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1、常用金属材料的点焊常用金属材料的点焊金属材料焊接性l焊接性焊接性用来相对衡量金属材料在一定焊接工艺用来相对衡量金属材料在一定焊接工艺条件下，实现优质接头的难易程度。条件下，实现优质接头的难易程度。l判断金属材料点焊焊接性的主要标志判断金属材料点焊焊接性的主要标志：1材料导电性与导热性材料导电性与导热性 决定焊点的形状、决定焊点的形状、尺寸，结晶特点及近缝区组织变化；尺寸，结晶特点及近缝区组织变化；2、材料高温塑变能力材料高温塑变能力 塑变能力差的材料焊接塑变能力差的材料焊接时，易出现裂纹等不允许的缺陷；时，易出现裂纹等不允许的缺陷；3、材料对热循环的敏感性材料对热循环的敏感性 易生成与热循环作
2、易生成与热循环作用有关缺陷的材料，其焊接性较差；用有关缺陷的材料，其焊接性较差；4、熔点与线膨胀系数熔点与线膨胀系数 熔点高，线膨胀系数熔点高，线膨胀系数大的金属材料、其焊接性一般较差。大的金属材料、其焊接性一般较差。带回火双脉冲点焊的组织分布示意图不锈钢的点焊特点焊接性介绍焊接性介绍l不锈钢按组织可分为奥氏体型、马氏体型、铁不锈钢按组织可分为奥氏体型、马氏体型、铁素体型三类。素体型三类。l奥氏体型与铁素体型不锈钢易于点焊。马氏体奥氏体型与铁素体型不锈钢易于点焊。马氏体型不锈钢焊后硬度高、性能脆，焊接时需精确型不锈钢焊后硬度高、性能脆，焊接时需精确控制焊接参数，焊后常需作热处理，焊接性与控制焊
3、接参数，焊后常需作热处理，焊接性与可淬硬钢接近。可淬硬钢接近。l奥氏体型不锈钢的电阻率为低碳钢的奥氏体型不锈钢的电阻率为低碳钢的4-7倍，热倍，热导率仅为低碳钢的导率仅为低碳钢的1213。可用较小的焊。可用较小的焊接电流、较短的通电时间进行点焊。接电流、较短的通电时间进行点焊。l不锈钢的高温强度与硬度远比低碳钢高，因此不锈钢的高温强度与硬度远比低碳钢高，因此必须采用比焊低碳钢时高得多的电极压力来避必须采用比焊低碳钢时高得多的电极压力来避免飞溅和缩孔。电极材料亦需选用高温硬度高免飞溅和缩孔。电极材料亦需选用高温硬度高的材料以免严重压馈。的材料以免严重压馈。不锈钢焊接技术要点p试板清理：试板清理：
4、可用酸洗、砂布打磨或毡轮抛光等可用酸洗、砂布打磨或毡轮抛光等方法进行焊前表面清理方法进行焊前表面清理p电极与冷却：电极与冷却：电极压力应提高电极压力应提高40%-80%，为此，为此需采用软化温度高、硬度高的材料作电极。一需采用软化温度高、硬度高的材料作电极。一般推荐般推荐Be-Co-Cu合金电极，尤其当点焊较厚板合金电极，尤其当点焊较厚板时，电极的冷却极为重要，可采用外水冷却。时，电极的冷却极为重要，可采用外水冷却。p焊机与焊接参数：焊机与焊接参数：1）为保证耐晶间腐蚀的性能，应尽量减少在敏）为保证耐晶间腐蚀的性能，应尽量减少在敏化温度区停留（化温度区停留（450-850度），宜选用硬的焊接度
5、），宜选用硬的焊接参数，焊接时间一般比相同厚度低碳钢短些。参数，焊接时间一般比相同厚度低碳钢短些。2）因电阻率大、热导率小，焊接电流可比相同）因电阻率大、热导率小，焊接电流可比相同厚度低碳钢小些。厚度低碳钢小些。不锈钢焊接技术要点4）前点对后点的分流现象比点焊相同厚度低碳前点对后点的分流现象比点焊相同厚度低碳钢板时小，最小点距可减小。钢板时小，最小点距可减小。5）线膨胀系数比低碳钢约大）线膨胀系数比低碳钢约大15%，易变形，应，易变形，应尽量采用较小的熔核直径，一般推荐不大于板尽量采用较小的熔核直径，一般推荐不大于板厚的厚的4倍。强度不够宁可增加点数。倍。强度不够宁可增加点数。6）当板厚大于）
