薄板不銹鋼雙點凸焊

王家龍

摘? 要：近年來隨著電阻焊的使用在不斷增加，電阻焊在汽車車身和零部件的生產中的需求量很大，如液力變矩器葉片、傳動軸平衡塊、制動蹄、橫梁裝配等，在輕工、建筑、交通設備等行業也有很大的應用?；诖?，該文簡述了凸點電阻焊的原理和凸點電阻焊在不銹鋼薄板件上的應用，以不銹鋼杯蓋為例，詳細述說從機器到模具及焊接參數、焊接結構設計等焊接相關因素。

關鍵詞：薄板不銹鋼? 雙點? 凸焊

中圖分類號：TH162+.1 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0068-02

隨著生活水平的提高，日用品行業需要不斷提升，也越來越多使用電阻焊。由于電阻焊適應現代化生產的需求，提高了產品的檔次和美觀性，代替電弧焊的趨勢也在明顯的增加。

1? 凸點電阻焊特點

電阻焊具有可靠性好、操作簡便、生產成本低、效率高、便于自動化生產等特點，由于加熱時間短，熱量集中，變形與應力也小，焊后通常不需要熱處理工序，電阻焊主要有4種：點焊、縫焊、凸焊、對焊。凸焊通過電極對焊件加壓，在兩焊件接觸區域形成了閉合電路，這時有大量電流通過接觸部位，就會在焊件凸點和凸點附近區域產生電阻熱，凸點附近的金屬被加熱并獲得高的塑性，這時對焊件施加壓力，兩焊件便在接觸區域融合聯接成一體。焊接產生的熱量由下式決定Q=I2·R·t，式中：I為焊接電流（A）;R為電極間電阻（Ω）;t為焊接時間（s），導電性好、導熱性差的材料焊接性好，高溫屈服強度大、塑性溫度范圍小、對熱敏感的材料焊接性差，由于凸焊電流集中在凸點附近，避免了點焊時熔核偏移的缺點，因此可以焊接數倍厚度差的工件。

圖1為保溫杯蓋結構，外蓋為SUS304不銹鋼拉伸件，要求與塑料蓋片緊配合，且無相對轉動，由于外蓋是外觀件，設計上避免使用沖凹與塑料蓋片組合，并且沖凹園角的存在，也不利于止轉效果的實現，實際生產中采用了沖制不銹鋼固定片（見圖2）與外蓋凸焊后再壓入塑料蓋片的工藝，而塑料蓋片與蓋本體為預先進行了超聲波焊接，凸點設置在不銹鋼固定片上，采用大平面電極，可以最大限度地減輕外蓋表面上的壓痕。為保證一定的凸焊強度，同時避免過大的焊點引起變形，采用了圖2示雙凸點結構，并且雙凸點方向與受力方垂直，這樣避免不銹鋼固定片受到拋光和使用時，上下交替扭力的作用，而發生脫落，下面作為實例加以詳述。

2? 凸點電阻焊接機臺

電阻焊機由機座、電極及其加壓機構、焊接回路和調節裝置構成，電極材料為高強度銅合金，因大功率焊接機產生的熱量高，需要進行通水冷卻電極;加壓機構有手動（腳踏）、氣壓或液壓機構，工作壓力越大，選用加壓方式也越靠后;焊件的焊接質量要求越高，選用控制系統就越復雜。交流電源會用變壓器降壓、提高升電流。本圖例材料薄、焊接性好、凸焊點小，采用3kV安機臺，加壓機構為腳踏，電極不需要通水冷卻。凸焊時，要求電極必須隨著凸點的被壓饋而快速移動，因為失壓容易引起焊渣飛濺，所以選用凸焊機的電極隨動性要好。

3? 凸點電阻焊模具

如圖3所示，模具采用電極和夾具一體式，模具中加工一道凹槽方便放入外蓋卷邊，同時定位外蓋。模具下方切除一塊，方便外蓋進入和焊接完成后取出。模具頂端加工凹槽，為放置不銹鋼固定片，凹槽深度既能固定不銹鋼固定片，也不能過深，避免電極壓外蓋致外蓋凹入，凹槽與不銹鋼固定片間隙建議0.2～0.3mm，凹槽位置必須保證居中，同時上電極壓力垂直作用于凸點中心，由于凹槽與不銹鋼固定片有壓力和電流通過，長期使用需要注意維護保養，以保證焊接質量。

