凸焊工藝與方法--凸焊電極 模具和夾具
凸(tu)(tu)焊(han)(han)主要用(yong)于焊(han)(han)接低碳鋼(gang)和低合金鋼(gang)的(de)沖壓件(jian)。凸(tu)(tu)焊(han)(han)的(de)種類(lei)很多，除板件(jian)凸(tu)(tu)焊(han)(han)外，還有螺帽、螺釘類(lei)零(ling)件(jian)的(de)凸(tu)(tu)焊(han)(han)、線材(cai)交叉凸(tu)(tu)焊(han)(han)、管(guan)子凸(tu)(tu)焊(han)(han)和板材(cai)T型凸(tu)(tu)焊(han)(han)等。
板件凸焊(han)(han)最(zui)適(shi)宜(yi)的厚度(du)為(wei)0.5-4mm。焊(han)(han)接更(geng)薄(bo)的板件時，凸點設計要求嚴格，需(xu)要隨動性(xing)極好的焊(han)(han)機，因此厚度(du)小于0.25mm的板件更(geng)易于采用點焊(han)(han)。
凸焊與(yu)點(dian)焊相(xiang)比還具(ju)有(you)以(yi)下優(you)點(dian)：
1）在一個焊(han)接循環(huan)內(nei)可同(tong)時焊(han)接多個焊(han)點。不僅生(sheng)產率高，而(er)且沒(mei)有分流影響。因此可在窄(zhai)小(xiao)的(de)部位上布置(zhi)焊(han)點而(er)不受點距的(de)限制。
2）由(you)于電(dian)流(liu)密度(du)集(ji)于凸點，電(dian)流(liu)密度(du)大，故可用較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)電(dian)流(liu)進行焊(han)接，并能可靠地形(xing)(xing)成較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)熔核。在點焊(han)時，對(dui)應(ying)于某一(yi)板厚，要形(xing)(xing)成小(xiao)(xiao)于某一(yi)尺寸的(de)熔核是很困難的(de)。
3）凸(tu)點(dian)的位(wei)置準確、尺寸一致，各點(dian)的強度比較均勻。因此(ci)對于給定(ding)的強度、凸(tu)焊焊點(dian)的尺寸可(ke)以小于點(dian)焊。
4）由于采用(yong)大平面(mian)電(dian)極(ji)，且(qie)凸點設置在一(yi)個工(gong)件(jian)(jian)上，所(suo)以可最大限度地減輕另一(yi)工(gong)件(jian)(jian)外露表面(mian)上的(de)(de)(de)壓(ya)痕。同時大平面(mian)電(dian)極(ji)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)電(dian)流密度小、散熱好，電(dian)極(ji)的(de)(de)(de)磨損要比點焊小得(de)多，因而(er)大大降低了(le)電(dian)極(ji)的(de)(de)(de)保養和維(wei)修費用(yong)。
5）與點焊(han)相比，工(gong)件(jian)表面的油、銹(xiu)、氧化皮、鍍層和其(qi)他涂(tu)層對(dui)凸焊(han)的影響(xiang)較小，但干凈的表面仍能獲得(de)較穩定的質量(liang)。
凸(tu)焊(han)的(de)不(bu)足(zu)之處是需(xu)(xu)要(yao)沖制凸(tu)焊(han)的(de)附加工序；電極(ji)比較復雜；由于一次要(yao)焊(han)多個焊(han)點，需(xu)(xu)要(yao)使用高電極(ji)壓(ya)力、高機(ji)(ji)械(xie)精度的(de)大(da)功率焊(han)機(ji)(ji)。
由(you)于凸(tu)焊有上述多種優點(dian)，因而獲得了極廣(guang)泛的(de)應用。
凸(tu)焊電極、模(mo)具和夾具
一、電極材料
凸焊電(dian)極通常采用2類(lei)電(dian)極合(he)金(jin)制(zhi)造，因為這(zhe)類(lei)電(dian)極合(he)金(jin)在電(dian)導率、強度、硬度和耐熱性(xing)等(deng)方面具(ju)有(you)最好的綜合(he)性(xing)能(neng)。3類(lei)電(dian)極合(he)金(jin)也能(neng)滿足要求(qiu)。
二、電極設計
凸(tu)焊電極(ji)有三種(zhong)基本類型：
1）點焊用(yong)的圓形平(ping)頭電(dian)極
2）大平頭棒狀電極
3）具有一組局部接觸面(mian)的(de)(de)電(dian)極(ji)，即將電(dian)極(ji)在接觸部位加工出凸起接觸面(mian)，或將較硬的(de)(de)銅合金嵌塊(kuai)用釬焊(han)或緊(jin)固(gu)方(fang)法固(gu)定于電(dian)極(ji)的(de)(de)接觸部位。
