Ⅰ 焊接质量如何判定
关于焊接质量的要求可根据以下标准执行
GB50205-2001焊缝质量等级及缺陷分级
焊缝质量等级 一级 二级 三级
内部缺陷超声波
探伤评定等级 Ⅱ Ⅲ ——
检验等级 B级 B级 ——
探伤比例 100% 20% ——
内部缺陷射线探伤
评定等级 Ⅱ Ⅲ ——
检验等级 AB级 AB级 ——
探伤比例 100% 20% ——
外观质量
一级 二级 三级
未焊满(不足设计要求)
不允许 ≤0.2+0.02t,且≤1.0 ≤0.2+0.04t,
二、三级且≤2.0每100.0焊缝内缺陷总长≤25.0
根部收缩 不允许 ≤0.2+0.02t,且≤1.0 ≤0.2+0.04t,
二、三级 且≤2.0长度不限
咬边 不允许 ≤0.05t且≤0.连续长度≤100.0,
且焊缝两侧咬边总长≤10%焊缝全长
≤0.1t且≤1.0,长度不限
弧坑裂纹 不允许 允许存在个别长≤5.0的弧坑裂纹
电弧擦伤 不允许 允许存在个别
接头不良 不允许 缺口深度≤0.05t,且≤0.5 缺口深度≤0.1t,且≤1.0
表面夹渣 不允许 不允许 深≤0.2t,长≤0.5t,且≤20
表面气孔 不允许 不允许 每50.0长度焊缝内允许直0.4t 且≤3.0的气孔2个,孔距应≥6倍孔径
注:1、探伤比例的计数方法应按以下原则确定:
(1)对工厂制作焊缝,应按每条焊缝计算百分比,且探伤长度应不小于200mm,当焊缝长度不足200mm时,应对整条焊缝进行探伤;
(2)对现场安装焊缝,应按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数计算百分比,探伤长度应不小于200mm,并应不少于1条焊缝。
2、表内t为连接处较薄的板厚。
3、表中单位为mm。
Ⅱ 确保厚板焊接质量的常见措施和办法有哪些
1 厚板焊接工艺
由于材料为低合金结构钢,含有少量的合金元素,淬硬倾向大,焊接性差,焊缝中极易出现裂纹,因此厚板焊接是本工程的一大难题,为防止焊接缺陷的产生,除遵循上述“焊接通则”要求外,特制定如下工艺措施:
(1)焊接材料
①选择强度、塑性、韧性相同的焊接材料,并且焊前要进行工艺评定试验,合格后方可正式焊接,焊接材料选择低氢型焊接材料。
②CO2气体保护焊:选用药芯焊丝E71T-1或ER50-6。
CO2气体:CO2含量(V/V)不得低于99.9%,水蒸气与乙醇总含量(m/m)不得高于0.005%,并不得检出液态水。
③手工电弧焊时:选用焊条为E50型, 焊接材料烘干温度如下所示:
(2)焊前预热
①为减少内应力,防止裂纹,改善焊缝性能,母材焊接前必须预热。
②预热最低温度:
③T型接头应比对接接头的预热温度高25-50℃。
④操作地点环境温度低于常温时(高于0℃)应提高预热温度为15-25℃。
⑤预热方法
采用电加热和火焰加热两种方式,火焰加热仅用于个别部位且电加热不宜施工之处,并应注意均匀加热。电加热预热温度由热电仪自动控制,火焰加热用测温笔在离焊缝中心75mm的地方测温,测温点应选取加热区的背面。
(3)工艺参数选择
为提高过热区的塑性、韧性,采取小线能量进行焊接。根据焊接工艺评定结果,选用科学合理的焊接工艺参数。
(4)焊接过程采取的措施