6、当板厚大于3mm的奥氏体不锈钢点焊时，常的奥氏体不锈钢点焊时，常采用多脉冲焊接电流来改善电极工作状况。其采用多脉冲焊接电流来改善电极工作状况。其脉冲较点焊等厚低碳钢时短且稀。这种多脉冲脉冲较点焊等厚低碳钢时短且稀。这种多脉冲措施亦可用于后热处理。措施亦可用于后热处理。镀层钢板的点焊特点焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍l镀层钢板主要有镀锌板、镀铝板、镀铅板、镀锡板镀层钢板主要有镀锌板、镀铝板、镀铅板、镀锡板和贴塑板。和贴塑板。l镀层钢板点焊的难点在于：镀层钢板点焊的难点在于：1 1）镀层金属熔点低，早于钢板熔化。熔化的镀层金）镀层金属熔点低，早于钢板熔化。熔化的镀层金属流人缝隙，增大接触
7、面属流人缝隙，增大接触面降低电流密度降低电流密度，因此需，因此需增大电流。增大电流。2 2）镀层金属与电极在升温时往往能）镀层金属与电极在升温时往往能组成固溶体或金组成固溶体或金属间化合物属间化合物等合金等合金.一旦发生上述现象，电极端部的一旦发生上述现象，电极端部的导电、导热性能下降，温度进一步上升，加速电极导电、导热性能下降，温度进一步上升，加速电极的的粘污损坏粘污损坏，同时亦破坏了零件的镀层。，同时亦破坏了零件的镀层。3 3）镀层金属如进入熔化的钢质熔池将产生）镀层金属如进入熔化的钢质熔池将产生结晶裂纹结晶裂纹和气孔和气孔，因此需在钢板熔化前把镀层挤出焊接区。，因此需在钢板熔化前把镀层挤
8、出焊接区。4 4）贴塑板焊接时，除保证必要的强度外还应）贴塑板焊接时，除保证必要的强度外还应保正贴保正贴塑面不被破坏塑面不被破坏，因此必须采用单面点焊和较短时间，因此必须采用单面点焊和较短时间焊接，在大多数情况下采用凸焊。焊接，在大多数情况下采用凸焊。镀层钢板焊接技术要点p试板清理：试板清理：不需清理不需清理p电极与冷却：电极与冷却：采用采用Cr-Cr-ZrZr-Cu-Cu合金电极或弥散强化电极合金电极或弥散强化电极。要加强冷却，允许外水冷。二次修磨间的焊接点数仅要加强冷却，允许外水冷。二次修磨间的焊接点数仅为焊低碳钢时的为焊低碳钢时的1 110-110-12020。薄板。薄板(1.2mm)(
9、1.2mm)点焊时可点焊时可采用采用嵌钨电极嵌钨电极。p焊机与焊接参数：焊机与焊接参数：l与等厚低碳钢相比电流应增大与等厚低碳钢相比电流应增大30%-50%30%-50%，镀层熔点越低，镀层熔点越低，增加越多。电极压力则增大增加越多。电极压力则增大30%30%即可；即可；l电极粘污，是产生质量问题的主要原因。故在结构允电极粘污，是产生质量问题的主要原因。故在结构允许条件下许条件下改用凸焊改用凸焊是解决电极粘污的最佳方案；是解决电极粘污的最佳方案；l采用缓升或直流波形较好；采用缓升或直流波形较好；l锌、铅等元素的金属蒸气和氧化物尘埃对人体有毒，锌、铅等元素的金属蒸气和氧化物尘埃对人体有毒，需需加
