不銹鋼點(diǎn)焊工開題報告

1、<p><b>　　開題報告</b></p><p>　　論文題目： 201不銹鋼點(diǎn)焊工藝優(yōu)化設(shè)計 </p><p>　　學(xué)生姓名： 朱大亮 </p><p>　　學(xué)院名稱： 機(jī)電學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)

2、名稱： 材料成型及控制工程 </p><p><b>　　2012年4月6日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　不銹鋼具有優(yōu)異的耐蝕性能以及特有的力學(xué)性能、物理性能和工藝性能，使不銹鋼在機(jī)車制造行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>

3、;　　本文概述了不銹鋼電阻點(diǎn)焊的工藝特點(diǎn)、點(diǎn)焊工藝中的問題，以及國內(nèi)外在這方面的研究現(xiàn)狀，進(jìn)行了焊接接頭的影響因素的試驗(yàn)，并指出了不銹鋼點(diǎn)焊時影響接頭質(zhì)量穩(wěn)定性的因素及工藝缺陷。對工藝焊接參數(shù)進(jìn)行了單一參數(shù)實(shí)驗(yàn)分析，獲得了最佳的工藝優(yōu)化,完成了不銹鋼的工藝優(yōu)化設(shè)計。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)焊接電流為焊接電流4800A，電極壓力為3600N，焊接時間為7個周波時焊點(diǎn)性能最好。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞<

4、;/b></p><p>　　201不銹鋼 電阻點(diǎn)焊 微觀分析 性能測試 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Stainless steel has excellent corrosion resistance and special mechanical properties、physical p

5、roperties and process performance,which makes it has a prospect of application in the locomotive manufacturing.</p><p>　　This paper summarize the process characteristics of stainless steel resistance spot we

6、lding﹑the problem of spot welding process and the situation of study in this respect abroad the world.We also have done some experiments about the influence factors of welding joints and pointed out the factors which af

7、fect the welding joints quality stability in stainless steel and its process defect. According to the craft welding parameters ,we have done a single parameter experimental analysis and got the </p><p>　　Key

8、word: stainless steel; resistance spot welding; microscopic analysis; performance test</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1選題背景及意義</p><p>　　隨著我國工業(yè)的迅猛發(fā)展，對工業(yè)產(chǎn)品(特別是軌道客車)用材的性能提

9、出了更高的要求，并促進(jìn)了產(chǎn)品鋼材的更新?lián)Q代。近年來，各國焊接工作者就此做了大量的理論及實(shí)際研究工作，并取得了一定的成績。電阻點(diǎn)焊廣泛應(yīng)用于低碳鋼、高強(qiáng)鋼[1]和鍍層鋼等焊接。在法國、英國等國家為了減輕汽車的質(zhì)量、改善油耗，則采用輕金屬材料，如鋁合金[2]。然而，不同的材料及不同的板厚，需要不同的點(diǎn)焊規(guī)范參數(shù)與之相配合，以達(dá)到最佳的力學(xué)性能和工藝性能。因此，采用好的優(yōu)化設(shè)計方法，選擇最佳焊接工藝參數(shù)對于深入理解電阻點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度的意義、正確

10、選擇連接工藝、指導(dǎo)汽車制造具有重要意義。</p><p>　　201不銹鋼材具有耐酸、耐堿、密度高、拋光無氣泡、無針孔等特點(diǎn)，是生產(chǎn)各種表殼、表帶底蓋優(yōu)質(zhì)材料等。針對電阻點(diǎn)焊質(zhì)量保證體系現(xiàn)狀，研究高效、質(zhì)量可靠、成本低、易操作、易實(shí)現(xiàn)焊接自動化，適用于大批量生產(chǎn)，獲得表征焊接過程和質(zhì)量的特征信息，保證焊接質(zhì)量，同時校驗(yàn)對所學(xué)相關(guān)課程理論、技能的理解程度，再次是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的良好作風(fēng)。</p>&

11、lt;p><b>　　1.2不銹鋼的研究</b></p><p>　　1.2.1不銹鋼的應(yīng)用</p><p>　　不銹鋼自上世紀(jì)初問世，到現(xiàn)在已有100多年的歷史。不銹鋼的發(fā)明是世界冶金史上的重大成就，不銹鋼的發(fā)展為現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科技進(jìn)步奠定了重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。不銹鋼鋼種很多，性能各異，它在發(fā)展過程中逐步形成了幾大類。按組織結(jié)構(gòu)分，分為馬氏不銹鋼(包括沉淀硬