①由于后层对前层有消氢作用,并能改善前层焊缝和热影响区的组织,采用多层多道焊,每一焊道完工后应将焊渣清除干净并仔细检查和清除缺陷后再进行下一层的焊接。
②每层焊缝始终端应相互错开50mm左右。
③层间温度必须保持与预热温度一致。
④每道焊缝一次施焊中途不可中断。
⑤焊接过程中采用边振边焊技术或锤击消除焊接应力。
在边焊边振过程中,可以延迟焊缝组织结晶,使焊缝中的H等有害杂质有更充足的时间逸出,从而降低焊缝金属含氢量及杂质偏析,减少裂纹及层状撕裂趋向;可使焊缝晶粒更加细化,提高焊接接头塑性和韧性,从而大大提高焊接接头的机械性能;焊缝金属在振动状态下结晶,可降低焊接应力,提高焊缝抗层状撕裂及抗疲劳能力。
⑥焊接过程要注意每道焊缝的宽深比大于1.1。
(5)采取合理的焊接顺序及坡口形式可降低焊缝内应力:
厚板接料尽量采取对称的X型坡口,并且对称焊接。
(6)后热:
后热不仅有利于氢的逸出,可在一定程度上降低残余应力,适当改善焊缝的组织,降低淬硬性,因此焊后立即将焊缝加热至200-250℃,并且保温时间不得小于1小时。
(7)外观质量控制:
焊缝加强高及过渡角的圆滑过渡可适当提高接头的疲劳强度,因此:
①对焊缝内部质量在焊后24小时按规定进行无损检测。
②对焊缝的外表面要进行磁粉探伤。
对焊缝外观进行打磨处理,不得出现加强高过高、焊缝咬边等缺陷。
(8)厚板焊接防止层状撕裂的措施
板厚方向承受焊接拉应力的板材端头伸出接头焊缝区;
工艺措施:
采用气体保护焊施焊,并匹配药芯焊丝。
消氢处理:
消氢处理的加热温度应为200-250℃,保温时间应依据工件板厚按每25mm板厚不小于0.5h、且总保温时间不得小于1h确定。达到保温时间后应缓冷至常温。
消氢处理的加热和保温方法按上述方法中规定执行。
采用边振动边焊接工艺:
在边焊边振过程中,可以延迟焊缝组织结晶,使焊缝中的H等有害杂质有更充足的时间逸出,从而降低焊缝金属焊量及杂质偏析,减少裂纹及层状撕裂趋向;可使焊缝晶粒更加细化,提高焊接接头塑性和韧性,从而大大提高焊接接头的机械性能;焊缝金属在振动状态下结晶,可降低焊接应力,提高焊缝抗层状撕裂及抗疲劳能力。
2 厚板焊接t8/5值及焊接规范控制
(1)厚板焊接存在的一个重要问题是焊接过程中,焊缝热影响区由于冷却速度较快,在结晶过程中最容易形成粗晶粒马氏体组织,从而使焊接时钢材变脆,产生冷裂纹的倾向增大。因此在厚板焊接过程中,一定要严格控制t8/5。即控制焊缝热影响区尤其是焊缝熔合线处,从800℃冷却到500℃的时间,即t8/5值。
(2)t8/5过于短暂时,焊缝熔合线处硬度过高,易出现淬硬裂纹;t8/5过长,则熔合线处的临界转变温度会升高,降低冲击韧性值,对低合金钢,材质的组织发生变化。出现这两种情况,皆直接影向焊接结头的质量。
(3)对于手工电弧焊,焊接速度的控制:在工艺上规定不同直径的焊条所焊接的长度,规定焊工按此执行,从而确保焊接速度,其它控制采用电焊机控制,从而达到控制焊接线能量的输入,达到控制厚板焊接质量之目的。
3 厚板加热方法
厚板焊接预热,是工艺上必须采取的工艺措施,对于本工程钢结构焊接施工采用电加热板预加热的方法。加热时应力求均匀,预热范围为坡口两侧至少2t,且不小于100mm
宽,测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处;预热温度宜在焊件反面测量。