10、强通风加强通风。铝及铝合金的点焊焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍l铝及铝合金的电阻率低铝及铝合金的电阻率低(低碳钢的低碳钢的14-12)热热导率高导率高(低碳钢的低碳钢的2.4倍倍)。焊接时需。焊接时需采用大电流采用大电流焊焊接，通电接，通电时间要短时间要短，以免散热过多。一般需要焊，以免散热过多。一般需要焊接等厚低碳钢时的接等厚低碳钢时的4-5倍电流，通电时间则约为倍电流，通电时间则约为焊接等厚低碳钢的焊接等厚低碳钢的110。l铝及铝合金在空气中容易生成致密的氧化膜，因铝及铝合金在空气中容易生成致密的氧化膜，因此此焊前必须很好清理焊前必须很好清理。清理以化学法为佳清理。清理以化学法为
11、佳清理后应在短期内完成焊接以免再次氧化。后应在短期内完成焊接以免再次氧化。l与纯铝相比，铝合金的优良塑性变形温度区窄，与纯铝相比，铝合金的优良塑性变形温度区窄，线膨胀率大，因此线膨胀率大，因此须精确控制焊接参数须精确控制焊接参数才能避免才能避免裂纹和缩孔。裂纹和缩孔。铝及铝合金焊接技术要点l试板清理：试板清理：铝及铝合金焊前必须严格清理。推荐用化学法清理工件以保证接触电阻值稳定。清理后应及时焊接，存放期不应大于72h。l电极与冷却：电极与冷却：v采用采用电阻率低的Cd-Cu合金球面电极。v 焊接时必须加强水冷，有条件时可采用外加水冷以提高电极寿命。v电极粘损是影响电极寿命的主要因素，要频繁地用
12、细砂布清理电极工作面。在要求严格的场合，每几十个焊点甚至几个焊点就需清理一次。l焊机与焊接参数：焊机与焊接参数：v采用硬的焊接参数，大容量焊机。当板厚较小时，尚可采用单相工频交流电源，但大厚度及要求高的铝合金构件一般采用低频半波焊接工艺。大容量电容放电点焊机常用于点焊纯铝。v厚板点焊建议采用变压式加压工艺(加顶锻力)。钛合金的点焊焊接性介绍焊接性介绍l钛合金密度小，抗拉强度大，耐蚀性好，热强钛合金密度小，抗拉强度大，耐蚀性好，热强性及低温韧性均优，所以广泛应用于航空、宇性及低温韧性均优，所以广泛应用于航空、宇航和化工领域。航和化工领域。l钛合金热物理性能与奥氏体不锈钢近似，但比钛合金热物理性能
13、与奥氏体不锈钢近似，但比奥氏体不锈钢有更高的电阻率和更小的热导率，奥氏体不锈钢有更高的电阻率和更小的热导率，因此可采用较小容量的焊机焊接。因此可采用较小容量的焊机焊接。l钛在高温时大量吸收氧、氮、氢而脆化，电弧钛在高温时大量吸收氧、氮、氢而脆化，电弧焊时需特殊保护措施，但点焊时熔化金属处于焊时需特殊保护措施，但点焊时熔化金属处于塑性壳内与大气隔绝，故焊接性甚好，一般不塑性壳内与大气隔绝，故焊接性甚好，一般不需保护气体。需保护气体。钛合金焊接技术要点l试板清理：试板清理：一般可不进行表面清理，但表面氧化膜较致密时一般可不进行表面清理，但表面氧化膜较致密时可进行化学清理。可进行化学清理。l电极与冷
14、却：电极与冷却：用高温硬度好的用高温硬度好的Cr-Cu、Cr-Zr-Cu或或Be-Co-Cu合金电极，可进行内外水冷。合金电极，可进行内外水冷。l焊机与焊接参数：焊机与焊接参数：v钛合金的线膨胀系数仅为奥氏体不锈钢的钛合金的线膨胀系数仅为奥氏体不锈钢的l/2，热导率又小，热导率又小，所以焊接性好且表面不易过热，焊接过程中即使焊透率高达所以焊接性好且表面不易过热，焊接过程中即使焊透率高达90%也不致产生飞溅。也不致产生飞溅。v其高温强度低于奥氏体不锈钢的高温强度，可采用比点焊相其高温强度低于奥氏体不锈钢的高温强度，可采用比点焊相同厚度奥氏体不锈钢时低的电极力，以避免产生凸肩、深压同厚度奥氏体不锈
