1指数值，与电路的时间常数有关。2.2.3 电阻对点焊加热的影响点焊的电阻是产生内部热源电阻热的基础，是形成焊接温度场的内在因素。研究表明，接触电阻（平均值）Rc2Rew的析热量约占内部热源Q的510。软规范时可能要小于此值，硬规范及精密点焊时要大于此值。接触电阻Rc与导体真实物理接触点的分布和接触点的面积有关，即与焊件材质、表面状态（清理方法、表面粗糙度、存放时间等）、电极压力及温度等有关。有时为避免发生粘损、初期喷溅等不

13、良现象，可在厚钢板、铝合金等的点焊中采用马鞍形压力变化曲线以获得低而均匀的接触电阻值，这不仅可充分利用电功率，又可取得提高焊接质量、节约电能的双重效果。在厚钢板点焊时，若采用预热电流脉冲、调幅电流波形等点焊循环，亦可获得与采用马鞍形压力变化曲线相同之功效，并且由于可不必增大预压电极压力而降低了设备的造价。应该指出，虽然接触电阻析热量占热源比例不大，并且在焊接开始后很快降低、消失，但这部分热量对建立焊接初期的温度场、扩大接触面积、促进电流分布的均匀化是有重要作用的。 室温下的接触电阻Rc 可用下列关系式表示：Rc rc F-m. (2)式中 rc恒定系数，F为1N时的接触电阻值，可由试验测得（）

14、； F电极压力或接触面承受的压力（N）； m与材料性质有关的指数（0.51.0范围内选取）。 研究表明，异种金属材料相接触，其接触电阻值取决于较软的材料。同时，同一焊接区的接触电阻Rc与Rew之间存在一定的关系，即Rew（1/2）Rc （钢材，表面化学清洗、铜合金电极） Rew（1/25）Rc （铝合金，表面化学清洗、铜合金电极）焊件内部电阻2Rw的析热量约占总析热量Q的9095。软规范时要大于此值，硬规范及精密点焊时可能要小于此值。焊件内部电阻是焊接区金属材料本身所具有的电阻，该区域的体积要大于以电极与焊件接触面为底的圆柱体体积，可由下式近似确定： 2 2RwKAT .（3） d2/4式中

15、K考虑焊件不均匀加热系数（0.800.90范围内选取）； A考虑电场不均匀性的系数（0.820.84范围内选取）； T焊接区金属的电阻率，是温度的函数（mm）；单个焊件的厚度（mm）； d电极与焊件接触面直径（mm）。 影响内部电阻2Rw的因素可归纳为：金属材料的热物理性质（T）、力学性能（金属材料压溃强度）、点焊焊接参数及特征（电极压力F及硬、软规范）和焊件厚度（）等。同时，还应该指出，在点焊加热过程中焊接区这一不均匀加热的非线性空间导体，其形态和温度分布始终处于不断变化中。因而，焊件的内部电阻2rw(瞬时值)也具有复杂的变化规律，只有在加热临近终了时（正常点焊时，减弱或切断焊接电流的时刻）

16、，非线性空间导体的形态和温度分布才呈现暂时稳定状态，即此时焊接电流场和温度场进入准稳态，2rw趋近于一个稳定的数值 2Rw（金属材料点焊断电时刻焊件内部电阻的平均值）。研究表明，不同的金属材料在加热过程中焊接区动态总电阻r（动态值）的变化规律相差甚大。不锈钢、钛合金等材料呈单调下降的特性；铝及铝合金在加热初期呈迅速下降后趋于稳定；而低碳钢r的变化曲线上却明显有一峰值。由于动态总电阻r标志着焊接区加热和熔核长大的特征，可用来作为监控焊点质量的物理参量，例如在低碳钢点焊质量监控中的“动态电阻法”。 2.2.4 点焊的热平衡点焊热平衡组成如图4所示。热平衡方程式如下： QQ1Q2Q3Q4.（4）式中