经研究表明产生氢致裂纹要以下四项基本先决条件:
(1)敏感的微观组织(硬度是敏感度的一个粗略的指标)
(2)适当的扩散氢含量
(3)合适的拘束度
(4)适宜的温度
其中一项或几项是处于支配地位的,但这四项条件都必须具备才会产生氢致裂纹。防止氢致裂纹的实用方法就是预热,就是设法控制这些因素中的一项或几项。
一般来说有两种不同的方法来预估预热温度。根据大量的裂纹试验,提出一种基于热影响区临界值,就可消除氢致裂纹的危险。被认可的临界硬度可能是氢含量的函数。另一种预估预热温度的方法是基于控制氢。为弄清低温时的冷却速度即300℃~100℃之间的冷却速度的作用,已经通过高约束度下坡口焊缝试验确立了临界冷却速度,化学成份以及氢含量之间的关系。
通过上述的理论分析,经实践试验证明对于板厚不小于36mm的钢板预热温度达到120℃即可,对于t=60~70mm的钢板预热温度需达到150℃。
4 层间温度控制
(1)厚板为防止出现裂纹采取加热预热后,在焊接过程中应注意的一个重要问题,就是焊缝层间温度控制措施。如果层间温度不控制,焊缝区域会出现多次热应变,造成的残余应力对焊缝质量不利,因此在焊接过程中,层间温度必须严格控制。
(2)层间温度一般控制在200℃~250℃之间。为了保持该温度,厚板在焊接时,要求一次焊接连续作业完成。
(3)当构件较长(L>10米)时,在焊接过程中,厚板冷却速度较快,因此在焊接过程中一直保持预加热温度,防止焊接后的急速冷却造成的层间温度的下降,焊接时还可采取焊后立即盖上保温板,防止焊接区域温度过快冷却。
Ⅲ 钢筋的焊接方法有几种如何保证焊接质量
有以下五种方式,焊接的方式、工具、所焊接的钢筋不同,具体如下:
1、闪光对焊: 用对焊机使两段被焊钢筋接触,通过低电压的强电流,钢筋被加热到一定温度变软后,轴向加压顶锻,形成对焊接头,将钢筋沿轴向接长。根据对焊工艺闪光对焊分为连续闪光焊和闪光一预热一闪光焊,后者用于焊接大直径钢筋。预应力钢筋皆用这种焊接。
2、电弧焊: 用弧焊机使焊条与焊件间产生高温电弧,使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化,凝固后便形成接头或焊缝。钢筋电弧焊的接头型式有:搭接接头(单面焊缝或双面焊缝)、邦条接头(单面焊缝或双面焊缝)、剖口接头(平焊或立焊)。
3、电渣压力焊:在上、下被焊钢筋间放一小块导电剂(钢丝小球、电焊条等),装上药盒和填满焊药,用交流电焊机接通电路引弧燃烧,待形成渣池、钢筋熔化并稳弧一定时间后,在断电同时,用手动加压机构进行加压顶锻,排除夹渣、气泡,形成接头。这种焊接多用于现浇钢筋混凝土结构构件内竖向钢筋的接长。
4、电阻点焊:点焊机的上、下电极接触交叉的钢筋而接通电流,交叉钢筋的接触点处电阻较大,电流产生的热量将钢筋熔化,同时电极加压使钢筋焊合。用于焊接钢筋网片,钢筋骨架等钢筋的交叉连接。
5、钢筋气压焊:由一定比例的氧气(纯度≥98.5%、瓶装工作压力小于5~10公斤/厘米2)火焰将钢筋端部加热到塑性状态(温度约1320~1340℃),边加热边加压,最终施加3000公斤/厘米2以上的压力,将钢筋焊接在一起。希望对你有帮助,望采纳,谢谢!
