点焊 飞溅 对焊接性能影响

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1、点焊飞溅对焊接性能影响目前，金属飞溅在点焊和凸焊中对焊接产品质量的影响，存在两种不同的看法：一种看法认为焊接中产生飞溅时金属突然熔化，熔化的液体可以流布在焊接处的界面上，因此，可以得到质量好的焊点。另一看法（也是焊接人员中大多数人的看法）认为焊接时应避免焊接飞溅。只要焊点产生了飞溅的产品都是不合格品。下面将对焊接飞溅的产生和飞溅对焊点质量的影响进行具体的讨论。1　焊接飞溅及其影响　　焊接飞溅是点焊或凸焊加热时，金属在焊接处熔化形成液体，同时被焊处金属膨胀，膨胀力将电极向上、下推移，使焊接区上的外加压力降低，焊接区域不能及时扩大，加热速度急剧提高，液化的金属和塑性变形的金属，受温度的影响不能向四

2、周流布，形成塑性环将熔化区的周边封闭，使溶化区的气压不断升高。而塑性环的壁厚不可能是均匀的，当气压的挤压力超过塑性环最薄壁处的抵挡能力时，就会从此处产生金属液体的喷射，形成金属珠飞出，这种现象就称之为焊接飞溅。　　液体金属喷射时，将从熔化区带走大量的金属，使熔化处形成凹坑，见图1。这种凹坑的形成将使接触处出现空洞。飞溅的路线上也会形成隧道，外界的气体将由隧道进入空洞，使其充满空气。而隧道孔往往小于空洞。金属在焊接压力和热能的作用下产生位错、位错移动、位错攀移、金属液流，将隧道在滞后于空洞形成时堵塞，塑性环又得到修复。　如果空洞产生在焊接初期，由于焊接时的加压和加热还可能消除。如果是中期和后期产

3、生的空洞，则因焊接接近结束，空洞内的气体压力增大，外加压力不足，电极对中性又差时，很可能不能消除。这样，焊点的机械强度和导电性能将明显降低，而达不到产品要求。因此，焊点在焊接时产生了飞溅，一般视为不合格产品。特别是电机电器产生飞溅的影响更大。2　点焊和凸焊产生飞溅的原因2.1　焊接初期产生的金属飞溅2.1.1　焊接表面状态的影响　　焊接处工件的两接触面不平，表面有漆（微量）有锈、电极对中心不好，或工作面不能与工件的焊接处的平面吻合……将使焊接处两接触面上的触点减少而使电流密度增大，通电焊接的一瞬，将会产生焊接初期的金属飞溅。2.1.2　冲击电流的影响　　在实践中发现，焊接电流导通的一瞬间，一台

4、120kVA的点焊机的电源变压器初级电缆引出线（直径Φ1.2mm的7根铝线）在铝线与黄铜接触处整齐的熔断，见图2。而电缆离开接触处一段距离的任何地方不产生变化，螺钉固定处（有压伤）也无其他变化。图2　导线熔断图　　这是因为铝和黄铜为两种不同的金属，各自的电位不同，首先是逸出功不同，其次是自由电子的密度也不同。当两种金属接触时，就会在接触面上产生电位差，产生空隙和电子的流动（见图3）使回路中的电流迅速增大。当电流流经接触面时产生帕尔帖效应，使铝线在接触黄铜处烧断。因此，原热量公式Q=0.24I2Rt就不可能客观的反映这一发热现象。原因在于电流是一个变化的电流，电压也是一个变化的电压。因此只能用电

5、流i表示电流的瞬时值，用u表示电压的瞬值，假如加热的时间在0～t区间里，那么才比较符合加热的实际情况。图3　接触电位差　　而多股铝线离开黄铜后，由于都是铝，因而不存在电位差，也就不能产生瞬间烧断的现象。　　螺钉固定处在通电前铝与黄铜之间，由于螺钉的压力作用，使两种金属的空隙移动和电子移动达成了动力平衡，（见图4）因此也不能产生熔断现象。图4　动力平衡　　从以上分析可知，冲击电流产生在两种金属接触面上，也就是有接触电位差处。且冲击电流远大于焊接使用的电流，这也是焊接处产生初级飞溅的重要原因。2.2　焊接中的飞溅2.2.1　焊机随动性的影响　　随动性是指被焊金属加热产生塑性变形时电极跟随其变化移动

6、加压的能力。如果随动性不好，不能及时调整温度场，加热金属的熔化速度就会加快，将产生过大的膨胀力使液体从熔化处飞出，形成焊接中的飞溅。　　影响焊机的随动性的因素：一是机臂上下活动的轴与孔配合处有污物，使摩擦力增大，形成电极上下活动不灵活。二是焊机工作时间长后，冷却系统不能使机臂良好冷却，配合部位发热膨胀，增加了配合处的摩擦力，随动性变坏，这样也就不可能及时调整温度场，使其产生金属飞溅。2.2.2　塞贝克效应对焊接飞溅的影响　　焊接时只有电极与被焊材料之间存在电位差时，才能进行焊接。例如：点焊低碳钢（电位+0.777V），采用的电极是铜（电位+0.158V）基材料；点焊铜时，采用钨（电位-0.05

7、V）。在焊接中，因焊接区存在电位差，电流流过时，产生了帕尔帖效应，使温度升高，高于了未加热端的温度使回路中又产生温差电流（塞贝克效应），而温差电流总是从高电位金属流向低电位金属。随着焊接区温度的不断升高，温差电流也不断增大。当焊接电流的流向与温差电流的流向相同时，焊接电流增大，焊接电压升高，如果电极压力不够，就会在焊接电压增大点开始产生飞溅。见图5所示。图5　开始飞溅的电压　　从这一分析可以看出，