澳大利亞不銹鋼雙層客車項目點焊參數(shù)的技術(shù)研究

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林 長春 130062

引言

點焊是電阻焊的一種,它是利用電流通過焊件時產(chǎn)生的電阻熱作為熱源來加熱焊件,使材料熔化并同時加壓的一種焊接方法。點焊的原理是點焊時,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。根據(jù)點焊適合不銹鋼薄板的大量的高效結(jié)合的特點,因此國際上不銹鋼城軌客車生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用點焊工藝。

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

1 點焊原理

點焊是利用電流通過焊件時產(chǎn)生的電阻熱作為熱源來加熱焊件,使材料熔化并同時加壓的一種焊接方法。點焊的原理是點焊時,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。

它的特點是：

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

2.由于是在短時間內(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小；

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；

反之缺點是：

1.由于需要強大的焊接電流,焊接機及配電設(shè)備的電容量變大；

2.焊機的價格較高；

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),沒有簡單的無損檢測方法；

由于具有上述各種特征,點焊方法適合于薄板的大量的高效的結(jié)合。

2 悉尼雙客項目點焊標(biāo)準(zhǔn)

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

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

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

1.焊點表面顏色重,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,焊接時間過長,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,焊接時間過長。

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,如果在單側(cè)使用平電極,那么在這個電極一側(cè)的被焊接材料基本無壓痕,能夠得到光滑的焊點。

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。一個是為了不發(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。

選擇焊接時間

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

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。

點焊是利用電阻發(fā)熱進行金屬焊接的。根據(jù)Q＝0.24I2RT,在降低壓力時電阻增大。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,焊點強度要達到工藝要求。

以2.0LT＋2.0MT為例,設(shè)定焊接參數(shù),壓力7000N,電流8KA,焊接時間10CY,標(biāo)準(zhǔn)強度拉伸值18.25KN,試驗強度拉伸值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,從而對焊接質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。在生產(chǎn)現(xiàn)場,經(jīng)常看到用銼刀對電極頭進行整形的情況,應(yīng)該絕對避免這種情況。

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,求出標(biāo)準(zhǔn)打點次數(shù)(接合強度不低于規(guī)定的打點次數(shù)),達到這個打點次數(shù)后,就定期地更換新電極。使用過的電極頭回收后,通過機械加工進行整形(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會非常方便。這種工具是切成與各種各樣的前端半徑相對應(yīng)的槽,在其上面卷上180號左右的砂紙,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,自動修磨。

4 結(jié)論

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