15、钢时低的电极力，以避免产生凸肩、深压痕。痕。v点焊时冷却速度很高，会产生针状马氏体组织，使硬度提高、点焊时冷却速度很高，会产生针状马氏体组织，使硬度提高、韧性下降。因此对韧性下降。因此对+型型钛钛合金合金(TC4)可以采用可以采用带带回火双脉回火双脉冲冲。v点焊后的变形较难矫正，故需正确考虑点焊次序，尽量减小点焊后的变形较难矫正，故需正确考虑点焊次序，尽量减小变形。变形。高温合金的点焊焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍l高温合金具有很好的高温强度与热稳定高温合金具有很好的高温强度与热稳定性，广泛应用于航天、航空工业。性，广泛应用于航天、航空工业。l高温合金具有比奥氏体不锈钢更大的电高温合
16、金具有比奥氏体不锈钢更大的电阻率、更小的热导率和更高的高温强度，阻率、更小的热导率和更高的高温强度，故可用较小的焊接电流，但需更大的电故可用较小的焊接电流，但需更大的电极压力。极压力。高温合金焊接技术要点l试板清理：试板清理：高温合金表面氧化膜致密性好，为高温合金表面氧化膜致密性好，为防止形成结合线伸入等缺陷，必须加强表面清防止形成结合线伸入等缺陷，必须加强表面清理工作。理工作。l电极与冷却：电极与冷却：用高温硬度好的用高温硬度好的Be-Co-CuBe-Co-Cu合金电合金电极。加强冷却，尽量避免反复加热，以减少近极。加强冷却，尽量避免反复加热，以减少近缝区出现缝区出现“胡须胡须”状缺陷的机会
17、。状缺陷的机会。l焊机与焊接参数：焊机与焊接参数：v采用软的焊接参数、大的电极压力，以提高电采用软的焊接参数、大的电极压力，以提高电极压力的压实效果。在有条件时应采用加大顶极压力的压实效果。在有条件时应采用加大顶锻力的焊接参数，以减少飞溅、防止产生裂纹、锻力的焊接参数，以减少飞溅、防止产生裂纹、疏松和缩孔等缺陷。疏松和缩孔等缺陷。铜及铜合金的点焊焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍焊接性介绍铜及铜合金分为：纯铜、黄铜、青铜和铜及铜合金分为：纯铜、黄铜、青铜和白同白同铜的导电和导热性能极好、因此焊接性铜的导电和导热性能极好、因此焊接性很差。很差。一般认为纯一般认为纯(紫紫)铜极难点焊，不能凸焊和铜极难
18、点焊，不能凸焊和缝焊。某些铜合金由于加入合金元素后缝焊。某些铜合金由于加入合金元素后导电、导热性能下降很多，硬度也有所导电、导热性能下降很多，硬度也有所提高，故已成功地进行了点焊和凸焊。提高，故已成功地进行了点焊和凸焊。铜及铜合金焊接技术要点l电极与冷却：电极与冷却：铜和高电导率的铜合金点焊时，铜和高电导率的铜合金点焊时，需采用防止大量散热的电极，一般推荐用钨、需采用防止大量散热的电极，一般推荐用钨、钼镶嵌型或铜钨烧结型电极，相对电导率小于钼镶嵌型或铜钨烧结型电极，相对电导率小于纯铜纯铜30%的铜合金点焊时可采用的铜合金点焊时可采用Cd-Cu合金电合金电极。极。l焊机与焊接参数：焊机与焊接参数
19、：v适当加大点距与搭边量，以防止过大的分流和适当加大点距与搭边量，以防止过大的分流和飞溅。飞溅。v推荐采用电容放电型焊接电源，以获得峰值高、推荐采用电容放电型焊接电源，以获得峰值高、脉宽窄的电流波形。脉宽窄的电流波形。点焊过程中的缺陷飞溅l飞溅包括前期飞溅、后期飞溅和外部飞溅飞溅包括前期飞溅、后期飞溅和外部飞溅l前期飞溅前期飞溅 金属熔化过程中，如果加热过急，而周金属熔化过程中，如果加热过急，而周围塑性环还未形成时，被急剧加热的接触点由于温围塑性环还未形成时，被急剧加热的接触点由于温度上升极快使内部金属气化，当内压力过大时便以度上升极快使内部金属气化，当内压力过大时便以飞溅形式向板间缝隙喷射，