17、 Q焊接区总析热量； Q1熔化母材金属形成熔核的热量； Q2通过电极热传导而损失的热量； Q3通过焊件热传导而损失的热量； Q4通过对流、辐射散失到空气介质中的热量。图4 点焊热平衡组成Q的大小取决于焊接参数特征和金属的热物理性质。例如，点焊2A12-T4（LY12CZ）铝合金板材，获得直径6mm熔核时，硬规范（t0.02s）时Q400J；软规范（t0.2s）时Q1200J；而点焊钢材时，同样获得6mm熔核，则Q1700J；Q1仅取决于金属的热物理性质及熔化金属量，而与热源种类和焊接参数特征无关，点焊时Q1（1030）Q，导热性好的金属材料（铝、铜合金等）取低限；Q2与电极材料、形状及冷却条件

18、有关，点焊时Q2（3050）Q，是最主要的散热损失；Q3与板件厚度、材料的热物理性质以及焊接参数特征等因素有关，Q320Q；Q45Q，在利用热平衡方程式进行有关计算时可忽略不计。应该指出，在实际生产中往往利用控制Q2来获得合适的焊接温度场。例如，在不同厚度焊件的点焊中，采用附加垫片或改换电极材料等措施以减小Q2，可改善熔核偏移，增加薄件一边的焊透率。焊接区的温度分布是析热与散热的综合结果，点焊加热终了时的温度分布如图5所示。最高温度总是处于焊接区中心，超过被焊金属熔点Tm的部分形成熔核，核内温度可能超过Tm（焊钢时超出200300K），但在电动力强烈搅拌下，进一步升高是困难的。由于Q2、 Q3

19、的强烈作用，离开熔核边界温度降低很快。当被焊金属导热性差（钢）或用硬规范点焊时，温度梯度将很大；而被焊金属导热性好（铝）或用软规范点焊时，温度梯度则将较小。图5 点焊时温度分布A-焊钢时 B-焊铝时第三章 点焊一般工艺3.1 点焊方法根据点焊时电极向焊接区馈电方式，分为双面点焊和单面点焊。同时，又根据在同一个点焊焊接循环中所能形成的焊点数，将其进一步细分，如图6和图7所示。图6 不同形式的双面点焊a）双面单点焊 b）双面双点焊 c）小（无）压痕双面单点焊 d）双面多点焊图 7 不同形式的单面点焊a）单面单点焊 b）无分流单面的双点焊c）有分流单面双点焊 d）单面多点焊双面点焊应用最广，尤其图6

20、a 是最常用的方式；图6c 常用于装饰性面板点焊，装饰面因处于大面积的导电板电极一侧，会得到浅压痕或无压痕的焊点；图6d 因采用多个变压器单独双面馈电，仅用于下电极无法抵达构件背面或里面的场合。其中图7a 常用于零件较大、二次回路过长情况；图7b 因无分流产生而优于图7c ，为降低分流可在工件下面附设铜垫板，以提供低电阻通路；图7d 各对电极均由单独变压器供电，可同时通电，具有焊接质量高、生产率高、变形小和三相负载平衡等优点，在汽车组件生产中常可遇到。 有时因焊件的结构形式和所拥有的点焊设备限制，也会采用一些特殊的点焊形式，如图8所示。加入铜芯棒可增强构件点焊部位刚度，使点焊能正常进行，同时铜

21、芯棒又提供了低电阻通路，降低了分流。其中图8b 中接头设计优于图a 的设计，因为分流减到最小，保证了点焊质量。 a） b）图8 利用铜芯棒点焊a)不合理 b)合理总之，对焊件馈电点焊时应遵循以下原则：尽量缩短二次回路长度及减小回路所包围的空间面积，以减少能耗；尽量减少伸入二次回路的铁磁体体积，特别是在不同位置焊点焊接时伸入体积有很大变化，以避免焊接电流产生较大波动（尤其使用工频交流焊机）；尽量防止和减小分流。3.2 点焊接头设计 3.2.1 点焊接头主要尺寸的确定点焊通常采用搭接接头或折边接头（图9）。接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度、相同材料或不相同材料的零件组成，焊点数量可为单点或