12、化不銹鋼)、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類；按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中的一些特征元素來分類，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類，分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)不銹鋼等；按鋼的功能特點(diǎn)分類，分為低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。目前常用的分類方法是按鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)

13、以及兩者相結(jié)合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼等，或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類。用途很廣，機(jī)械設(shè)備，典型用途:紙漿和造紙用設(shè)備熱交換器、染色設(shè)備、膠片沖洗設(shè)備、管道、沿海區(qū)域建筑物外部用材等。 </p><p>　　1.2.2不銹鋼點(diǎn)焊工藝</p><p>　　按鋼的組織可將不銹鋼分為奧氏體型、鐵素體型、奧氏體－鐵素體型、馬氏體型

14、和沉淀硬化型等。其中馬氏體不銹鋼由于可淬硬、有磁性，其點(diǎn)焊焊接性與前述可淬硬鋼相近，考慮到該型鋼具有較大的晶粒長大傾向，焊接時間參數(shù)一般應(yīng)選擇小些。</p><p>　　奧氏體不銹鋼、奧氏體－鐵素體不銹鋼點(diǎn)焊焊接性良好，尤其是電阻率高（為低碳鋼的5～6倍），熱導(dǎo)率低（為低碳鋼的1/3）以及不存在淬硬傾向和不帶磁性（奧氏體－鐵素體不銹鋼有磁性），因此無需特殊的工藝措施，采用普通交流點(diǎn)焊機(jī)、簡單焊接循環(huán)即可獲得滿意的

15、焊接質(zhì)量。 </p><p>　　不銹鋼的點(diǎn)焊技術(shù)要點(diǎn)如下： </p><p>　　1、可用酸洗 、砂布打磨或氈輪拋光等方法進(jìn)行焊前表面清理，但對用鉛鋅或鋁鋅模成形的焊件必須采用酸洗方法。 </p><p>　　2、采用硬規(guī)范、強(qiáng)烈的內(nèi)部和外部水冷，可顯著提高生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量。 </p><p>　　3、由于高溫強(qiáng)度大、塑性變形困難，應(yīng)選用較

16、高的電極壓力，以避免產(chǎn)生噴濺和縮孔、裂紋等缺陷。 </p><p>　　4、板厚大于3mm時，常采用多脈沖焊接電流來改善電極工作狀況，其脈沖較點(diǎn)焊等厚低碳鋼時要短且稀。這種多脈沖措施亦可用后熱處理。 </p><p>　　1.2.3國內(nèi)不銹鋼發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,我國不銹鋼的消費(fèi)量增長很快。1997年我國不銹鋼的表觀消費(fèi)量超過了10

17、0萬t,2001年達(dá)到220萬t,居世界第一位。以后逐年大幅度增長,2005年達(dá)到522萬t,連續(xù)5年成為世界上最大的不銹鋼消費(fèi)國家[4]。不銹鋼由于其優(yōu)良的耐腐蝕性能,在我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有舉足輕重的地位,被廣泛應(yīng)用于船舶、車輛、汽車、宇航、橋梁、建筑、壓力容器、貯罐、建筑、機(jī)械、管線及家電設(shè)備等行業(yè)。在不銹鋼加工工藝中,焊接是最主要的必不可少的加工技術(shù)。焊接件的數(shù)量、品種、規(guī)格在不斷地增加,對焊接工藝和質(zhì)量的要求也越來越高。而且隨著

18、技術(shù)的引進(jìn),國外的不少不銹鋼的品種和牌號、新焊接材料、新焊接技術(shù)、新焊接工藝在國內(nèi)市場所占的比重逐步增加,因此對國內(nèi)的焊接技術(shù)人員也提出了許多新的問題。與國外相比,我國的不銹鋼焊接技術(shù)水平存在一定的差距,主要表現(xiàn)在焊接設(shè)備(國內(nèi)目前無一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)廠家,高端焊機(jī)完全依賴進(jìn)口,中低端焊機(jī)廠家之間競爭激烈,在技術(shù)研發(fā)方面投入少)、焊接工藝(大部分焊接工程技術(shù)人員及焊工不熟悉不銹鋼的焊接)和焊接材料 (焊材研發(fā)能力弱,優(yōu)質(zhì)