Ⅳ 如何控制焊接变形的措施
从而减少了焊接应力和变形合理的装配和焊接顺序。如果焊缝较长。
焊接过程中:1)先焊收缩量大的焊缝,从而减少焊接应力与变形、加快焊接速度; 4)具有对称焊缝的焊件最好成双的对称焊使各焊道引起的变形相互抵消;2)焊缝较长的焊件可以采用分中对称焊法,使结构具有抵抗变形的足够刚度,加热区与焊缝一起收缩,在焊接部位附近区域(称为减应区)进行加热使之伸长,进行后退焊补; 二,对焊件进行不均匀加热和冷却,减少熔敷金属量(焊接时采用小坡口。7)在焊接结构中,分段逐步退焊法,可采用逐步退焊法和跳焊法,将增加焊接结构的刚度的部件先焊,采用焊接热源比较集中的焊接方法进行焊接可降低焊接变形、尺寸、),是产生焊接应力和变形的根本原因,应先焊错开的短焊缝,使温度分布较均匀、跳焊法,使金属产生塑性延伸变形,以抵消焊后产生的变形; 6)采用对称与中轴的焊接和由中间向两侧焊接都有利于抵抗焊接变形,以保证焊缝获得良好的焊接质量,可有效减小焊接应力和变形、焊前预热和焊后缓冷 预热的目的是减少焊缝区与焊件其他部分的温差, 当钢板拼接时、锤击焊缝法 在焊缝的冷却过程中,焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定、焊接角焊时减少焊脚尺寸)、反变形法 根据理论计算和实践经验、选择合理的焊接顺序尽量使焊缝自由收缩,应尽量采用较小的焊缝尺寸。9)十字接头和丁字接头焊接时,焊后冷却时。
三,要先焊接对接焊缝后焊接角接焊缝,预先估计结构焊接
变形的方向和大小。此方法会增大焊接应力,点固后。
减少焊接应力与变形的工艺措施主要有,同时存在着对接焊缝和角接焊缝时, 减少焊接时的热输入,只适用于塑性较好的低碳钢结构; 3)焊件焊接时要先将所以的焊缝都点固后、加热“减应区”法 焊接前、减少焊缝宽度,尽可能的减少焊缝的数量,避免焊接应力集中、大小相等的预置变形,常用于较短裂纹的焊缝:一,从而减小焊接应力和变形 。八.合理的焊接工艺方法,降低焊缝区的冷却速度.: 一.选用合理的焊缝尺寸和型状,再焊直通长焊缝,从裂纹的终端向中心方向进行。
七,可有效防 止角变形和波浪变形、预留收缩变形量
根据理论计算和实践经验,(降低电流。8)在焊接箱体时,使焊件能较均匀地冷却下来。11)焊接操作时、氩弧焊等 减少焊接应力与变形的从设计方面的措施主要有。能够提高焊接焊件的刚度。焊接焊缝较多的结构件时。如CO2气体保护焊。10)焊接操作时,只要结构上允许应该尽可能使焊缝对称于焊件截面的中和轴或者靠近中和轴,再统一焊接,在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量、弯曲变形。施焊前把焊缝分成适当的小段。
二; 三.合理安排焊缝的位置。
四。应该先焊接端接焊缝再焊接边接焊缝。逐步退焊法 ,用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝; 5)焊件焊缝不对称时要先焊接焊缝少的一侧。,然后在焊接装配时给予一个方向相反,标明次序,其它各区段接首尾相接的方法进行
五,应该正确采取焊接顺序、 刚性固定法焊接时将焊件加以刚性固定,在保证构件的承载能力的条件下、波浪变形和扭曲变形等。具体如下,同时存在着横向的端接焊缝和纵向的边接焊缝,以防在焊缝交接处产生裂纹。减少焊缝的数量。交替焊法 。对称与中轴的焊缝,应由内向外进行对称焊接,以便焊后 工件达到所要求的形状,在满足质量要求的前提下,抵消一部分焊接收缩变形。
六,后焊收缩量较小的焊缝、角变形焊接变形的基本形式有收缩变形。焊缝边缘区段的焊补
Ⅳ 在焊接过程中如何控制组合焊件的焊接质量
焊接属于热加工过程,焊接时,会产生焊接变形,因此如果想要在焊接后保证工件的垂直度平面度等等,就必须在焊接前留有机加工余量,焊接之后加工,达到图纸设计要求。另外焊接的质量需要控制焊接参数,气体流量等等各类参数。