22、多点。在电极可达性良好的条件下，接头主要尺寸设计可参见表1、表2和表3。 a） b）图 9 点焊接头型式a）搭接接头 b）折边接头 表1点焊接头尺寸的大致确定 （单位：mm）序号经验公式简图备注1d3或d5d-熔核直径A-焊透率（）c，-压痕深度e-点距s-边距-薄件厚度n-焊点数-点焊缝符号dn（e）-点焊缝标注2A=30703c，0.24e85s6焊透率A=（h/）100搭边量b=2s 表2 接头的最小搭接量 （单位：mm） 最薄板件厚度单排焊点的最小搭接量双排焊点的最小搭接量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0.586121614220.89712181622110

23、8142018241.2119142220261.512101624223021412202826342.516142432304031816263634463.52018284038484222030424050 表3 焊点的最小点距 （单位：mm） 最薄板件厚度最小点距结构钢不锈钢及高温合金轻合金0.5108150.812101511210151.21412151.5141220待添加的隐藏文字内容221614252.518162532018303.522203542422353.2.2 焊点布置的合理性点焊焊接结构通常由多点连接而成，其排列型式多为单排，有时也可为多排。在单排点焊接头中焊

24、点除受切应力外，还承受由偏心力引起的拉应力，在多排点焊的接头中，拉应力较小。研究表明，焊点排数多于3是不合理的，因为多于3排并不能再增加承载能力。同时，还应注意，单排的点焊接头是不可能达到接头与母材等强度，只有采用多排（3排）布置焊点，才可以改善偏尽力矩的影响，降低应力集中系数，如果采用交错的排法，情况将会更好。理论上说，可以得到与基本金属等强度的点焊接头。应当注意，点焊接头的疲劳强度很低，增加焊点数量也无效。 通常焊点强度用每点切力（FT ）及正拉力（F ）评定，正拉力与切力之比（F/FT）称塑（延）性比，其值越大表明塑（延）性越好，而且与材质关系密切。例如钢焊件一般随含碳量增加而塑性比下降

25、，应按结构受力及所用材料合理选用塑（延）性比。 3.2.3 点焊结构的影响电极能否较方便地达到焊接位置，对焊接质量和生产效率影响很大。因此，根据电极可达性将点焊结构分为敞开式（上、下均方便可达）、半敞开式（仅上或下可方便到达）、封闭式（上、下均受到阻碍），这时需采用特殊电极和专用电极握杆，如图10所示。 图 10 专用电极和专用电极握杠3.3 焊前工件表面清理点焊、凸焊和缝焊前，均需对焊件表面进行清理，以除掉表面脏物与氧化膜，获得小而均匀一致的接触电阻，这是避免电极粘结、喷溅、保证点焊质量和高生产率的主要前提。对于重要焊接结构和铝合金焊件等，尚需每批抽测施加一定电极压力下的两电极间总电阻R，以

26、评定清理效果，一般情况下可由清理工艺保证。清理方法可有二类：机械法清理，主要有喷砂、刷光、抛光及磨光等；化学清理用溶液参见表4，也可查阅相关熔焊资料。表4 化学腐蚀用的溶液成分金属腐蚀用溶液中和用溶液R允许值/低碳钢1.每升水中H2SO4200g、NaCL10g、缓冲剂六次甲基四胺1g，温度50602.每升水中HCL200g、六次甲基四胺10g，温度3040每升水中NaOH或KOH5070g，温度2025600结构钢、低合金钢1.每升水中H2SO4100g、NaCL50g、六次甲基四胺10g，温度50602.每0.8升水中H3PO46598g、Na3PO435!50g乳化剂OP25g、硫脲5g

27、每升水中NaOH或KOH5070g，温度2025每升水中NaNO35g，温度5060800不锈钢、高温合金在0.7升水中H2SO4110g、HCL130g、HNO310g，温度5070质量分数为10的苏打溶液，温度为20251000钛合金每0.6L水中HCL16g、HNO370g、HF50g1500铜合金1.每升水中HNO3280g、HCL1.5g、炭黑12g，温度15252.每升水中HNO3100g、H2SO4180g、HCL1g、温度1525300铝合金每升水中H3SO4110155g、K2Cr2O7或Na2Cr2O71.50.8g，温度3050每升水中HNO31525g，温度202580