20、这种现象称为前期飞溅飞溅形式向板间缝隙喷射，这种现象称为前期飞溅(指熔化核心尚未形成以前的飞溅指熔化核心尚未形成以前的飞溅)。l后期飞溅后期飞溅 形成最小尺寸熔核后，继续加热，热场形成最小尺寸熔核后，继续加热，热场不断扩展，熔化金属与塑性区温度的等温线也在不不断扩展，熔化金属与塑性区温度的等温线也在不断向外扩展，当熔化核心沿径向断向外扩展，当熔化核心沿径向r r的扩展速度大于塑的扩展速度大于塑性区变形速度时则产生后期飞溅。性区变形速度时则产生后期飞溅。l外部飞溅外部飞溅 如果熔化核心轴向增长过高，在电极压如果熔化核心轴向增长过高，在电极压力作用下也可能冲破塑性环向表面喷射形成外部飞力作用下也可
21、能冲破塑性环向表面喷射形成外部飞溅。溅。l危害：危害：降低接头力学性能降低接头力学性能结合线伸入v产生条件：产生条件：当焊接高温合金或铝合金时，如清当焊接高温合金或铝合金时，如清理不佳，表面将残留过厚的熔点高、致密且硬理不佳，表面将残留过厚的熔点高、致密且硬的氧化膜。的氧化膜。v定义：定义：在熔核形成过程中，这层氧化膜未彻底在熔核形成过程中，这层氧化膜未彻底破碎，残留在焊件表面，不但在塑性环区界面破碎，残留在焊件表面，不但在塑性环区界面存在，而且在焊接时可能进入熔合区，且限制存在，而且在焊接时可能进入熔合区，且限制了枝晶的生长，在熔核边缘形成突入熔核的晶了枝晶的生长，在熔核边缘形成突入熔核的晶
22、界夹杂物，称结合线伸人。界夹杂物，称结合线伸人。l危害：危害：结合线伸人处存在应力集中，极易在运结合线伸人处存在应力集中，极易在运行时扩展成裂纹，一般不允许存在。行时扩展成裂纹，一般不允许存在。裂纹裂纹裂纹的类型的类型：结晶裂纹（在熔核内部）：结晶裂纹（在熔核内部）、液化裂纹、液化裂纹（熔核边缘的半熔化区）（熔核边缘的半熔化区）热裂纹一般发生在铝合金和镍基合金的点焊中。热裂纹一般发生在铝合金和镍基合金的点焊中。结晶裂纹结晶裂纹金属凝固过程中，随作温度下降，枝晶不断金属凝固过程中，随作温度下降，枝晶不断长大，结晶固相金属所占比例相当大，核心中剩下的长大，结晶固相金属所占比例相当大，核心中剩下的液
23、态金属大为减少。这时，电极对核心内部所加压力液态金属大为减少。这时，电极对核心内部所加压力，大部分为已结晶的枝晶所吸收，因此，用于使液态，大部分为已结晶的枝晶所吸收，因此，用于使液态金属补充到枝叉缝隙中去的能量被减少，而液态金属金属补充到枝叉缝隙中去的能量被减少，而液态金属自由流动的阻力却在增大。随着温度不断下降，拉伸自由流动的阻力却在增大。随着温度不断下降，拉伸变形在增加，当拉伸变形量一旦超过材料的允许值时变形在增加，当拉伸变形量一旦超过材料的允许值时则形成则形成结晶裂纹结晶裂纹。裂纹 液化裂纹液化裂纹 l紧靠熔化核心边缘的金属层为半熔化区，金属紧靠熔化核心边缘的金属层为半熔化区，金属被加热
24、到固被加热到固液相之间的温度晶粒失去原有轧液相之间的温度晶粒失去原有轧制状态，急剧长大，晶界面积相对减小，界面制状态，急剧长大，晶界面积相对减小，界面合金成分浓度被提高。合金成分浓度被提高。l因加热速度极快，晶粒边界合金成分来不及向因加热速度极快，晶粒边界合金成分来不及向晶内扩散，在半熔化区，甚至热影响区都会形晶内扩散，在半熔化区，甚至热影响区都会形成富合金成分的暗色网状晶粒边界。成富合金成分的暗色网状晶粒边界。l晶粒边界在低于材料固相线温度时就开始熔化，晶粒边界在低于材料固相线温度时就开始熔化，冷却中容易形成热影响区裂纹。冷却中容易形成热影响区裂纹。结晶裂纹结晶裂纹液化裂纹液化裂纹防止裂纹的