Ⅵ 氩弧焊的质量控制点怎么提高焊接质量
要保证氩弧焊接质量应控制以下几要素:
1、氩气的纯度要达到99%以上。
2、焊件的表面清理应进行除锈、除油污等杂物,并保证表面干燥。
3、符合工艺要求的几何尺寸,包括焊接间隙及坡口的角度和厚度。
4、焊材型号符合母材的要求。
Ⅶ 如何判断焊接的质量
1、外观检查:良好的焊点要求焊料用量恰到好处,外表有金属光泽,无拉尖、桥接等现象,并且不伤及导线的绝缘层及相邻元件良好的外表是焊接质量的反映。
2、手触检查:手触检查主要是指触焊点时,是否松动、焊接不牢的现象。用镊子夹住焊点,轻轻拉动时,有无松动现象。焊点在摇动时,上面的焊锡是否脱落现象。
3、结构光视觉传感法检查:此检测方法,主要是在焊缝表面投射一束辅助激光,通过视觉传感器获取反射的焊缝轮廓光条纹信号,并借助图像处理技术提取结构光条纹中心线、模式识别技术识别目标焊缝轮廓,最终为焊缝质量判断提供可靠信息。
4、同轴视觉检测法检查:此方法主要用于激光焊接质量检测,利用激光发射器自身的结构特点,将监视器与激光发射器同轴安装,实现同轴视觉检测。在焊接过程中,通过此检测方法可直接拍摄激光束对准位置正下方的熔池、匙孔图像。
5、红外传感检测法检查:此方法主要是利用红外温感系统直线方向对焊缝进行热量扫描,记录下红热状态的焊缝热能。在实际焊接技术应用中,可将传感技术安装在焊枪后,根据焊缝温度分布情况,可对焊缝缺陷部位、特征等进行识别。
Ⅷ 焊接质量的检验方法有哪些
焊接质量检验不仅包括对焊接构件的检验,对其焊接过程的检验也由其重要。下面就从焊前检查,焊中检查,焊后检查这三方面详细说明。
一、焊前检查
焊接前的准备工作主要从人员的配置,机械装置,焊接材料,焊接方法,焊接环境,焊接过程的检验这六个方面进行控制。
(1)焊工资格审查
人员的配置主要从焊工资格检查这方面进行控制。主要检查焊工资格证书是否在有效期内,所具有的焊接资格证书工种是否与实际从事的工种相适应。
(2)焊接设备检查
焊接设备检查主要包括以下几个方面:焊接设备的型号,电源极性是否与焊接工艺相吻合,焊接过程中所用到的焊炬,电缆,气管,以及其他焊接辅助设备,安全防护设备等是否准备齐全。
(3)原材料检查
焊接材料的质量对焊接质量有着重要的影响。焊接材料的检查主要包括对焊接母材,焊条,焊剂,保护气体,电极等进行质量控制。检查这些原材料是否与合格证和国家标准相符合,检查期包装是否有损坏,质量是否过期等。
(4)焊接方法检查
常用的焊接方法有电弧焊,(其中电弧焊包括焊条电弧焊,埋弧焊,钨极气体保护焊等),电阻焊,钎焊等。焊接方法是直接影响焊接质量的重要因素,根据焊接工艺要求选择合适的焊接方法是保证焊接质量的重要手段。
(5)焊接环境检查
焊接环境对焊接质量的影响也不容小视,焊接场所可能会遭遇环境温度,湿度,风雨等不利因素。检查是否采取必要的防护措施。出现下列情况必须停止焊接作业:采用电弧焊焊接工件时,风速≥8m/s;气体保护焊焊接时风速不大于2m/s;相对湿度不超过90%;采用低氢焊条电弧焊时风速不大于5m/s;下雨或下雪。
(6)焊接过程检查
为了保证焊接能够正确按照焊接工艺指导书的焊接参数进行焊接,经常需要增加焊接过程的质量检查程序。焊接过程质量检查通常由专职或兼职质量检验员进行,从焊接准备工作开始,对人员配备,焊接设备,焊接材料,焊接环境,焊接方法,等各方面进行检查、监控。
二、焊接过程中检查
(1)焊接缺陷
尤其是采用多层焊焊接时,检查每层焊缝间是否存在裂纹,气孔,夹渣等缺陷,是否及时处理缺陷。
(2)焊接工艺
焊接过程是否严格按照焊接工艺指导书的要求进行操作,包括对焊接方法、焊接材料、焊接规范、焊接变形及温度控制等方面进行检查。
(3)焊接设备