28、120镁合金在0.30.5L水中NaOH300600g、NaNO34070g、NaNO2150250g、温度70100120180注：成分中酸的密度。硫酸1.84(g/cm3，下同)，硝酸1.40，盐酸1.19，正磷酸1.6。焊前点焊电极的正确选用和焊接过程中的维护修理，也是一个重要条件。3.4 点焊焊接循环焊接循环（welding cycle），在电阻焊中是指完成一个焊点（缝）所包括的全部程序。图11是一个较完整的复杂点焊焊接循环，由加压，休止等十个程序段组成，I、F、t中各参数均可独立调节，它可满足常用（含焊接性较差的）金属材料的点焊工艺要求。当将I、F、t中某些参数设为零时，该焊接循环将

29、会被简化以适应某些特定材料的点焊要求。当其中I1、I3、Fpr、Ffo、t2、t3、t4、t6、t7、t8均为零时，就得到由四个程序段组成的基本点焊焊接循环，该循环是目前应用最广的点焊循环，即所谓“加压焊接维持休止”的四程序段点焊或电极压力不变的单脉冲点焊。图 11 复杂点焊焊接循环示意图第四章 R200型轿车安全带支架点焊工艺参数选择车型R200安全带支架点焊工艺的主要规范参数是焊接电流、焊接时问、电极压力。是根据R200安全带支架的材料和厚度， R200安全带支架的焊接条件表选取，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

30、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。4.1 R200型轿车安全带支架主要规范参数表5 R200安全带支架点焊工艺参数电流上升时间US第一段电流C1通电时间H1电极加压力SR频道601450.1994.1.1 电极压力对R200型轿车安全带支架点焊质量

31、的影响R200型轿车安全带支架点焊时在通电电流和时间不变的前提下，电极最大位移与点焊质量具有良好的对应关系，二者随压力的变化趋势基本一致。随着焊接压力的增大，在一定范围内，点焊强度稍有增大，基本稳定在一定水平，波动很小；但随电极压力进一步增大时，焊接强度下降较快。电极压力F电极压力的大小一方面影响电阻的数值.从而影响析热t的多少.另一方面影晌烽件向电极的散热情况。过小的电极压力将导致电阻增大、析热t过多且散热较差，引起前期飞溅;过大的电极压力将导致电阻减小、析热t少、散热良好、熔核尺寸缩小.尤其是焊透率显著下降。因此从节能角度来考虑.应选择不产生飞溅的最小电极压力。4.1.2 通电电流对R20

32、0型轿车安全带支架点焊质量的影响R200型轿车安全带支架点焊时随着通电电流的升高，焊接质量总体上有提高的趋势。根掘R200型轿车安全带支架点焊实验的记录情况，压力越大，越不容易出现飞溅，所以不同压力情况下的电流给定范围有所不同，我们是根掘出现飞溅时的电流值作为实验电流的上限。电极最大位移基本随通电电流的增大而增大，和点焊强度具有较好的一致性，个别情况有位移减小的趋势，主要是因为出现较大飞溅引起的。在电极压力和通电电流不变的情况下，电极最大位移和焊接质量随通电时间的增加而增加，焊接质量基本上由通电时间来决定。焊接时间通电时间的长短直接影响输入热的大小，在同期控制点焊机上，通电时间是周(我国一周为

33、ZOms)的整倍数。在其它参数固定的情况下，只有通电时间超过某最小值时才开始出现熔核，而后随通电时间的增长，熔核先快速增大，拉剪力亦提高。当选用的电流适中时.进一步增加通电时间，熔核增长变慢.渐趋恒定。但由于加热时间过长.组织变差，正拉力下降.会使塑性指标下降。当选用的电流较大时，则熔核长大到一定极限后会产生飞溅。4.1.3 通电时间对R200型轿车安全带支架点焊质量的影响R200型轿车安全带支架点焊时在电极压力和通电电流不变的情况下，电极最大位移和焊接质量随通电时间的增加而增加，焊接质量基本上由通电时间来决定。焊接电流助析出热t与电流的平方成正比，所以焊接电流对焊点性能影响最敏感。在其它参数