標準點焊電極用于單點凸焊時。為了(le)減輕工(gong)件表面壓痕，電極接觸(chu)面直(zhi)徑應不小于凸點直(zhi)徑的兩倍(bei)。
大平頭棒狀電(dian)極用于局(ju)部(bu)位置的(de)多(duo)點凸焊(han)。例如加強墊圈的(de)凸焊(han)，一次可(ke)焊(han)4-6點。這種電(dian)極的(de)接觸面必須足(zu)夠大，要(yao)超過全部(bu)凸點的(de)邊(bian)界，超出量(liang)一般應相(xiang)當于一個凸點的(de)直徑。這種電(dian)極一般可(ke)裝在大功率點焊(han)機上。
三、焊接模具和夾具
焊接模(mo)具(ju)用(yong)于(yu)保持和夾(jia)緊工件(jian)于(yu)適當(dang)位置，同(tong)時也用(yong)作電(dian)極(ji)，夾(jia)具(ju)是不導(dao)電(dian)的輔助定(ding)(ding)(ding)位裝置。對于(yu)小工件(jian)，電(dian)極(ji)和定(ding)(ding)(ding)位夾(jia)具(ju)通常(chang)是一體的。橫簧夾(jia)的作用(yong)是將螺栓固定(ding)(ding)(ding)于(yu)上電(dian)極(ji)中，為(wei)防止分流，插入電(dian)極(ji)的固定(ding)(ding)(ding)銷(xiao)須用(yong)非金屬材料(liao)。
其他(ta)類型的(de)待焊工(gong)件(jian)(jian)也可用彈簧夾固(gu)定(ding)在上電極(ji)上。在條件(jian)(jian)許可用真空吸附的(de)方(fang)法(fa)使工(gong)件(jian)(jian)保持在上電極(ji)中。有時也可用一個移動裝置將小工(gong)件(jian)(jian)夾住并送入(ru)待焊部位。
大型凸焊構件需(xu)要復(fu)雜得多的焊接(jie)模具和夾具，以滿足定(ding)位，加緊和導電的需(xu)要。
凸焊(han)的(de)工(gong)藝特點和(he)工(gong)藝參數(shu)
一、凸焊的工藝特點
凸(tu)(tu)焊(han)(han)是(shi)點焊(han)(han)的一種變(bian)形，通常(chang)是(shi)在(zai)兩(liang)板件之一上沖出凸(tu)(tu)點，然后進行焊(han)(han)接。由于電(dian)流集中，克服(fu)了點焊(han)(han)時(shi)(shi)熔核偏移的缺點，因而凸(tu)(tu)焊(han)(han)時(shi)(shi)工件的厚度比可以超過6:1。
凸(tu)焊時(shi)，電極必須(xu)隨著凸(tu)點的被壓(ya)饋而迅速下(xia)降，否(fou)則會因(yin)失壓(ya)而產生飛(fei)濺，所以應(ying)采用(yong)電極隨動性好的凸(tu)焊機。
多(duo)點凸(tu)焊時，如(ru)果焊接條件不適當(dang)，會引起(qi)凸(tu)點移(yi)位現象，并導致(zhi)接頭強(qiang)度降低。實驗證明，移(yi)位是由電流通過時的電磁(ci)力引起(qi)的。
在實(shi)際焊接時(shi)，由于凸點(dian)高度(du)不一(yi)致(zhi)，上下電極平行(xing)度(du)差，一(yi)點(dian)固定一(yi)點(dian)移動要比兩點(dian)同時(shi)移動的情(qing)況多。
為了防止凸點移位，除在保證正常熔核的(de)條件下，選用較大的(de)電極壓力，較小的(de)焊接電流外，還應盡可能地提(ti)高加(jia)壓系(xi)統(tong)的(de)隨動性。提(ti)高隨動性的(de)方法主要是減小加(jia)壓系(xi)統(tong)可動部(bu)分(fen)的(de)質(zhi)量(liang)，以及在導向部(bu)分(fen)采用滾動摩(mo)擦。
多點(dian)(dian)凸焊時，為克服各凸點(dian)(dian)間的壓力不均衡，可以
采用附加預熱脈沖或采用可轉動的電極頭的辦法。
二、凸焊的工藝參數
凸焊(han)(han)的主(zhu)要工藝參數是(shi)：電(dian)極(ji)壓力、焊(han)(han)接時間和(he)焊(han)(han)接電(dian)流(liu)。
1、電極壓力
凸(tu)焊的電(dian)極壓(ya)力(li)取決(jue)于(yu)被焊金屬的性(xing)能，凸(tu)點的尺(chi)寸和一次焊成的凸(tu)點數量等(deng)。電(dian)極壓(ya)力(li)應足(zu)以在凸(tu)點達(da)到(dao)焊接溫度(du)時(shi)將其完全(quan)壓(ya)饋，并使兩工(gong)件緊密(mi)貼合。電(dian)極壓(ya)力(li)過(guo)大(da)會(hui)過(guo)早地壓(ya)饋凸(tu)點，失去凸(tu)焊的作用，同(tong)時(shi)因(yin)電(dian)流密(mi)度(du)減(jian)小而降低(di)接頭(tou)強度(du)。壓(ya)力(li)過(guo)小又會(hui)引起(qi)嚴(yan)重飛(fei)濺。
