中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司 吉林 長(zhǎng)春 130062

引言

點(diǎn)焊是電阻焊的一種,它是利用電流通過焊件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源來加熱焊件,使材料熔化并同時(shí)加壓的一種焊接方法。點(diǎn)焊的原理是點(diǎn)焊時(shí),將焊件搭接裝配后,壓緊在兩圓柱形電極間,并通過很大的電流,使兩焊件接觸處加熱到熔化溫度,形成透鏡狀的液態(tài)熔池,斷電后,在壓力的作用下,凝固形成焊點(diǎn)。根據(jù)點(diǎn)焊適合不銹鋼薄板的大量的高效結(jié)合的特點(diǎn),因此國(guó)際上不銹鋼城軌客車生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用點(diǎn)焊工藝。

隨著產(chǎn)品的發(fā)展,對(duì)點(diǎn)焊的工藝要求也在不斷地完善,使點(diǎn)焊在產(chǎn)品質(zhì)量上得到提高,完善產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

1 點(diǎn)焊原理

點(diǎn)焊是利用電流通過焊件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源來加熱焊件,使材料熔化并同時(shí)加壓的一種焊接方法。點(diǎn)焊的原理是點(diǎn)焊時(shí),將焊件搭接裝配后,壓緊在兩圓柱形電極間,并通過很大的電流,使兩焊件接觸處加熱到熔化溫度,形成透鏡狀的液態(tài)熔池,斷電后,在壓力的作用下,凝固形成焊點(diǎn)。

它的特點(diǎn)是：

1.自動(dòng)焊接,只要輸入相應(yīng)的焊接參數(shù),就能自動(dòng)進(jìn)行一系列的焊接工序；

2.由于是在短時(shí)間內(nèi)焊接,加熱區(qū)域僅限于焊接部位附近,所以被焊接材料的熱變形??；

3.不需要焊條和焊藥,不產(chǎn)生有害健康的紫外線以及弧光；

反之缺點(diǎn)是：

1.由于需要強(qiáng)大的焊接電流,焊接機(jī)及配電設(shè)備的電容量變大；

2.焊機(jī)的價(jià)格較高；

3.需要按照被焊接材料的材質(zhì)和板厚分別選擇焊接電流、通電時(shí)間、加壓力、電極形狀等焊接條件；

4.由于是在被焊接材料的接觸面上接合,焊接質(zhì)量容易受焊接材料表面狀態(tài)的影響；

5.不能從外觀上判斷接合狀態(tài),沒有簡(jiǎn)單的無損檢測(cè)方法；

由于具有上述各種特征,點(diǎn)焊方法適合于薄板的大量的高效的結(jié)合。

2 悉尼雙客項(xiàng)目點(diǎn)焊標(biāo)準(zhǔn)

在不銹鋼軌道客車生產(chǎn)中,點(diǎn)焊的應(yīng)用非常多。目前,隨著產(chǎn)品的不斷更新,對(duì)點(diǎn)焊的工藝要求也在不斷地提高。不僅要求焊點(diǎn)達(dá)到一定的工藝強(qiáng)度,還要求焊點(diǎn)的外表成形美觀,使不加裝飾的產(chǎn)品表面不受點(diǎn)焊的影響。

澳大利亞不銹鋼雙層客車項(xiàng)目執(zhí)行澳大利亞CPS00251點(diǎn)焊焊接標(biāo)準(zhǔn)。要求焊接可見材料(如消光處理材料)的電阻點(diǎn)焊的表面壓痕應(yīng)被盡量減少(無須犧牲規(guī)定的焊接強(qiáng)度),這樣做的目的是使表面上的焊點(diǎn)接近于見不到。對(duì)金屬熔核尺寸要求在兩條直徑變成直角處所測(cè)量到的點(diǎn)焊的兩直徑之差不應(yīng)超過10%。