34、不变时，当电流小于某值熔核不能形成.超过此值后，随电流增加.熔核快速增大，焊点强度上升，而后因散热t的增大而熔核增长速度减缓，禅点强度增加缓、慢，如进一步提高电流，则导致产生飞溅，焊点强度反而下降。所以一般建议选用对熔核直径变不敏感的适中电流来焊接。从以上分析结果可以看出：(1)点焊强度(抗剪力F)与通电电流和时间相关性最大，且正相关；而电极压力则影响最小，和点焊质量呈负相关关系。(2)电极最大位移(Smax)与电流和时间相关性最大，与电极压力相关性最小，这点和点焊强度一致。(3)点焊质量与电极最大位移相关性最大，且正相关，与通电时J日J、通电电流次之，且二者相近，电极压力影响最小。(4)通电

35、时间和电流对点焊质量影响较大，而电极压力影响最小，并且电极最大位移与点焊质量有着良好的对应关系，这点和R200型轿车安全带支架点焊实验结果一致。R200型轿车安全带支架点焊质量对焊接电流、通电时问的最敏感，而电极压力次之。在焊接电流大于某一阈值后，点焊质量主要由焊接时间决定；电极位移与焊点强度的确有着良好的对应关系，分析结果和试验结果一致。4.2 R200型轿车安全带支架焊接规范参数的确定原则l)保证焊核直径;2)不出现飞溅，同时避免压坑过深及凸肩等缺陷;3)尽量采用硬规范以提高生产节拍，提高接头综合性能。R200型轿车安全带支架点焊选择工艺参数时，要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响，

36、以及装配间隙方面的差异，并适当加以调整。当采用工频交流电源时，点焊参数的选择应首先确定电极4.3 R200型轿车安全带支架点焊调整方法1)根据R200型轿车安全带支架厚度，选定焊机容量，确定焊点直径范围;2)选定焊钳型号和电极尺寸，焊钳的最大电极压力一般要求达到3000N(按管路气压为0.6MPa考虑);3)初步设定焊接时间，根据料厚及层数组合状况，一般可调为8至14周波;4)将焊接电流逐渐增大，直到焊点直径达到要求。若焊点直径没有达到要求即产生飞溅，则适当减小焊接电流而增加通电时间，直至达到规定的直径。以上R200型轿车安全带支架点焊参数调整过程中，同时注意保证压坑深度，一般压坑深度小于板厚

37、的15%20%，若压坑过深，则适当减小气压并视情况调整电流和焊接时间。合工艺试验和车间生产的具体实际情况，可以归纳出低碳钢板的最佳规范如表5: 表6 低碳钢的最佳规范低碳钢板料厚I（安）t（周波）F（牛顿）d（毫米）0.8+0.875008190061.0+1.0790010215061.2+1.285001224506第五章 R200型轿车安全带点焊质量保证与缺陷分析R200型轿车安全带支架点焊中要获得较好的焊点质量,除有最佳的焊接电流、焊接压力、焊接时间等焊接工艺参数外还须了解其它与焊接有关的参数对焊接质量的影响规律,并进行合理的优化与搭配,才能得到良好的焊接质量。5.1 R200型轿车安

38、全带支架点焊质量保证5.1.1 R200型轿车安全带支架焊点工艺设计的优化R200型轿车安全带支架焊点工艺设计在相当程度上决定采用的工装和设备、焊点质量和成本。1.工艺设计时要充分考虑焊接设备的能力和本地区供电电网的品质,选择功率裕量足够的焊机和控制精度合适的焊接控制器,确保焊点质量及其稳定性。2.焊点设计时尽量考虑使用双面点焊,特别是使用推挽双点技术。实践证明,双面点焊比单面点焊焊接质量更可靠,易于保证。3.尽量避免设计多层板(超过三层以上),特别是多层厚板的装配结构进行点焊。4.焊点设计要充分考虑焊点的间距及边距,选择合适的焊接顺序,以减小焊接分流及焊接变形。5.设计焊接回路时应尽量减小二