19、焊材主要靠進(jìn)口)等方面。</p><p>　　1.2.4國外不銹鋼發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.世界各國不銹鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　近期世界不銹鋼產(chǎn)量增速明顯下降，反映了不銹鋼供需關(guān)系的顯著變化。自20世紀(jì)80年代以來，世界不銹鋼產(chǎn)量保持了連續(xù)增長，尤其是近年來基本上連年刷新歷史最高紀(jì)錄，</p><p>　　但是從時間全貌來看，

20、具有明顯的階段性特點(diǎn)。也就是說，在不同時期，世界不銹鋼產(chǎn)量增長速度是不同的。如果以五年為一個周期來劃分，1985~1990年和1990~1995年，這兩個階段是世界不銹鋼產(chǎn)量高速增長的黃金時期。而1995~2000年世界不銹鋼產(chǎn)量增長幅度明顯下滑。2000年世界不銹鋼產(chǎn)量比1985年增長1.35倍，15年年均遞增5.9%,，取得了較高的增長速度。1990年世界各國生產(chǎn)不銹鋼1067.5萬噸，比1985年增長34.9%,，五年中年均遞增6

21、.2%；1995年世界生產(chǎn)不銹鋼1497.9萬噸，比1990年增長了40.3%,，五年年均遞增7%。2000年世界不銹鋼產(chǎn)量達(dá)到1861.1萬噸，比1995年增長24.2%,，五年年均遞增4.4%。可見，世界不銹鋼產(chǎn)量在1985~1990年、1990~1995年兩個時期的年均增長幅度均明顯高于1985 ~2000年年均遞增幅度，而在1995 ~2000年期間年均遞增幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1985 ~2000年年均遞增水平。這反映了近期世界不銹鋼產(chǎn)

22、量增長速度有明顯下滑的跡象。世界不銹鋼生產(chǎn)增長乏力，這種現(xiàn)象反映了不銹鋼供需關(guān)系正在悄然發(fā)生微妙的變</p><p>　　從世界范圍看，1999年世界共生產(chǎn)不銹鋼1711.4萬噸，比上年增長了5.3%，首次超過1700萬噸大關(guān)。2000年世界不銹鋼產(chǎn)量將達(dá)到1861.1萬噸，比上年上升8.7%，首次突破1800萬噸大關(guān)。2001年世界不銹鋼產(chǎn)量將繼續(xù)維持上升勢頭，預(yù)計為1896.8萬噸，比上年增長1.9%，接近1

23、900萬噸大關(guān)。2000~2001年，世界不銹鋼產(chǎn)量將維持在較高的水平，各國不銹鋼產(chǎn)量將普遍比上年增長，特別是西歐2001年將超過800萬噸大關(guān)。</p><p>　　表1-1 世界各國（地區(qū)）不銹鋼產(chǎn)量統(tǒng)計 單位：萬噸</p><p>　　1.3電阻點(diǎn)焊原理及發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1電阻點(diǎn)焊的原理及特點(diǎn)</

24、p><p>　　電阻點(diǎn)焊是在電極壓力的作用下，通過電阻熱加熱熔化金屬，斷電后在壓力下結(jié)晶而形成焊點(diǎn)的工藝方法。每焊接一個焊點(diǎn)稱為一個焊接循環(huán)。</p><p>　　1．阻焊變壓器 2.電極 3.焊件 4.熔核</p><p>　　圖2-1 電阻點(diǎn)焊原理圖</p><p>　　點(diǎn)焊的形成可以分為彼此相連的三個階段：預(yù)加壓力，通電加熱和鍛壓。<

25、/p><p><b>　　預(yù)加壓力階段</b></p><p>　　預(yù)加壓力是為了使焊件在焊接處緊密接觸。若壓力不足，則接觸電阻過大，導(dǎo)致焊件燒穿或?qū)㈦姌O工作面燒損。因此，通電前電極壓力應(yīng)達(dá)到預(yù)定值，以保證電極和焊件，焊件和焊件之間的接觸電阻保持穩(wěn)定。</p><p><b>　　通電加熱階段</b></p>&

26、lt;p>　　通電加熱時為了供焊件之間形成所需的熔化核心。在預(yù)加電極壓力下通電，則在兩電極解除表面之間的金屬圓柱體內(nèi)有最大的電流密度，靠焊件之間的接觸電阻和焊件自身的電阻，產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，溫度也很高。尤其是在焊件之間的接觸面處溫度很高首先熔化，形成熔化核心。電極與焊件之間的接觸電阻也產(chǎn)生熱量，但大部分被水冷的銅合金電機(jī)帶走，于是電極與焊件之間接觸處的溫度遠(yuǎn)比焊件之間接觸處低，正常情況下是達(dá)不到熔化溫度的。在圓柱體周圍的金屬因電流