在焊接过程中,焊接设备必须运行正常,例如焊接过程中的冷却装置,送丝机构等。
三、焊后质量检查
(1)外观检查
包含以下几个方面:1、对焊缝表面咬边、夹渣、气孔、裂纹等检查,这些缺陷采用肉眼或低倍放大镜就可以观察。2、尺寸缺陷检查,例如焊缝余高、焊瘤、凹陷、错口等,需采用焊接检验尺进行测量。3、焊件变形量检查。
(2)致密性试验检查
常用的致密性试验检验方法有液体盛装试漏、气密性实验、氨气试验、煤油试漏、氦气试验、真空箱试验。1、液体盛装试漏试验主要用于检查非承压容器、管道、设备。2、气密性试验原理是:在密闭容器内,利用远低于容器工作压力的压缩空气,在焊缝外侧涂上肥皂水,当通入压缩空气时,由于容器内外存在压力差,肥皂水处会有气泡出现。
(3)强度试验检查
强度试验检查分为液压强度试验和气压强度试验两种,其中液压强度试验常以水为介质进行,对试验压力也有一定的要求,通常试验压力为设计压力的1.25~1.5倍。
(8)如何控制组合焊件的焊接质量扩展阅读
常用的射线无损检测方法有:
1、射线探伤检验方法。射线探伤法的主要原理是利用射线源发出的射线穿透焊缝,在胶片上感光,焊缝的缺陷的影像便显示出来。
2、超声波探伤检验方法。超声波探伤与射线探伤相比较,具有一定优势,例如,灵敏度高、成本低、周期短、效率高等,最主要对人体无伤害。但是超声波探伤检验方法也存在一定缺陷,例如显示缺线不够直观,对探伤人员的技术和经验要求比较高。
3、渗透探伤检验方法。渗透探伤法的主要检验原理是借助颜料或荧光粉渗透液涂敷在被检焊缝表面,使其渗透到开口缺陷中,清理掉多余渗透液,干燥后施加显色剂,从而观察缺陷痕迹。
4、磁性探伤检验方法。磁性探伤检验方法和渗透探伤检验方法都是焊件表面质量检验方法的一种,主要用于检查表面及附近表面缺陷。以上所述的外观检查、致密性检查、无损探伤检查都属于对焊接构件非破坏性检验,其中焊接检验包括破坏性和非破坏性检验两种方式。针对于破坏性检验又可以划分为力学性能检验、化学分析及实验、金相检验、焊接性检验和其他检验等几种方式。
Ⅸ 提高焊接件质量的方法 工艺方面
有点长,兄弟耐心看吧,不过我劝你再去找本书研究下,我的资料也是来自于网络。没书来得透彻
对焊件馈电进行电焊时,应遵循下列原则:①尽量缩短二次回路长度及减小回路所包含的空间面积,以节省能耗;②尽量减少伸入二次回路的铁磁体体积,特别是避免在焊接不同焊点时伸入体积有较大的变化,以减小焊接电流的波动,保证各点质量衡定(在使用工频交流时)。
1.双面单点焊 所有的通用焊机均采用这个方案。从焊件两侧馈电,适用于小型零件和大型零件周边各焊点的焊接。
2.单面单点焊 当零件的一侧电极可达性很差或零件较大、二次回路过长时,可采用这个方案。从焊件单侧馈电,需考虑另一侧加铜垫以减小分流并作为反作用力支点(图1d)。图1c为一个特例。
3.单面双点焊 从一侧馈电时尽可能同时焊两点以提高生产率。单面馈电往往存在无效分流现象(图1f及g),浪费电能,当点距过小时将无法焊接。在某些场合,如设计允许,在上板二点之间冲一窄长缺口(图1f)可使分流电流大幅下降。
4.双面双点焊 图1b及j为双面双点的方案示意。图2-12b方案虽可在通用焊机上实施,但两点间电流难以均匀分配,较难保证两点质量一致。而图1j由于采用推挽式馈电方式,使分流和上下板不均匀加热现象大为改善,而且焊点可布置在任意位置。其唯一不足之处是须制作二个变压器,分别置于焊件两侧,这种方案亦称推挽式点焊。两变压器的通电需按极性进行。
5.多点焊 当零件上焊点数较多,大规模生产时,常采用多点焊方案以提高生产率。多点焊机均为专用设备,大部分采用单侧馈电方式见图1h、i,以i方式较灵活,二次回路不受焊件尺寸牵制,在要求较高的情况下,亦可采用推挽式点焊方案。目前一般采用一组变压器同时焊二或四点(后者有二组二次回路)。一台多点焊机可由多个变压器组成。可采用同时加压同时通电、同时加压分组通电和分组加压分组通电三种方案。可根据生产率、电网容量来选择合适方案。