39、次回路阻抗。6.制定和采用合适的点焊质检工艺,使用简便、可靠、经济的质检方法和工具,制定合适的质检频次。7.使用合适的测试仪表及工具。5.1.2 R200型轿车安全带支架点焊电极图12 电极示意图 R200型轿车安全带支架点焊电极是保证点焊质量的重要零件（如图12），由4部分组成：端部、主体、尾部、冷却水孔。它的主要功能有：(1)向工件传导电流；(2)向工件传递压力；(3)迅速导散焊接区的热量。目前点焊时主要采用锥台形和球面形两种电极，锥台形的端面直径d或球面形的端部回弧半径R的大小，决定了电极与焊件接触面积的多少，在同等电流时，它决定了电流密度大小和电极压强分布范围。一般应选用比期望获得熔核

40、直径大20%左右的工作面直径所需的端部尺寸。其次由于电极是内水冷却的.电极上散失的热t往往高达50%的输入总热t，因此端部工作面的波动或水冷孔端到电极表面的距离变化均将严孟影响散热t的多少，从而引起熔核尺寸的波动。因此要求锥台形电极工作面直径在工作期间每增大15%左右必须修复。而水冷孔端至表面距离在耗损至仅存34时即应更换新电极。5.1.3 R200型轿车安全带支架点焊焊点的强度保证R200型轿车安全带支架点焊时要得到具有足够强度的焊点，首先取决于是否根据焊件状况(板材厚度、层数、材质、镀层情况等)制定了合理的焊接规范;其次，取决于是否采取有效措施来克服影响焊接规范稳定性的各种因素。这些因素主

41、要有:a)网路电压的波动;b)铁磁性物质进人焊钳导致二次回路阻抗的变化;c)电极端面直径和性能的的变化(随着点焊次数的不断增加，电极端面直径被徽粗变大引起电流密度降低;电极沽污，特别是镀锌板焊接时电极端部铜锌合金引起电极导电导热性能下降)针对以上因素，目前可以采取以下措施:1) R200型轿车安全带支架点焊时选用目前先进的微电脑阻焊控制器。我厂使用的江都焊接设备厂生产的VCW一200系列微机控制器，在网压波动士10肠、负载阻抗变化士10%时，焊接电流变化簇士3%，可有效克服网路电压的波动及二次回路阻抗变化的影响。天津陆华科技公司生产的HCW系列高档阻焊控制器网压波动十10%一一20%时，闭环恒

42、流稳定度镇士2%。法国SCIAKY公司的CPS2000RI，控制器网压波动+10%一15%时，电流变化为士2%(上海烈光汽车配件有限公司使用)2) R200型轿车安全带支架点焊时在焊装车间或焊装线上对焊机的通电焊接进行计算机群控管理和集中控制，可有效防止同时通电的焊机数量，避免电源电压下降过多，使压降在允许的范围内。同时可检测和控制在线所有焊机的工作状况，保证焊接质量。可根据电网容量控制同通电的焊机台数，控制电网的三相平衡;可检测和控制在线所有焊机的工作状态(包括故障情况、焊接规范、焊点数等);可远离现场对每台焊机进行编程。为保证焊接质量、实现焊接自动化管理提供了硬件基础。3) R200型轿车