27、密度小，溫度不高，其中靠近熔化核心的金屬溫度較高，達(dá)到塑性狀態(tài)，在壓力作用下產(chǎn)生焊接，形成一個塑性金屬環(huán)，緊密的包圍著熔化核心，不使熔化金屬向外溢出。</p><p>　　在通電加熱過程中有兩種情況可能引起飛濺：一種是開始時電極預(yù)壓力過小，熔化核心周圍未形成塑性金屬環(huán)熱向外飛濺；另一種是加熱結(jié)束時，因加熱時間過長，熔化核心過大，在電極壓力下，塑性金屬環(huán)發(fā)生崩潰，熔化金屬從焊件之間或焊件表面溢出。</p>

28、;<p><b>　?。?）鍛壓階段</b></p><p>　　鍛壓是在切斷焊接電流后，電極繼續(xù)對焊點(diǎn)擠壓的過程，對焊點(diǎn)起著壓實(shí)作用。斷電后，熔化核心是在封閉的金屬殼內(nèi)開始冷卻結(jié)晶的，收縮不自由。如果此時沒有壓力作用，焊點(diǎn)易出現(xiàn)縮孔和裂紋，影響焊點(diǎn)強(qiáng)度。如果有電極壓擠，產(chǎn)生的壓擠變形使熔核收縮自由并變得密實(shí)。因此電極壓力必須在斷電后繼續(xù)維持到熔核金屬全部凝固之后才能解除。鍛壓

29、持續(xù)時間視焊件厚度而定，對于厚度1-8mm的鋼板一般為0.1s-0.2s。</p><p>　　當(dāng)焊件厚度較大時，因熔核周圍金屬殼較厚，常需增加鍛壓力。加大壓力時間需控制好，過早會把熔化金屬擠出來變成飛濺，過晚熔化金屬已凝固失去作用。一般斷電后0-0.2s內(nèi)加大鍛壓力。</p><p>　　以上是焊點(diǎn)的形成的一般過程。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往根據(jù)不同材料，結(jié)構(gòu)以及對焊接質(zhì)量的要求，采用一些特殊的

30、工藝措施。例如，對熱裂紋傾向較大的材料，可采用附加冷脈沖的點(diǎn)焊工藝，以降低熔核的凝固速度；對調(diào)制材料的焊接，可在兩電極之間做焊后熱處理，以改善因快速加熱，冷卻而產(chǎn)生的脆性淬火組織；在加壓方面，可以采用馬鞍形，階梯型或多次階梯型等電極壓力循環(huán)換，以滿足不同質(zhì)量要求的零件焊接[1]。</p><p>　　1.3.2電阻點(diǎn)焊的焊接參數(shù)及其間的相互關(guān)系</p><p>　　點(diǎn)焊參數(shù)主要有焊接電流、

31、焊接通電時間、電極壓力和電極尺寸。 </p><p>　?。?）焊接電流 析出熱量與電流的平方成正比，所以焊接電流對焊點(diǎn)性能影響敏感。再其他參數(shù)不變時，當(dāng)電流小于某值熔核不能形成，超過此值后，隨電流增加熔核快速增大，焊點(diǎn)強(qiáng)度上升，而后因散熱量的增大而熔核增長速度減慢。如進(jìn)一步提高電流則導(dǎo)致產(chǎn)生飛濺，焊點(diǎn)強(qiáng)度反而下降，在實(shí)際生產(chǎn)中，焊接電流的波動有時甚大，其原因有：電網(wǎng)電壓本身波動或多臺焊

32、機(jī)同時通電，鐵磁體焊件深入焊接回路得變化，前點(diǎn)對后點(diǎn)的分流等。除選擇對焊接電流變化較不敏感的參數(shù)外，解決上述問題的方法是反饋控制。</p><p>　?。?）焊接時間 通電時間的長短直接影響輸入熱量的大小，在目前廣為采用的同期控制點(diǎn)焊機(jī)上，通電時間是周（我國一周為20ms）的整數(shù)倍。再其他參數(shù)固定的情況下，只有通電時間超過某最小值時才開始出現(xiàn)熔核，而后隨通電時間的增長，熔核先快速增大，拉剪力也提高。當(dāng)選用的電流