2、焊接時間
對(dui)于給定的(de)(de)(de)工(gong)件材(cai)料和(he)厚(hou)度，焊(han)(han)接(jie)(jie)時間(jian)由焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)(liu)和(he)凸(tu)點剛(gang)度決定。在凸(tu)焊(han)(han)低碳(tan)鋼(gang)(gang)和(he)低合金(jin)鋼(gang)(gang)時，與電極壓(ya)力和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)(liu)相比，焊(han)(han)接(jie)(jie)時間(jian)時次要的(de)(de)(de)。在確定合適的(de)(de)(de)電極壓(ya)力和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)(liu)后，在調節(jie)焊(han)(han)接(jie)(jie)時間(jian)，以獲得滿意的(de)(de)(de)焊(han)(han)點。如(ru)想縮短焊(han)(han)接(jie)(jie)時間(jian)，就(jiu)要相應增(zeng)大焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)(liu)，但(dan)過份增(zeng)大焊(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)(liu)可能引起金(jin)屬(shu)過熱和(he)飛濺，通常凸(tu)焊(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)時間(jian)比點焊(han)(han)長，而電流(liu)(liu)比點焊(han)(han)小。
3、焊接電流
凸焊(han)(han)的(de)(de)(de)每一焊(han)(han)點所需電(dian)流(liu)比(bi)點焊(han)(han)同(tong)樣一個(ge)焊(han)(han)點時(shi)小。但在(zai)凸點完(wan)全壓潰(kui)之前(qian)電(dian)流(liu)必須能使凸點溶(rong)化，推薦的(de)(de)(de)電(dian)流(liu)應(ying)該是在(zai)采(cai)用合適(shi)的(de)(de)(de)電(dian)極壓力(li)下(xia)不至(zhi)于擠出過(guo)多金屬的(de)(de)(de)最大電(dian)流(liu)。對于一定凸點尺(chi)寸，擠出的(de)(de)(de)金屬量(liang)隨電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。采(cai)用遞增(zeng)的(de)(de)(de)調幅(fu)電(dian)流(liu)可以減(jian)小擠出金屬。和(he)點焊(han)(han)一樣，被焊(han)(han)金屬的(de)(de)(de)性能和(he)厚度仍然是選擇(ze)焊(han)(han)接電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)主要(yao)依據。
多點(dian)凸(tu)焊(han)(han)時，總的(de)焊(han)(han)接電流(liu)大約(yue)為每個凸(tu)點(dian)所需電流(liu)乘以凸(tu)點(dian)數。但(dan)考慮到凸(tu)點(dian)的(de)公差、工(gong)件形狀。以及焊(han)(han)機次級(ji)回路(lu)的(de)阻抗等因(yin)素，可能(neng)需要做一些(xie)調整。
凸(tu)焊(han)(han)時還應(ying)做到被焊(han)(han)兩板間的(de)熱平(ping)衡，否則，在平(ping)板未達到焊(han)(han)接(jie)溫度以(yi)前便已溶化，因此(ci)焊(han)(han)接(jie)同種(zhong)金屬時，應(ying)將凸(tu)點沖在較厚(hou)的(de)工件上，焊(han)(han)接(jie)異種(zhong)金屬時，應(ying)將凸(tu)點沖在電導率(lv)較高(gao)的(de)工件上。但當(dang)在厚(hou)板上沖出凸(tu)點有困難時，也(ye)可(ke)在薄板上沖凸(tu)點。
電(dian)(dian)極材料也影響兩工件上的熱平衡，在焊接厚度小于(yu)0.5mm的薄板時，為了減(jian)少平板一側(ce)的散熱，常用(yong)鎢-銅燒結(jie)材料或鎢做電(dian)(dian)極的嵌(qian)塊。
凸焊接頭和凸點設計
一、凸焊接頭設計
凸(tu)焊(han)(han)搭接接頭的(de)設(she)計(ji)與點(dian)焊(han)(han)相似(si)。通常凸(tu)焊(han)(han)接頭的(de)搭接量(liang)比點(dian)焊(han)(han)的(de)小。凸(tu)點(dian)間的(de)間距沒有嚴格(ge)限制。