二、点焊循环
点焊过程由预压、焊接、维持和休止四个基本程序组成焊接循环,必要时可增附加程序,其基本参数为电流和电极力随时间变化的规律。
1.预压(F>0,I=0) 这个阶段包括电极压力的上升和恒定两部分。为保证在通电时电极压力恒定,预压时间必须保证,尤其当需连续点焊时,须充分考虑焊机运动机构动作所需时间,不能无限缩短。
预压的目的是建立稳定的电流通道,以保证焊接过程获得重复性好的电流密度。对厚板或刚度大的冲压零件,有条件时可在此期间先加大预压力,而后再回复到焊接时的电极力,使接触电阻恒定而又不太小,以提高热效率。
2.焊接(F=Fω,I=Iω) 这个阶段是焊件加热熔化形成熔核的阶段。焊接电流可基本不变(指有效值),亦可为渐升或阶跃上升。在此期间焊件焊接区的温度分布经历复杂的变化后趋向稳定。起初输入热量大于散失热量,温度上升,形成高温塑性状态的连接区,并使中心与大气隔绝,保证随后熔化的金属不氧化,而后在中心部位首先出现熔化区。随着加热的进行熔化区扩大,而其外围的塑性壳(在金相试片上呈环状故称塑性环)亦向外扩大,最后当输入热量与散失热量平衡时达到稳定状态。当焊接参数适当时,可获得尺寸波动小于15%的熔化核心。在此期间可产生下列现象:
⑴ 液态金属的搅拌作用 液态金属通电时受电磁力作用产生漩涡状流动,当把熔核视作地球状且电极端处为二极,其运动方向为——赤道部分由周围向球心流动而后流经两极再沿外表向赤道呈封闭状流动。对于同种金属点焊,搅拌仅需将焊件表面的氧化膜搅碎即可,但异种金属点焊时,必须充分搅拌以获得均质的熔化核心。如通电时间太短,搅拌不充分将产生漩涡状的非均质熔核。
⑵ 飞溅 飞溅按产生时期可分为前期和后期两种;按产生部位可分为内飞溅(处于两焊件间)和外飞溅(焊件与电极接触侧)两种。
前期飞溅产生的原因大致是: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必发生飞溅。
防止前期飞溅的措施有: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飞溅。
后期飞溅产生的原因是:熔化核心长大过度,超出电极压力有效作用范围,从而冲破塑性环在径向造成内飞溅,在轴向冲破板表面造成外飞溅。这种情况一般产生在电流较大、通电时间过长的场合。可用缩短通电时间及减小电流的方法来防止。
飞溅在外表面首先影响外观,其次产生的疤痕影响耐腐蚀及疲劳性能。内部飞溅的残迹有可能在运行时脱落,如进入管路(如油管)将造成堵塞等严重事故。
⑶ 胡须 在加热到半熔化温度的熔核边缘,当某些材料(如高温合金)中低熔点夹杂物较多聚集在晶界处时,这部分杂质首先熔化并在电极压力的作用下被挤出呈空隙。在随后的过程中,空间有时能被液态金属充填满,但亦可能未充填满,这种组织形貌在金相试样上称为胡须,而未充填满的胡须犹如裂纹是一种危险缺陷。
3.维持(F>0,I=0) 此阶段不再输入热量,熔核快速散热、冷却结晶。结晶过程遵循凝固理论。由于熔核体积小,且夹持在水冷电极间,冷却速度甚高,一般在几周内凝固结束。由于液态金属处于封闭的塑性壳内,如无外力,冷却收缩时将产生三维拉应力,极易产生缩孔、裂纹等缺陷,故在冷却时必须保持足够的电极压力来压缩熔核体积,补偿收缩。对厚板、铝合金和高温合金等零件希望增加顶锻力来达到防止缩孔、裂纹。这时必须精确控制加顶锻力的时刻。过早将因液态金属因压强突然升高使塑性环被冲破,产生飞溅;过晚则因凝固缺陷已形成而无效。此外加后热缓冷电流,降低凝固速度,亦有利于防止缩孔和裂纹的产生。
4.休止(F>0,I=0) 此阶段仅在焊接淬硬钢时采用,一般插在维持时间内,当焊接电流结束,熔核完全凝固且冷却到完成马氏体转变之后再插入,其目的是改善金相组织。