通常情況下以及不在可見消光材料焊接遵守下列要求：

1.如果表面壓痕的深度超過0.10t或0.13mm,則是不允許的(此處t是壓痕外部構(gòu)件的厚度)；

2.表面壓痕必須一致并且與電極頭外層的半徑相同,從半徑或邊緣凸出處必須無明顯的偏移；

3.焊接表面應(yīng)當(dāng)光滑、無裂縫,無頂端凸起,無凹陷及其他缺陷；

3 焊接參數(shù)選擇

在做點(diǎn)焊測(cè)驗(yàn)確定焊接參數(shù)之前,我們先弄清楚點(diǎn)焊焊接缺陷及其產(chǎn)生的原因：

1.焊點(diǎn)表面顏色重,及頂端凸起。

原因：表面條件不好,電極冷卻或電極清洗不充分,焊接時(shí)間過長(zhǎng),施加在電極上的壓力不足。

2.內(nèi)部與外部裂縫。

原因：表面條件不好,焊接電流過大,施加在電極上的壓力不充足,冷卻速度不適當(dāng)以及電流的快速升高。

3.焊接飛濺。

原因：施加在電極上的壓力不足,焊接電流過大,電極輪廓不正確。

4.過度壓痕。

原因：施加在電極上的壓力過大,焊接飛濺,電極輪廓不正確,表面加熱過度,焊接電流過大。

5.過度的表面加熱。

原因：施加在電極上的壓力不足,焊接電流過大,焊接時(shí)間過長(zhǎng)。

總結(jié)出產(chǎn)生缺陷的原因,就方便于焊接參數(shù)的確定。焊接參數(shù)主要包括：焊接電流、焊接時(shí)間、加壓力、電極形狀等焊接條件。

如果是焊接可見材料,經(jīng)過試驗(yàn),如果在單側(cè)使用平電極,那么在這個(gè)電極一側(cè)的被焊接材料基本無壓痕,能夠得到光滑的焊點(diǎn)。

電極材料和電極形狀、尺寸確定后,接著選擇電極加壓。加壓的作用有兩個(gè)。一個(gè)是為了不發(fā)生表面飛濺和板間飛濺,從電極向板材提供電流。另一個(gè)是通電后,使熔融金屬邊加壓邊冷卻,從而減少熔融部位的內(nèi)部缺陷。

選擇焊接時(shí)間

焊接時(shí)間過短會(huì)使焊件不能完全熔接,如果延長(zhǎng)通電時(shí)間,不但熔核不會(huì)變大,而且壓痕深度和熱變形增加。從冶金學(xué)考慮,對(duì)材料還帶來不良影響,所以延長(zhǎng)通電時(shí)間并不好。另外,即使從作業(yè)的時(shí)間和能源的角度考慮,延長(zhǎng)通電時(shí)間也不好。

選擇焊接電流

最初設(shè)定較低的焊接電流,如果慢慢地提高焊接電流,最終就會(huì)產(chǎn)生板間飛濺,比發(fā)生該板間飛濺的電流值稍低的電流是最佳焊接電流值。

點(diǎn)焊是利用電阻發(fā)熱進(jìn)行金屬焊接的。根據(jù)Q＝0.24I2RT,在降低壓力時(shí)電阻增大。通過調(diào)低壓力,隨之可以下調(diào)電流,使金屬熔核直徑縮小,壓痕減輕。但要保證無飛濺、縮孔等缺陷,焊點(diǎn)強(qiáng)度要達(dá)到工藝要求。

以2.0LT＋2.0MT為例,設(shè)定焊接參數(shù),壓力7000N,電流8KA,焊接時(shí)間10CY,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度拉伸值18.25KN,試驗(yàn)強(qiáng)度拉伸值20.75KN,上電極分別采用直徑￠16的球面電極和平面電極.

如果電極頭的前端面積改變,即使焊接電流一定,電流密度也發(fā)生變化,從而對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),經(jīng)?？吹接娩S刀對(duì)電極頭進(jìn)行整形的情況,應(yīng)該絕對(duì)避免這種情況。

理想的電極頭的管理方法應(yīng)該是預(yù)先通過預(yù)備試驗(yàn),求出標(biāo)準(zhǔn)打點(diǎn)次數(shù)(接合強(qiáng)度不低于規(guī)定的打點(diǎn)次數(shù)),達(dá)到這個(gè)打點(diǎn)次數(shù)后,就定期地更換新電極。使用過的電極頭回收后,通過機(jī)械加工進(jìn)行整形(將其稱為集中研磨方法),可以使用下圖示出的電極頭砂輪修整機(jī)會(huì)非常方便。這種工具是切成與各種各樣的前端半徑相對(duì)應(yīng)的槽,在其上面卷上180號(hào)左右的砂紙,用電極輕輕加壓,使工具水平研磨,最重要的是電極需要輕輕地加壓,如果強(qiáng)力加壓,砂紙就破碎了。還有就是現(xiàn)在設(shè)備上多數(shù)都帶有電極修磨具,自動(dòng)修磨。

4 結(jié)論

結(jié)合以上分析,經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)及分析,確定了一套能夠滿足EDI項(xiàng)目點(diǎn)焊標(biāo)準(zhǔn)要求的焊接參數(shù),達(dá)到了澳大利亞不銹鋼雙層客車項(xiàng)目的要求,保證了澳大利亞不銹鋼雙層客車項(xiàng)目的順利進(jìn)展。