33、適中時，進(jìn)一步增加通電時間熔核增長變慢，漸趨穩(wěn)定。但由于加熱時間過長，組織變差，正壓力下降，會對塑性指標(biāo)下降，當(dāng)選用的電流較大時，則熔核長大到一定極限后產(chǎn)生飛濺。</p><p>　?。?）電極壓力 電極壓力的大小一方面影響電阻的數(shù)，從而影響析熱量的多少，另一方面影響焊件向電極的散熱情況，過小的電極壓力將導(dǎo)致電阻增大，析熱量過多切散熱較差，引起前期飛濺；過大的電極壓力將導(dǎo)致電阻減小，析熱量少，散熱良好，熔核尺寸

34、縮小，尤其是熔核率顯著下降。因此從節(jié)能角度來考慮，應(yīng)選擇不產(chǎn)生飛濺的最小電極壓力。</p><p>　　（4）電極工作面尺寸 目前點(diǎn)焊時主要采用錐臺形和球面形兩種電極。錐臺形的端面直徑和球面形的端部圓弧半徑的大小，決定了電極與焊件接觸面積的多少，在同等電流時，它決定了電流大小和電極壓強(qiáng)分布范圍。一般應(yīng)選用比期望獲得熔核直徑大20%左右的工作面直徑，所需的端部尺寸，其次取決于電極是內(nèi)水冷卻的，電極上散失的熱量往往

35、高達(dá)50%的輸入總熱量，因此端部工作面的波動或水冷卻端部電極表面的距離變化均將嚴(yán)重影響散熱量的多少，從而引起熔核尺寸的波動，因此要求錐臺形電極工作面直徑期間每增大15%左右必須修復(fù)，而水冷卻孔端至表面距離在耗損至僅純3～4mm時，即應(yīng)更換電極。</p><p>　　規(guī)范參數(shù)間相互關(guān)系及選擇</p><p>　　點(diǎn)焊參數(shù)的選擇主要取決于金屬材料的性質(zhì)、板厚及所用設(shè)備的特點(diǎn)（能提供的焊接電流波

36、形和壓力曲線）。當(dāng)電極材料、端面形狀和尺寸選定后，焊接規(guī)范的選擇主要是考慮焊接電流、焊接時間及電極壓力這三個參數(shù)，其相互配合可有兩種方式：</p><p>　　（1）焊接電流和焊接時間的適當(dāng)配合 這種配合是以反映焊接區(qū)加熱速度快慢為主要特征。當(dāng)采用大焊接電流、小焊接時間參數(shù)時稱硬規(guī)范；而采用小焊接電流、適當(dāng)延長焊接時間參數(shù)時稱軟規(guī)范[2]。</p><p>　　軟規(guī)范的特點(diǎn)：加熱平穩(wěn)，焊

37、接質(zhì)量對規(guī)范參數(shù)波動的敏感性低，焊點(diǎn)強(qiáng)度穩(wěn)定；溫度場分布平緩、塑性區(qū)寬，在壓力作用下易變形，可減少熔核內(nèi)噴濺、縮孔和裂紋傾向；對有淬硬傾向的材料，軟規(guī)范可減小接頭冷裂紋傾向；所用設(shè)備裝機(jī)容量小、控制精度不高，因而較便宜。但是，軟規(guī)范易造成焊點(diǎn)壓痕深、接頭變形大、表面質(zhì)量差；電極磨損快、生產(chǎn)效率低、能量損耗較大。</p><p>　　硬規(guī)范的特點(diǎn)與軟規(guī)范基本相反，在一般情況下，硬規(guī)范適用于鋁合金、奧氏體不銹鋼、低碳

38、鋼及不等厚板材的焊接，而硬規(guī)范較適用于低合金鋼、可淬硬鋼、耐熱合金及鈦合金等。</p><p>　　應(yīng)該注意，調(diào)節(jié)I、t使之配合成不同的軟、硬規(guī)范時，必須相應(yīng)的改變電極壓力Fw，以適應(yīng)不同加熱速度及不同塑性變形能力的需要。硬規(guī)范時所用電極壓力明顯大于軟規(guī)范焊接時的電極壓力。</p><p>　　（2）焊接電流和電極壓力的適當(dāng)配合 這種配合是以焊接過程中不產(chǎn)生噴濺為主要特征，根據(jù)這一原則制