25、措施1）熔化核心凝固时，成倍地提高电极压熔化核心凝固时，成倍地提高电极压力，以使金属冷却中的电极压力所造成力，以使金属冷却中的电极压力所造成的塑性变形速度始终大于材料在冷却收的塑性变形速度始终大于材料在冷却收缩中的变形增长率。因为用压缩变形去缩中的变形增长率。因为用压缩变形去抵消拉伸变形减弱了部分内应力，降低抵消拉伸变形减弱了部分内应力，降低了热裂纹倾向。了热裂纹倾向。2）在凝固开始后，对焊接区再给予小幅度）在凝固开始后，对焊接区再给予小幅度附加电流附加电流(50-70I)补充加热，使金属塑补充加热，使金属塑性变形能力改善，使金属的凝固收缩率性变形能力改善，使金属的凝固收缩率降低，从而可减少热
26、裂纹敏感性。降低，从而可减少热裂纹敏感性。胡须l某些材料如高温合金和铝合金其晶界聚某些材料如高温合金和铝合金其晶界聚集低熔点杂质，加热时它首先熔化并在集低熔点杂质，加热时它首先熔化并在压力下被挤出，而后熔核中的液态金属压力下被挤出，而后熔核中的液态金属又填满其空间，因此并没有破坏接头的又填满其空间，因此并没有破坏接头的完整性。但在金相检别时因其腐蚀性能完整性。但在金相检别时因其腐蚀性能与周围原有金属有差别而易误判为裂纹。与周围原有金属有差别而易误判为裂纹。胡须的三种存在部位l熔核内部胡须Al由熔核边缘伸向热影响区的胡须Bl稍离熔核、独立存在于热影响区的胡须C胡须对接头性能的影响v因填满铸态组织
27、的胡须并未破坏金属的因填满铸态组织的胡须并未破坏金属的连续性，经试验证实它对接头强度无影连续性，经试验证实它对接头强度无影响，所以生产中允许胡须存在，而不作响，所以生产中允许胡须存在，而不作为焊接缺陷处理。为焊接缺陷处理。v但是，对未填满的胡须尽管很少发现，但是，对未填满的胡须尽管很少发现，当承受载荷时，特别在动载荷作用下，当承受载荷时，特别在动载荷作用下，仍如同裂纹一样有危险性，所以应作为仍如同裂纹一样有危险性，所以应作为裂纹处理。裂纹处理。缩孔l当液态金属结晶而收缩时，如果塑性区在电极压力作当液态金属结晶而收缩时，如果塑性区在电极压力作用下的变形能补充核心金属的收缩，则得到致密核心用下的变
28、形能补充核心金属的收缩，则得到致密核心;如果冷速快如果冷速快,锻压力不足，塑性变形来不及补充，则锻压力不足，塑性变形来不及补充，则形成缩孔。形成缩孔。l零件越厚零件越厚,核心熔化金属体积越大，要求变形补充量核心熔化金属体积越大，要求变形补充量越大，这时内外温度差增大，就更容易形成缩孔。越大，这时内外温度差增大，就更容易形成缩孔。l材料高温强度材料高温强度越高，变形所要求的能量也越高，越容越高，变形所要求的能量也越高，越容易存在缩孔。易存在缩孔。l缝焊缝焊往往是在失压下完成结晶的，所以也容易产生缩往往是在失压下完成结晶的，所以也容易产生缩孔。缩孔减少了结合面上承力面积，有时与裂纹同时孔。缩孔减少了结合面上承力面积，有时与裂纹同时产生。产生。l一般零件不限制有缩孔的焊点数。对航空零件规定每一般零件不限制有缩孔的焊点数。对航空零件规定每个焊点内的缩孔不超过一个，孔径不大于个焊点内的缩孔不超过一个，孔径不大于2525d d。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！36