王國章

（施密特鋼軌技術(shù)（昆山）有限公司，江蘇 蘇州 215300）

1 焊接基礎(chǔ)知識

焊接（Welding），通過加熱或加壓，或兩者并用，用或不用填充材料，使兩個分離表面的金屬連為一體的熱加工工藝方法。根據(jù)焊接過程中金屬所處的狀態(tài)不同，分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。

壓力焊，焊接方法的一種，對工件施加壓力，通過加熱或不加熱來完成焊接的方法。電阻焊，壓力焊的一種，將工件組合起來通過電極施加壓力，利用電流通過工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成焊接接頭的一種方法[1]。

點(diǎn)焊（Spot Welding），電阻焊的一種，將待焊工件組裝成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電阻熱效應(yīng)來熔化母材金屬形成焊點(diǎn)的工藝方法，多用于密封性能要求不高的薄板焊接。

2 點(diǎn)焊工藝簡介

鋼制辦公家俱生產(chǎn)過程中，點(diǎn)焊是一種高效率、低成本、機(jī)械化程度高、不需其他焊接材料、勞保要求低的焊接工藝方法。適用于采用搭接接頭、不要求密封性、厚度＜3 mm的薄板構(gòu)件。點(diǎn)焊把搭接接頭工件上的個別點(diǎn)焊接起來，要求工件具有較好的導(dǎo)電性和塑性性能。

圖1 點(diǎn)焊基本原理圖

圖2 袖箱本體結(jié)構(gòu)圖

點(diǎn)焊，利用柱狀電極在搭接工件接觸面上形成焊點(diǎn)的一種電阻焊方法。點(diǎn)焊時，先加壓壓緊工件，再接通電流，在電阻熱的作用下使工件接觸處熔化，冷卻后形成焊點(diǎn)，點(diǎn)焊基本原理見圖1。

點(diǎn)焊時，產(chǎn)生的熱量由以下公式?jīng)Q定：

其中，Q——焊接總析出熱量(J)，I——焊接電流有效值(A)，R——兩電極間焊接區(qū)電阻平均值(Ω)，t——通過焊接電流的時間(s)。

點(diǎn)焊熱量公式中電極間電阻包括兩工件間的接觸電阻Rc、電極與工件之間接觸電阻2Reω、待焊工件本身內(nèi)部電阻2Rω。

即，R＝Rc+2Reω+2Rω。

點(diǎn)焊的一般工藝過程為：①預(yù)壓，②通電－焊接，③壓力－維持，④休止，必要時可適當(dāng)增加附加程序。

點(diǎn)焊的優(yōu)點(diǎn)：①熔核形成時，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單；②加熱時間短，熱量集中，熱影響區(qū)小，變形與應(yīng)力也??；③不需要焊絲、焊條等填充金屬以及其他焊接材料，焊接成本低；④操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化；⑤生產(chǎn)效率高，無噪聲及有害氣體產(chǎn)生，安全性比較好。

3 鋼制辦公家俱常用鋼材及其生產(chǎn)流程

鋼制辦公家俱主要包括辦公桌、袖箱、文件柜、屏風(fēng)隔斷、椅子機(jī)構(gòu)、置物柜、置物架等一系列產(chǎn)品。

常用材料包括：①0.6mm～1.8mm冷軋鋼板（SPCC）；②5.0mm～8.0mm熱軋鋼板（SPHC）；③1.0mm～1.6mm不銹鋼板（SUS）；④0.6mm～1.0mm鍍鋅鋼板（SECC）；⑤其他金屬型材。

本文主要以辦公家俱中個人工作站的鋼制袖箱本體焊接組立生產(chǎn)過程為例，對點(diǎn)焊工藝的具體應(yīng)用技術(shù)展開討論、分析，袖箱本體結(jié)構(gòu)見圖2。

4 袖箱本體各部件材料及點(diǎn)焊接頭的設(shè)計

表1 鋼制袖箱本體各部件的用料情況 位：mm

鋼制袖箱本體各部件一般采用12－15mm寬點(diǎn)焊搭接接頭，焊點(diǎn)直徑約為6mm～8mm，具有一定的焊接強(qiáng)度、焊透率高、焊透性較好。與熔化焊相比，點(diǎn)焊接頭很少會產(chǎn)生強(qiáng)度方面的質(zhì)量問題，點(diǎn)焊接頭質(zhì)量十分可靠[2,3]。