39、定的I、Fw關(guān)系曲線稱為噴濺臨界曲線。曲線左半?yún)^(qū)為無飛濺區(qū)，但焊接壓力選擇過大會造成固相焊接（塑性環(huán)）范圍過寬，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。曲線右半?yún)^(qū)為噴濺區(qū)，因?yàn)殡姌O壓力不足、加熱速度過快而引起噴濺，使接頭質(zhì)量嚴(yán)重下降和不能安全生產(chǎn)。</p><p>　　1.3.3點(diǎn)焊的焊接循環(huán)</p><p>　　電阻點(diǎn)焊過程中，焊接循環(huán)由4個基本階段組成:</p><p>　　（1）

40、預(yù)壓時間——自電極開始下降到焊接電流開始接通的時間。這一時間是為了確保在通電之前電極壓緊工件，使焊接區(qū)各接觸面壓力達(dá)到設(shè)定的穩(wěn)態(tài)值。</p><p>　?。?）焊接時間——焊接電流通過工件的持續(xù)時間。在該時間內(nèi)焊接區(qū)被加熱并形成熔核。</p><p>　?。?）維持時間——焊接電流切斷后，電極壓力繼續(xù)保持的時間。該時間使熔核在一定壓力下冷卻凝固至具有足夠強(qiáng)度。</p><

41、;p>　　（4）休止時間——連續(xù)點(diǎn)焊時，自電極開始提起到再次開始下降的時間。該時間內(nèi)電極離開工件，使操作人員得以移動工件準(zhǔn)備焊接下一點(diǎn)。</p><p>　　通電焊接必須在電極壓力達(dá)到穩(wěn)定值后進(jìn)行，否則可能因壓力過低而噴濺，或者因各點(diǎn)壓力不一致而影響加熱，造成焊點(diǎn)強(qiáng)度波動。</p><p>　　電極提起必須在電流全部切斷之后，否則電極工件間將引起電弧，燒傷工件。這一點(diǎn)在直流脈沖焊機(jī)上

42、尤為重要。為了改善接頭的性能，有時需要將下列各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)加于基本循環(huán)。加大預(yù)壓力以消除厚工件的間隙，使之緊密貼合；用預(yù)熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止噴濺；加大鍛壓力以壓實(shí)熔核，防止產(chǎn)生裂紋和縮孔。</p><p>　　1.3.4 點(diǎn)焊的應(yīng)用</p><p>　　點(diǎn)焊廣泛用于汽車駕駛室，金屬車廂腹板，家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接。在航空航天工業(yè)中，多用于連接飛機(jī)，發(fā)動機(jī)，火箭

43、，導(dǎo)彈中由合金鋼，不銹鋼，鋁合金，等材料制成的部件。</p><p>　　1.3.5電阻點(diǎn)焊工藝技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　電阻點(diǎn)焊技術(shù)現(xiàn)狀目前，汽車制造廠商所采用的阻焊設(shè)備的次級輸出主要是工頻交流和直流兩種，其額定功率一般在63kVA以上，最高的達(dá)400kVA或更高，電能消耗較大。阻焊控制器大部分為天津陸華科技開發(fā)公司生產(chǎn)的WDK或HW系列控制器和少量的KD7和KD9型控制器。KD7型

44、控制器，其控制精度較差；WDK或HW系列控制器對電流的控制精度較高，約為±3%，同時具備了多脈沖焊接功能，基本能滿足低碳鋼或鍍鋅板的焊接。</p><p>　　在點(diǎn)焊過程中，影響焊點(diǎn)質(zhì)量的因素有焊接時間、焊接電流、焊接壓力、電極的端面形狀、穿過電極的鐵磁性物質(zhì)、分流等。特別在阻焊設(shè)備較多的焊接車間，同時工作的焊機(jī)相互感應(yīng)，對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時影響控制器的觸發(fā)，導(dǎo)致焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性較差。<

45、/p><p>　　在汽車制造中，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣是制造商和用戶共同關(guān)注的焦點(diǎn)，焊接質(zhì)量主要依靠焊接設(shè)備來保證。對車身點(diǎn)焊而言，主要由控制器保證設(shè)定焊接參數(shù)在一定的波動范圍內(nèi)，從而獲得穩(wěn)定的焊點(diǎn)質(zhì)量。以恒流控制方式為主的國產(chǎn)控制器基本能滿足軟鋼和鍍鋅鋼板的焊接，但其控制精度還需進(jìn)一步提高，對焊接電流的控制仍是開環(huán)控制，隨工況的變化其焊點(diǎn)質(zhì)量的一致性很難保證。</p><p>　　為了獲得可靠的焊接