當一個(ge)工件(jian)(jian)的(de)表面質(zhi)量要求較高(gao)時，凸(tu)點(dian)應沖在另一工件(jian)(jian)上。在工件(jian)(jian)凸(tu)焊螺母、螺栓(shuan)等緊固(gu)件(jian)(jian)時，凸(tu)點(dian)的(de)數量必須足以承受設計載荷。
二、凸點設計
凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)的作(zuo)用(yong)是將電流和(he)壓(ya)力(li)局(ju)限在(zai)工件的特定(ding)位(wei)置上，其形狀(zhuang)和(he)尺(chi)寸(cun)(cun)取決于(yu)應(ying)用(yong)的場合(he)和(he)需要焊點(dian)(dian)強(qiang)(qiang)度(du)(du)。不(bu)(bu)同資料所推薦(jian)的焊點(dian)(dian)尺(chi)寸(cun)(cun)往往相差(cha)甚遠(yuan)。一般(ban)情況下(xia)建議采(cai)用(yong)下(xia)表規定(ding)的凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)尺(chi)寸(cun)(cun)。與沖有(you)凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)的板(ban)厚(hou)相比，當平(ping)板(ban)較(jiao)薄時(shi)(shi)采(cai)用(yong)小(xiao)凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)，較(jiao)厚(hou)時(shi)(shi)采(cai)用(yong)大(da)凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)。凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)形狀(zhuang)有(you)圓球(qiu)(qiu)型和(he)圓錐型兩(liang)種。后一種可以提高凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)剛度(du)(du)，在(zai)電極壓(ya)力(li)較(jiao)高時(shi)(shi)不(bu)(bu)致于(yu)過(guo)早(zao)壓(ya)潰；也可以減(jian)少因電流密(mi)度(du)(du)過(guo)大(da)而(er)產生(sheng)飛濺(jian)。但通常多采(cai)用(yong)圓球(qiu)(qiu)型凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)。為(wei)了(le)防止擠出金屬殘留在(zai)凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)周圍(wei)而(er)形成板(ban)間間隙，有(you)時(shi)(shi)也采(cai)用(yong)帶(dai)環形溢(yi)出槽的凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)。多點(dian)(dian)凸(tu)(tu)(tu)(tu)焊時(shi)(shi)，凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)高度(du)(du)不(bu)(bu)一致將引起各點(dian)(dian)電流的不(bu)(bu)平(ping)衡，使接頭強(qiang)(qiang)度(du)(du)不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)。因此凸(tu)(tu)(tu)(tu)點(dian)(dian)高度(du)(du)誤(wu)(wu)差(cha)應(ying)不(bu)(bu)超過(guo)±0.12mm。如(ru)采(cai)用(yong)預熱(re)電流，則(ze)誤(wu)(wu)差(cha)可以增(zeng)大(da)。
凸點(dian)(dian)也(ye)可(ke)以(yi)(yi)做成長形的（近似(si)橢圓(yuan)形），以(yi)(yi)增加熔核尺寸，提高焊點(dian)(dian)強度(du)，此時凸點(dian)(dian)與平板將為線(xian)接觸。
凸焊時，除利用(yong)上(shang)述幾(ji)種(zhong)形(xing)式的凸點形(xing)成(cheng)接頭(tou)外(wai)，根據凸焊工件種(zhong)類不(bu)同還有(you)多種(zhong)接頭(tou)形(xing)式。
用于凸(tu)(tu)焊(han)的(de)螺栓和(he)螺帽上的(de)凸(tu)(tu)點和(he)凸(tu)(tu)環多是在零件鍛壓時一次成形。