5 袖箱本體組立點(diǎn)焊設(shè)備及其工藝參數(shù)

表2 鋼制袖箱本體組立點(diǎn)焊設(shè)備及點(diǎn)焊工藝參數(shù)

根據(jù)冷軋鋼板批次不同、點(diǎn)焊設(shè)備不同、焊接人員不同，可以適當(dāng)調(diào)整焊接電流、電極壓力、焊接時間等工藝參數(shù)，以期獲得最佳焊接效果。

6 待焊工件的焊前處理及其質(zhì)量控制方法

一般的焊接方法都要求焊前清理焊點(diǎn)附近的氧化物、油污、毛刺及碎屑。對于0.8mm～1.2mm的冷軋鋼板制作的袖箱板與板之間的點(diǎn)焊，因為采用了“大電流、短時間”的硬規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，而且袖箱成品的密封性能也沒有嚴(yán)格的要求，所以，不需要做焊前清理。當(dāng)焊點(diǎn)附近10mm～20mm范圍內(nèi)的臟污或銹蝕比較嚴(yán)重時，可以采用120目細(xì)砂紙手工磨擦幾次，再用氣槍吹凈碎屑后，即可以進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè)。

目前，缺乏可靠的無損檢測方法來檢測點(diǎn)焊質(zhì)量，也不可能對點(diǎn)焊成品進(jìn)行破壞性檢測。由于各批次材料表面狀態(tài)及清潔程度不同、車間的網(wǎng)壓波動、設(shè)備大修后狀況有變化以及不同的焊接人員的影響，在批量點(diǎn)焊作業(yè)前，制作工藝試樣，可以通過破壞性試驗來確認(rèn)點(diǎn)焊質(zhì)量。

工藝試樣破壞性試驗步驟：①裁切與待焊部品材質(zhì)相同、板厚相同的兩塊200*50mm試片；②在同一臺點(diǎn)焊設(shè)備上，用同樣的焊接電流、電極壓力和焊接時間試點(diǎn)焊成一個“+”字形的試樣；③完全冷卻后，手工來回旋轉(zhuǎn)兩塊試片直至分離；④觀察熔核的撕裂及滑移狀況――撕裂及滑移處于兩試片中央，且均勻分布在兩試片上，判定合格。

7 點(diǎn)焊工藝在袖箱本體組立生產(chǎn)過程中的具體應(yīng)用

鋼制袖箱本體點(diǎn)焊工藝過程為：①將搭接接頭送入點(diǎn)焊機(jī)上、下電極之間并夾緊；②通電，使兩工件接觸面受熱、局部熔化、形成熔核；③斷電并保持壓力，使熔核在壓力下冷卻凝固，形成點(diǎn)焊焊點(diǎn)；④去除壓力，取出工件。

本體板與前、后立柱及底板用單面單點(diǎn)焊方式，在1000*50*20mm或2000*1000*20mm紫銅板臺面上，從多點(diǎn)式點(diǎn)焊機(jī)或拐杖式焊槍圓柱狀電極通過單側(cè)饋電，形成點(diǎn)焊所需的熱量，利用加載在兩電極間的壓力保持來達(dá)到點(diǎn)焊焊接效果。本體板與后補(bǔ)強(qiáng)、中補(bǔ)強(qiáng)為雙面單點(diǎn)焊方式，通過C型焊槍的圓柱狀電極通過兩側(cè)饋電，形成點(diǎn)焊所需的焊接熱量，利用加載在C型焊槍兩電極間的壓力保持來達(dá)到點(diǎn)焊焊接效果。

在第二階段（通電－焊接）過程中，有時會產(chǎn)生下列現(xiàn)象：①液態(tài)金屬的攪拌作用；②飛濺，無論是處于兩焊件間的內(nèi)飛濺，還是處于焊件與電極間的外飛濺，都可以通過微調(diào)工藝參數(shù)、清理工件表面來降低不良影響；③胡須，在熔核結(jié)晶過程中，局部空間未及時填充滿時，其形貌在金相上稱為胡須，此不良現(xiàn)象一般出現(xiàn)在高溫合金的點(diǎn)焊中，不作過多分析。