46、質(zhì)量，焊接檢驗(yàn)必不可少。在車身制造中，焊點(diǎn)檢測方法采用非破壞性抽樣檢查，可能開焊的焊點(diǎn)未被檢查出來，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。如果能保證焊點(diǎn)100%合格，每臺車身可減少焊點(diǎn)數(shù)量約200點(diǎn)，即可節(jié)約成本約80元。</p><p>　　因此，點(diǎn)焊質(zhì)量的在線檢測與控制技術(shù)對保證點(diǎn)焊質(zhì)量的可靠性和一致性非常重要，該項(xiàng)技術(shù)受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究。實(shí)時監(jiān)控的方法很多，但能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的并不常見。</p>&

47、lt;p>　　1.3.6電阻焊設(shè)備及工藝的發(fā)展前景</p><p>　　科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)推動工業(yè)產(chǎn)品的更新?lián)Q代,隨著鍍鋅鋼板、高合金鋼板及鋁合金等有色金屬的廣泛應(yīng)用,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的更新變化,以及對產(chǎn)品的質(zhì)量要求的不斷提高,對電阻焊設(shè)備和工藝提出了新的要求。此外,新的高能量焊接方法如激光等在工業(yè)上的推廣應(yīng)用,也對電</p><p>　　阻焊產(chǎn)生了一定的挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)新材料、新工藝、新產(chǎn)品

48、在工業(yè)上開發(fā)應(yīng)用的需要,以使</p><p>　　電阻焊工藝及設(shè)備能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求,在電阻焊設(shè)備和工藝的究開發(fā)中,還需要做進(jìn)一步的工作,如新型電阻焊電源如逆變電的開發(fā)、電阻焊質(zhì)量監(jiān)控方法的完善、鋁合金及鍍鋅鋼板等新型工材料的點(diǎn)焊研究、點(diǎn)焊過程的數(shù)值模擬和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測、點(diǎn)焊機(jī)器的推廣應(yīng)用、電阻焊專用成套設(shè)備的開發(fā)等。</p><p>　　1.4本文研究的主要內(nèi)容</p>

49、<p>　　1.選取1mm厚的201不銹鋼板作為實(shí)驗(yàn)材料，采用正交實(shí)驗(yàn)法選擇電阻點(diǎn)焊的工藝參數(shù)，包括焊接電極的結(jié)構(gòu)直徑、焊接電流、焊接時間和焊接壓力[7]。 </p><p>　　2.焊接時，首先確定電極的端面形狀和尺寸，其次初步選定電極壓力和焊接時間，然后調(diào)節(jié)焊接電流[8]。以不同的電流焊接試樣，經(jīng)檢驗(yàn)熔核直徑符合要求后。再在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)電極壓力、焊接時間和電流，進(jìn)行試樣的焊接[9]。</p

50、><p>　　3.制備試樣，將201不銹鋼板用線切割切成（70mm×20mm×1mm）沿著熔核中心方向垂直于試樣表面將點(diǎn)焊接頭切開。</p><p>　　4.微觀組織分析，對制備好的試樣進(jìn)行打磨，拋光，用腐蝕液對處理好的焊點(diǎn)截面進(jìn)行腐蝕，采用JSM-5310型掃描電鏡對點(diǎn)焊接頭的組織及成分進(jìn)行分析。</p><p>　　5.硬度測試：顯微硬度測試采用

51、DHV-1000顯微硬度計進(jìn)行顯微硬度試驗(yàn)，加載為150 g，加壓時間為10 s，點(diǎn)焊接頭沿試樣對角線方向依次打8個點(diǎn)，記錄每個點(diǎn)的硬度值[10]。</p><p>　　6.對不同工藝參數(shù)下接頭的微觀組織、顯微硬度進(jìn)行觀察、分析，測試，以選出最優(yōu)的參數(shù).</p><p>　　7.通過優(yōu)化點(diǎn)焊電流和加壓時間，解決目前生產(chǎn)中常出現(xiàn)的熔核尺寸過小，易產(chǎn)生未熔合等缺陷 </p>&l

52、t;p><b>　　2.試樣材料與方法</b></p><p><b>　　2.1實(shí)驗(yàn)材料</b></p><p>　　201組成為17Cr-4.5Ni-6Mn-N，是節(jié)Ni鋼種，201是含錳較高，表面很亮帶有暗黑色，</p><p>　　201不銹鋼材、具有耐酸、耐堿、密度高、拋光無氣泡、無針孔等特點(diǎn)，是生產(chǎn)各種表