43、安全带支架点焊在编制焊接工艺时，可利用微电脑阻焊控制器的电流阶梯递增功能和定点修磨电极的措施，避免电极端面直径被辙粗而引起的电流密度降低以及电极端部性能恶化对焊点强度的影响。此外，由于车身板件组合多变，经常存在一把焊钳需焊接板件组合不同的部位。对此，最好采用多套焊接规范进行焊接。这在自动化焊钳和机器人点焊工位比较容易实现，但手工点焊工位则比较困难。如果程序(规范)转换开关设在焊钳上，操作者容易混淆或遗忘。为解决这一问题，可以在夹具上设置程序转换板，对焊接规范进行强制转换。5.1.4 R200型轿车安全带支架焊点外观质量的保证R200型轿车安全带支架焊点的外观质量主要指焊点的表面质量(要求压抗浅

44、、平滑均匀过度、无明显的凸肩或局部挤压造成的表面鼓起，无毛刺、焊点表面没有熔化或粘附的铜合金以及裂纹等缺陷)、焊点的位置度以及点焊造成的工件变形。焊点的外观质量除靠先进的设备和工艺参数来保证外，还可以采取以下措施来提高: l)在外观件表面一侧使用浮动电极垫板，如果在多点焊机上，可以使用平电极来减轻压坑、毛刺等缺陷;2)采用有浮动机构的焊钳以避免工件受非焊接压力的作用而变形;3)采用焊点导向块来保证焊点位置的准确性，并克服电极与工件不垂直而造成的工件变形。5.2 R200型轿车安全带支架点焊接头主要缺陷产生原因及预防措施 (1)喷溅(飞溅)。按时间分为前期喷溅和后期喷溅;按产生的部位可分为内喷溅

45、(两焊件间，)和外喷溅(焊件与电极接触处)2种前期喷溅产生的原因是:焊件表面清理不佳或接触面上压强分布严重不匀，造成局部电流密度过高引起早期熔化，此时因无塑性环保护，发生喷溅。R200型轿车安全带支架点焊时防止前期喷溅的措施有:加强焊件清理质量，注意预压前的对中;有条件时可采用渐升电流或增加预热电流来减慢加热速度，避免早期熔化而引起喷溅。后期喷溅产生的原因是:熔核长大过快，超出电极压力有效的作用范围，从而冲破塑性环，在径向造成内喷溅，在轴向冲破板表面造成外喷溅。这种情况一般产生在电流较大、通电时间过长的情况下。R200型轿车安全带支架点焊时可通过缩短焊接时间和减小电流的办法来防止。喷溅在外表面

46、上首先影响外观;其次产生的疤痕影响耐腐蚀及疲劳性能。可通过预热来防止熔核长大过快。预热降低了焊接开始时焊接区金属中的温度梯度，避免金属的瞬间过热和产生喷溅。 (2)收缩性缺陷。主要包括缩孔和收缩性裂纹。R200型轿车安全带支架点焊时，焊接区加热集中，温度梯度大，加热与冷却速度很快，液态金属被包围在金属塑性环中;同时受焊接区金属变形的影响。因此，接头易出现缩孔和收缩性裂纹等缺陷。缩孔虽然减少了点焊的承载面积，但是对接头的静载强度影响不大，对冲击和疲劳载荷则有一定的影响，特别是同时伴有裂纹的，影响特别明显。因此规定每个焊点仅能存在1个缩孔，且孔径不大于熔核直径的25 % 。缩孔的防止主要靠提高电极

47、压力，特别是熔核形成、焊接区快速冷却时的锻压力来实现。熔核内部裂纹，可分为横向裂纹及缩孔边缘的裂纹。一般认为存在于熔核中心部位的裂纹，若尺寸较小，对焊接接头的强度影响不大。R200型轿车安全带支架点焊时出现焊核内部横向裂纹的主要原因是:电极压力太低;焊接电流过大;焊接时间过短。出现缩孔边缘裂纹的原因是:焊接电流太大或焊接时间过长;电极压力不足。(3)其他缺陷。 未焊透。沿R200型轿车安全带支架贴合面无熔核、熔核尺寸过小或熔透率不足。该缺陷使焊接接头强度大大降低，是点焊的一种危险的缺陷。产生原因是由于焊接电流太小;焊接时间太短;电极压力过大。压痕过深。R200型轿车安全带支架焊点表面压痕超过规