點(diǎn)焊焊接循環(huán)結(jié)束以后，要求延后5秒才關(guān)閉紫銅電極的冷卻水。

本體板與前補(bǔ)強(qiáng)上方左右側(cè)各兩點(diǎn)采用CO2氣體保護(hù)焊（MAG）作業(yè)；本體板與底板正面左右側(cè)各一點(diǎn)采用銅釬焊作業(yè)，在此也不過多描述。

鋼制袖箱本體焊接組立工藝順序：

（1）前立柱、后立柱組立，多點(diǎn)式點(diǎn)焊機(jī)紫銅工作臺上，依“前1、后1、前2、后2”的順序，點(diǎn)焊5*6＝30個點(diǎn)，將前、后立柱組立在本體板上。

（2）雙面折彎，雙面折彎機(jī)上，將前后立柱組立好的本體板折彎成“U”字形。

（3）底板組立，紫銅工作臺上，在底板組立工裝上裝配好，用拐杖式焊槍，依“先左、后右、再背部”的順序，點(diǎn)焊5+5+4＝14個點(diǎn)，將底板組立在折彎后的本體板上。

（4）后補(bǔ)強(qiáng)組立，在底板組立工裝上，用C型焊槍，依“先左、后右、再背部”的順序，點(diǎn)焊1+1+3＝5個點(diǎn)，將后補(bǔ)強(qiáng)組立在本體板上。

（5）補(bǔ)強(qiáng)組立，在底板組立工裝上，用C型焊槍，依“先左、后右”的順序，點(diǎn)焊2+2＝4個點(diǎn)，將中補(bǔ)強(qiáng)組立在本體板上。

（6）前補(bǔ)強(qiáng)組立，在底板組立工裝上，用CO2氣體保護(hù)焊，依“先左、后右”的順序，CO2氣體保護(hù)焊2+2＝4個點(diǎn)，將前補(bǔ)強(qiáng)組立在本體板上。

（7）本體板與底板正面左右側(cè)各一點(diǎn)依“從左到右”的順序，用銅釬焊來增強(qiáng)袖箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

小計：點(diǎn)焊焊點(diǎn)53個，CO2氣保焊焊點(diǎn)4個，銅釬焊焊點(diǎn)2個。合計：59個焊點(diǎn)，就可以完成鋼制袖箱本體結(jié)構(gòu)的焊接組立作業(yè)，滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和質(zhì)量要求。

8 點(diǎn)焊不良品處理及變形控制

點(diǎn)焊作業(yè)，效率高、勞動強(qiáng)度低、質(zhì)量好，極少產(chǎn)生不良焊點(diǎn)。焊錯位置時，用專用平鉆頭鉆去不良焊點(diǎn)后，在10mm～15mm附近用拐杖式焊槍補(bǔ)焊。

點(diǎn)焊0.8mm～1.2mm冷軋鋼板，變形量小。必要的定位冶具、組立工裝也是保證變形量的有效措施之一，培訓(xùn)合格、技術(shù)熟練的工人能夠保證鋼制袖箱本體點(diǎn)焊作業(yè)。

9 小結(jié)

鋼制袖箱本體焊接組立，點(diǎn)焊焊點(diǎn)占比為89.8%，說明點(diǎn)焊在辦公家俱生產(chǎn)中具有重要作用。一條袖箱本體焊接組立生產(chǎn)線，5名作業(yè)員在8小時內(nèi)，可以生產(chǎn)出600～640個袖箱。

點(diǎn)焊不需要焊絲、焊條及其他焊接材料、無煙塵、無有害氣體、焊點(diǎn)質(zhì)量有保證、降低了勞動強(qiáng)度，沒有無損探傷檢測要求，生產(chǎn)成本低。

作業(yè)員的崗前培訓(xùn)，工藝試樣破壞性試驗，也是點(diǎn)焊過程中提高效率、保證質(zhì)量的非常重要的方面。