53、殼、表帶底蓋優(yōu)質(zhì)材料等。201不銹鋼的熱處理規(guī)范是固溶1010～1120℃快冷，金相組織特征為奧氏體型。試驗(yàn)用201鋼板的化學(xué)成分以及201不銹鋼的力學(xué)性能見表2-1和表2-2。</p><p>　　表2-1 201不銹鋼的化學(xué)成分（%）</p><p>　　表2-2 201不銹鋼的力學(xué)性能</p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備</b>&

54、lt;/p><p>　　試驗(yàn)采用固定式電阻點(diǎn)焊機(jī)（DN-100），固定式電阻焊機(jī)采用模塊化的結(jié)構(gòu)形式和組裝方式，額定初級容量為100kvA，初級電流263A，最大短路電流26kA，負(fù)載持久率50%。工作行程20mm，最大工作壓力0.6Mpa，最大焊接厚度為4mm+4mm，可焊接低碳鋼板、鍍層鋼板、多層鋼板、不銹鋼板、鋁合金板等。采用水冷銅合金錐形電極，端面直徑5mm，上部直徑16 mm，如下圖2-1所示:</p

55、><p>　　圖 2-1固定式電阻點(diǎn)焊機(jī)（DN-100）</p><p>　　中頻立式電阻點(diǎn)焊機(jī)包括三大部分：一個三相整流器，一個絕緣珊極晶閘管組成的橋式逆變器，通過中頻焊接變壓器將高壓信號降至合適點(diǎn)焊低壓，再全波整流在二次側(cè)產(chǎn)生焊接電流；一個是控制及調(diào)幅線路PWM?？刂破骼抿?qū)動電路給逆變器脈寬驅(qū)動信號和二次恒電流控制在ms范圍之內(nèi)。</p><p><b>

56、;　　2.3實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p>　　將201不銹鋼用線切割切成70mm×20mm×1mm的試樣,如圖2-2所示。用作金相分析和拉剪試驗(yàn)。在進(jìn)行焊接之前，為得到良好好的表面狀態(tài)，統(tǒng)一用丙酮清洗工件表面以去除油污。在進(jìn)行201不銹鋼的點(diǎn)焊工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)研究時，首先通過觀測焊點(diǎn)的形狀、尺寸、有無飛濺、焊點(diǎn)表面壓痕，大致選出用于試驗(yàn)201不銹鋼板的點(diǎn)焊參數(shù)范圍。焊接接頭設(shè)計

57、為搭接接頭。</p><p>　　圖2-2 201不銹鋼實(shí)驗(yàn)試塊</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計如下：</b></p><p><b>　　2.4微觀分析</b></p><p>　　焊接完成后，沿著熔核中心方向垂直于試樣表面將點(diǎn)焊接頭切開作為金相試樣。經(jīng)過對金相試樣的打磨、拋光后，用

58、王水作為腐蝕液對處理好的焊點(diǎn)截面進(jìn)行腐蝕，然后進(jìn)行顯微分析。采用XJG05大型體式顯微鏡分析焊接參數(shù)(焊接電流、焊接時間和電極壓力)對熔核尺寸的影響，熔核直徑取在相同試驗(yàn)條件下進(jìn)行焊接的三個接頭的平均值;采用JSM-5310型掃描電鏡對點(diǎn)焊接頭的組織及成分進(jìn)行分析。</p><p><b>　　2.5性能測試</b></p><p>　　2.5.1.顯微硬度測試<

59、;/p><p>　　顯微硬度測試采用MH-5顯微硬度計進(jìn)行顯微硬度試驗(yàn)，加載為1K，加壓時間為1 Os。 圖2-3為點(diǎn)焊接頭顯微硬度測試示意圖，每個點(diǎn)焊接頭沿試樣對角線方向打49個點(diǎn)，點(diǎn)間距為0.25mm，依次記錄各點(diǎn)的顯微硬度值。</p><p>　　圖2-3 點(diǎn)焊接頭顯微硬度測試示意圖</p><p>　　2.5.2.剪切試驗(yàn)</p><p&g

60、t;<b>　　1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備</b></p><p>　　拉剪實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用WDW-200型微機(jī)控制電子式萬能試驗(yàn)機(jī)，如圖2-4所示</p><p>　　圖2-4 WDW-200型微機(jī)控制電子式萬能試驗(yàn)機(jī)</p><p>　　加載頭的拉伸速度為1Omm/min。在進(jìn)行拉剪試驗(yàn)時，需要在試樣的夾持部分補(bǔ)加和試樣等厚的墊片，以避免因兩板疊加而產(chǎn)生的