澳大利亚不锈钢双层客车项目点焊参数的技术研究

2019-07-14

探索科学(学术版) 2019年10期

中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062

引言

点焊是电阻焊的一种,它是利用电流通过焊件时产生的电阻热作为热源来加热焊件,使材料熔化并同时加压的一种焊接方法。点焊的原理是点焊时,将焊件搭接装配后,压紧在两圆柱形电极间,并通过很大的电流,使两焊件接触处加热到熔化温度,形成透镜状的液态熔池,断电后,在压力的作用下,凝固形成焊点。根据点焊适合不锈钢薄板的大量的高效结合的特点,因此国际上不锈钢城轨客车生产中广泛应用点焊工艺。

随着产品的发展,对点焊的工艺要求也在不断地完善,使点焊在产品质量上得到提高,完善产品的整体质量。

1 点焊原理

点焊是利用电流通过焊件时产生的电阻热作为热源来加热焊件,使材料熔化并同时加压的一种焊接方法。点焊的原理是点焊时,将焊件搭接装配后,压紧在两圆柱形电极间,并通过很大的电流,使两焊件接触处加热到熔化温度,形成透镜状的液态熔池,断电后,在压力的作用下,凝固形成焊点。

它的特点是：

1.自动焊接,只要输入相应的焊接参数,就能自动进行一系列的焊接工序；

2.由于是在短时间内焊接,加热区域仅限于焊接部位附近,所以被焊接材料的热变形小；

3.不需要焊条和焊药,不产生有害健康的紫外线以及弧光；

反之缺点是：

1.由于需要强大的焊接电流,焊接机及配电设备的电容量变大；

2.焊机的价格较高；

3.需要按照被焊接材料的材质和板厚分别选择焊接电流、通电时间、加压力、电极形状等焊接条件；

4.由于是在被焊接材料的接触面上接合,焊接质量容易受焊接材料表面状态的影响；

5.不能从外观上判断接合状态,没有简单的无损检测方法；

由于具有上述各种特征,点焊方法适合于薄板的大量的高效的结合。

2 悉尼双客项目点焊标准

在不锈钢轨道客车生产中,点焊的应用非常多。目前,随着产品的不断更新,对点焊的工艺要求也在不断地提高。不仅要求焊点达到一定的工艺强度,还要求焊点的外表成形美观,使不加装饰的产品表面不受点焊的影响。

澳大利亚不锈钢双层客车项目执行澳大利亚CPS00251点焊焊接标准。要求焊接可见材料(如消光处理材料)的电阻点焊的表面压痕应被尽量减少(无须牺牲规定的焊接强度),这样做的目的是使表面上的焊点接近于见不到。对金属熔核尺寸要求在两条直径变成直角处所测量到的点焊的两直径之差不应超过10%。

通常情况下以及不在可见消光材料焊接遵守下列要求：

1.如果表面压痕的深度超过0.10t或0.13mm,则是不允许的(此处t是压痕外部构件的厚度)；

2.表面压痕必须一致并且与电极头外层的半径相同,从半径或边缘凸出处必须无明显的偏移；

3.焊接表面应当光滑、无裂缝,无顶端凸起,无凹陷及其他缺陷；

3 焊接参数选择

在做点焊测验确定焊接参数之前,我们先弄清楚点焊焊接缺陷及其产生的原因：

1.焊点表面颜色重,及顶端凸起。

原因：表面条件不好,电极冷却或电极清洗不充分,焊接时间过长,施加在电极上的压力不足。

2.内部与外部裂缝。

原因：表面条件不好,焊接电流过大,施加在电极上的压力不充足,冷却速度不适当以及电流的快速升高。

3.焊接飞溅。

原因：施加在电极上的压力不足,焊接电流过大,电极轮廓不正确。

4.过度压痕。

原因：施加在电极上的压力过大,焊接飞溅,电极轮廓不正确,表面加热过度,焊接电流过大。

5.过度的表面加热。

原因：施加在电极上的压力不足,焊接电流过大,焊接时间过长。

总结出产生缺陷的原因,就方便于焊接参数的确定。焊接参数主要包括：焊接电流、焊接时间、加压力、电极形状等焊接条件。

如果是焊接可见材料,经过试验,如果在单侧使用平电极,那么在这个电极一侧的被焊接材料基本无压痕,能够得到光滑的焊点。

电极材料和电极形状、尺寸确定后,接着选择电极加压。加压的作用有两个。一个是为了不发生表面飞溅和板间飞溅,从电极向板材提供电流。另一个是通电后,使熔融金属边加压边冷却,从而减少熔融部位的内部缺陷。

选择焊接时间

焊接时间过短会使焊件不能完全熔接,如果延长通电时间,不但熔核不会变大,而且压痕深度和热变形增加。从冶金学考虑,对材料还带来不良影响,所以延长通电时间并不好。另外,即使从作业的时间和能源的角度考虑,延长通电时间也不好。

选择焊接电流

最初设定较低的焊接电流,如果慢慢地提高焊接电流,最终就会产生板间飞溅,比发生该板间飞溅的电流值稍低的电流是最佳焊接电流值。

点焊是利用电阻发热进行金属焊接的。根据Q＝0.24I2RT,在降低压力时电阻增大。通过调低压力,随之可以下调电流,使金属熔核直径缩小,压痕减轻。但要保证无飞溅、缩孔等缺陷,焊点强度要达到工艺要求。

以2.0LT＋2.0MT为例,设定焊接参数,压力7000N,电流8KA,焊接时间10CY,标准强度拉伸值18.25KN,试验强度拉伸值20.75KN,上电极分别采用直径￠16的球面电极和平面电极.

如果电极头的前端面积改变,即使焊接电流一定,电流密度也发生变化,从而对焊接质量产生重大影响。在生产现场,经常看到用锉刀对电极头进行整形的情况,应该绝对避免这种情况。

理想的电极头的管理方法应该是预先通过预备试验,求出标准打点次数(接合强度不低于规定的打点次数),达到这个打点次数后,就定期地更换新电极。使用过的电极头回收后,通过机械加工进行整形(将其称为集中研磨方法),可以使用下图示出的电极头砂轮修整机会非常方便。这种工具是切成与各种各样的前端半径相对应的槽,在其上面卷上180号左右的砂纸,用电极轻轻加压,使工具水平研磨,最重要的是电极需要轻轻地加压,如果强力加压,砂纸就破碎了。还有就是现在设备上多数都带有电极修磨具,自动修磨。