4? 凸點電阻焊主要參數

焊接電流：焊接電流的變化對焊接的影響最大，直接影響焊接強度的是電流密度，既通過單位面積的電流量，當電流一定時，凸焊焊點尺寸越小，電流密度越高，接頭焊接強度也越好;當凸點尺寸一定時，電流越大，擠出的金屬量越大，因此調節時電流從小開始，和點焊一樣，焊件的性能和厚度是影響焊接電流大小的主要因素，焊接性越好、材料越薄、焊點越少越小的，焊接電流也越小，不銹鋼的導電性差、電阻率高，因此，點焊時產熱容易而散熱難，建議使用較小的電流，本圖例焊接電流為2000A左右，實際調節以獲得最好的焊接效果為準。電極壓力：壓力的作用是在凸點達到焊接溫度時將凸點完全壓饋，同時保證兩工件緊密貼合形成熔焊。電極壓力過大會過早地壓饋凸點，失去凸焊的作用，降低焊接強度;壓力過小又會使電阻增大，產生熱量過多，引起嚴重飛濺，也會降低焊接強度。被焊件的性能、凸點的尺寸、數量等是影響電極壓力大小的主要因素，凸點尺寸越大、數量越多，壓力也越大，調節從小壓力開始，本圖例電極壓力為200N左右。焊接時間：當焊件材料一定時，焊接電流和凸點剛度決定焊接時間，焊接電流越小、凸點剛度越高，焊接時間則越長，一般凸焊的焊接時間比點焊長，在確定合適的電極壓力和焊接電流后再調節焊接時間，以獲得合適的焊點，在凸焊不銹鋼時，焊接時間的影響是次要的，本圖例焊接時間為4周。

5? 凸點電阻焊設計

奧氏體不銹鋼和低碳鋼都屬于凸焊性好的金屬材料，厚度0.5～4mm的板件比較適合凸焊。焊接板件越薄，對凸點設計要求也越高，因此厚度小的板件更易于采用點焊。凸點能夠將電流和壓力有效地固定在一起，凸點的形狀和尺寸決定了焊點強度。對于同種材料的焊接，凸點建議設計在較厚的工件上，對于異種材料的焊接，凸點建議設計在電導率較高的工件上，表面質量要求較高的工件不建議凸點的設計，凸點的數量必須足以承受設計載荷。凸點形狀建議為有剛度的圓錐型，這樣可以減少飛濺，對本圖例材料厚度0.5mm，屬于薄件焊接，園弧形表面受壓易變形，而焊后表面要求高，因此凸點直徑取小值：1mm左右，更大的凸點需要更大的電流和壓力，容易導致外蓋焊接變形。本圖例凸點高度取小值0.3mm左右， 對于多個凸點焊，凸點高度不一致會導致各點電流的不平衡，影響到接頭強度，本圖例要求凸點高度誤差范圍不超過0.1mm，對于厚料、大凸點，要求高度誤差范圍不超過0.2mm，這對沖制模具的精度提出了很高要求，沖頭模具需要定期進行維護和保養。凸點間距盡量取大值，過小間距容易出現熔核的位移現象，也會降低抗扭力的能力。

6? 注意事項

（1）機臺加壓機構要求保證較高的隨動性，特別是對需要使用高電極壓力、高機械精度的大功率焊機。（2）工件凸點的尺寸（尤其是高度）必須保證較高精度公差，這樣才能保證均勻的電極力和焊接電流，從而保證焊接質量的穩定;電極與工件的對準度要好，電極的接觸面必須足夠大，要超過全部凸點的邊界。（3）干凈的表面能獲得較穩定的質量，必要時對工件進機械清理（拋光、噴砂、噴丸）或化學清理。對于馬氏體、鐵素體不銹鋼厚大板件焊接建議焊前對焊件進行預熱，和消除焊接應力的焊后熱處理。（4）對焊接后不銹鋼固定片牢度檢查，用攝子夾住不銹鋼固定片左右轉動，不銹鋼固定片無松動，對于牢度要求高的產品，需制作專用的扭力板手做檢查。

7? 結語

合理的焊接結構是不銹鋼凸焊成功的關鍵因素，機器的選擇、凸焊模具的設計、焊接參數的調節也對焊接質量起重要作用，合理配置相關的因素，才能制造出完美的不銹鋼焊接產品。作為一種清潔、環保、高效、精確，適合批量生產的焊接方式，不銹鋼凸焊的應用范圍愈來愈廣泛，為適應國內外市場急速發展和激烈的競爭，還須加大力度研究開發數字焊機、數字化控制，發展成熟凸焊接技術，推動凸焊接技術自動化、智能化，推廣自動調節焊接參數的智能型逆變焊機，加快凸焊技術在國內汽車制造業、家電制造行業、包裝業、電子行業等領域的進一步發展。

參考文獻

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