三、点焊焊接参数
当采用工频交流电源时,点焊参数主要有焊接电流、焊接(通电)时间、电极压力和电极尺寸。
1.焊接电流Iω 析出热量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(图3中AB段),而后因散热量的增大而熔核增长速度减缓,焊点强度增加缓慢(图3中BC段),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化不敏感的适中电流(BC段)来焊接。
在实际生产中,焊接电流的波动有时甚大,其原因有:
①电网电压本身波动或多台焊机同时通电;②铁磁体焊件伸入焊接回路的变化;③前点对后点的分流等。除选择对焊接电流变化较不敏感的参数外,解决上述问题的方法是反馈控制。目前最常用的有网压补偿法、恒流法与群控法。网压补偿法可用于所有各种情况,恒流法主要用于第②种情况,不能用于第③种情况,群控法仅用于第①种情况。
2.焊接时间tω 通电时间的长短直接影响输入热量的大小,在目前广为采用的同期控制点焊机上,通电时间是周(我国一周为20ms)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(延性比Fσ/Fτ)下降(图4)。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。
3.电极压力F 电极压力的大小一方面影响电阻的数值,从而影响析热量的多少,另一方面影响焊件向电极的散热情况。过小的电极压力将导致电阻增大、析热量过多且散热较差,引起前期飞溅;过大的电极压力将导致电阻减小、析热量少、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。此值与电流值有关,可参照文献中广为推荐的临界飞溅曲线见图5。目前均建议选用临界飞溅曲线附近无飞溅区内的工作点。
4.电极工作面尺寸 其工作面尺寸参见下表。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或球面形的端部圆弧半径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,电极上散失的热量往往高达50%的输入总热量,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重影响散热量的多少,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3~4mm时即应更换新电极。
点焊时各参数是相互影响的,对大多数场合均可选取多种各参数的组合。
目前常用材料的点焊参数均可在资料中以表格或计算图形式找到,但采用前应根据具体条件作调整试焊。
由于材料表面状态及清理情况每批不尽相同,生产车间网压有波动、设备状况有变化,为保证焊接质量,避免批量次品,往往希望事先取得焊接参数允许波动的区间。所以大批量生产的场合,对每批材料、每台刚大修后的设备须作点焊时允许参数波动区间的试验,其试验步骤如下:
1)确定质量指标,例如熔核直径或单点拉剪力的上下限。
2)固定其它参数,作某参数(例如电流)与质量指标的关系曲线,而后改变固定参数中之一(例如通电时间),再作焊接电流与质量的关系曲线,如此获得关系曲线族。
3)再把质量指标中合格部分用作图法形成此二参数(例如电流与时间)允许波动区间的叶状曲线。
可同样获得例如焊接电流与电极压力等的叶状曲线。在生产中把参数控制在叶状曲线内的工作点上即可。
参考资料:http://www.china-weldnet.com/chinese/hanjiejishu/onews108.htm