48、定要求。压痕过深容易造成应力集中，导致焊接接头强度特别是疲劳强度大大下降。产生的原因是由于电极球面半径过小;电极压力过大;焊接电流太大或焊接时间过长;喷溅所引起。熔合线伸入。指熔合线呈直线状伸入熔核内的现象。熔合线的伸入会减少熔核的实际有效直径，从而降低接头强度。这种缺陷对接头疲劳性能影响较大，使用时容易导致接头的破坏。产生的原因是由于R200型轿车安全带支架焊接表面清理不净;电极球面半径过小，加在熔核边缘的压力相应减少。表面烧伤。R200型轿车安全带支架或电极表面不净，使电极与工件接触位置的电流密度高而集中，造成的局部熔化的烧伤。烧伤会影响接头的抗腐蚀性和表面质量。在R200型轿车安全带支架

49、点焊焊接过程中，应按相关规程的要求，尽量避免出现上述的焊接缺陷。 第6章 全文总结本次毕业论文主要进行了对R200型轿车安全带支架点焊原理的分析，了解到很多影响点焊的元素，电极压力、电极通电电流以及通电时间是关键，这在实际应用中也很重要。如果R200型轿车安全带支架点焊达不到以上的要求，点焊的强度就达不到，要得到具有足够强度的焊点，首先取决于是否根据焊件状况(板材厚度、层数、材质、镀层情况等)制定了合理的焊接规范;其次，取决于是否采取有效措施来克服影响焊接规范稳定性的各种因素，其中点焊的参数最为关键。电极的研磨是保证产品外观的重要因素，电极不平会导致产品外观上会有很多的压印，严重的话会导致导电

50、流，引起焊点到处飞溅。当所有的R200型轿车安全带支架点焊参数以及强度都具备了话，还要接上水路，因为如果不接水路的话，点几个R200型轿车安全带支架没有影响，但是如果数量多的话点焊机就会发烫，不但会影响产品质量，而且还会损坏点焊机，所以接上水路至关重要。在完成过程中既巩固了所学的专业知识，还学到了很多课堂上没接触过的专业知识。在绘图期间，发现了大量在以前学习中没注重的问题，因此又更深入的学习了相关的专业知识，对机械也有了更深的认识。其次，在完成的过程中，还使用了计算机绘图软件Auto CAD等相关软件，增强了对绘图软件的理解和运用，获益非浅。另外在我学到的不仅仅是机械设计专业知识，还有在工作过

51、程中认真，负责，勤奋，耐心等未来工程技术人员所必须具备的优秀品质。在完成这次毕业论文中，让我了解了机械加工工艺分析的一般的步骤和方法，这次毕业论文的完成对我是一个全新的锻炼和考验，在设计过程中需要不断的查阅各种相关的资料，并要在厂家进行实际的操作学习，借鉴前人的设计成果，这使我对整个工作过程有了进一步的了解和认识，在目前分析的基础上融入自己的一些思路与想法。通过这次设计加深了我对所学理论知识的理解，结合各类实习灵活运用相关的课程的理论知识，达到我们设计的预期目的，对我们所学的知识是一次很好的总结，同时也为我所从事的工作打下坚实的基础。致谢本文是在魏蔚老师精心指导和大力支持下完成的。魏老师以严谨

52、求实的治学态度、高度的敬业精神，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆的创新的进取精神对我产生重要的影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。在魏老师的帮助下，经过反复多次修改，最后顺利完成论文。其中也参考了一些资料和同学的意见。最后再次对关心、帮助我的全系老师和同学表示衷心的感谢。参考文献1 焊接手册（第一卷 焊接方法及设备）M.北京：机械工业出版社 1992,243-2492 焦鹤杰.焊接结构分析基础.上海：上海科学技术文献出版社 19913 毕慧琴等.焊接方法及设备.北京：机械工业出版社 19814 搭接电阻焊.北京:国防工业出版社5 孙金贞.全国第三届汽车焊接年会论文集 1996附件：图13 电极实物图图14 点焊机图15 制程检查基准书图16 品质检查管理记录表