重庆大学本科学生毕业设计（论文）
中文摘要
摘
要
电阻点焊的焊接参数对焊接质量有很大影响。本文深入分析了电阻点焊工艺 过程， 通过扫频振动试验对 EQ6380 贮液干燥器抱箍的连接板和槽形板以及连接板 和抱箍电阻点焊试样进行破坏性分析，同时采用中性盐雾试验对试样进行抗腐蚀 性分析。通过上述试验研究各因素对电阻点焊质量的影响，尤其是电极压力和焊 接时间，可以方便地得到 EQ6380 贮液干燥器抱箍组件电阻点焊的最佳工艺参数。 电阻点焊过程中，对工件简单、快速、准确地定位可以大幅度地提高生产效 率，减少劳动强度，使焊接质量得到改善。本设计通过设计实用的夹具对工件进 行有效夹持，并在实际生产中得到应用，达到了提高焊接质量和生产效率的效果。 综合对焊接参数的研究以及对夹具的设计，不仅仅改善了焊接质量，提高了 生产效率，也在节能方面做出了重要贡献。因此本设计在保证了汽车空调运行的 平稳安全同时，提高了企业的综合效益。
关键词：电阻点焊，焊接参数，夹具，抱箍，通电时间
I
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ABSTRACT
ABSTRACT
The spot welding parameters have considerable effect on welding quality. This paper analyses resistance spot welding process. In the paper failure analysis was made on test specimens who were destroyed by the swept-frequency vibration, which are hoop and slot template attached to bracket of The EQ6380 with spot welding. The corrosion resistance of test specimens was studied by the neutral salt-mist (NSS) experimentation. For the above-mentioned experimentation, by analyzing the effect of each factor on the welding quality, especially the electrode force and the welding time, the optional spot welding parameters of the Hydrodryer Brackets of EQ6380 A/C System can be selected easily. During resistance spot welding process, if welding clamp makes workpiece locate simply, rapidly and exactly, the production efficiency has risen greatly; the intensity of labor is decreased; the quality of welding is improved. In the paper, simple and practical welding clamp is designed, which makes workpiece clamped successfully. The welding clamp is used in practice, and attains its objective which raises production efficiency and improves quality of welding. By studying spot welding parameters and designing welding clamp, the resistance spot welding process don’t only make quality of welding improved greatly, but also raise production efficiency, at the same time, it makes a greater contribution to environment. So this process is sure that automobile air conditioner work steadily and safely, and improves customer’s satisfaction.
Key words： Resistance spot welding，Welding parameters, Welding clamp, Hoop, Welding time
II
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目录
目录 摘 要.......................................................................................................................................I ABSTRACT..................................................................................................................................... II 目录................................................................................................................................................ III 1.绪论............................................................................................................................................ 1
1.1 课题概述 ............................................................................................................................... 1 1.2 课题任务、研究内容、实现途径 ...................................................................................... 3 1.2.1 课题任务 ..................................................................................................................... 3 1.2.2 研究内容 ..................................................................................................................... 3 1.2.3 课题实现途径 ............................................................................................................. 4
2.工艺方法介绍 ................................................................................................................... 5
2.1 电阻点焊工艺 ....................................................................................................................... 5 2.2 电阻点焊在焊接 EQ6380 贮液抱箍组件时应用 ................................................................. 6
3.焊接工艺设计 ................................................................................................................... 9
3.1 电阻点焊参数 ....................................................................................................................... 9 3.1.1 电极工作面的形状及尺寸 ....................................................................................... 10 3.1.2 焊接时间 ................................................................................................................... 11 3.1.3 电极压力 ................................................................................................................... 12 3.1.4 焊接电流 ................................................................................................................... 13 3.2 点焊参数的设计方案 ......................................................................................................... 14 3.2.1 焊接电流和焊接时间的匹配 ................................................................................... 14 3.2.2 焊接电流和电极压力的匹配 ................................................................................... 14 3.2.3 设计方案 ................................................................................................................... 15 3.3 点焊夹具设计 ..................................................................................................................... 16 3.3.1 槽形板与连接板焊接夹具 ....................................................................................... 17 3.3.2 抱箍与连接板间焊接夹具 ...................................................................................... 18
4.试验验证.............................................................................................................................. 19
4.1 盐雾试验 ............................................................................................................................. 20 4.1.1 试验条件和准备 ....................................................................................................... 20 4.1.2 试验操作规程 .......................................................................................................... 21
III
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目录
4.1.3 试验记录与结果分析 ............................................................................................... 23 4.2 振动试验 ............................................................................................................................. 23 4.2.1 试验设备 .................................................................................................................. 24 4.2.2 试验操作规程 ........................................................................................................... 25 4.2.3 试验记录和结果分析 ............................................................................................... 25
5.结论.......................................................................................................................................... 26 6.展望.......................................................................................................................................... 27 参考文献.................................................................................................................................... 28 致谢................................................................................................................................................ 30
IV
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1 绪论
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1.1 课题概述
绪论
在全球经济高速发展的今天，一个国家在国际汽车产业中的地位往往代表了 这个国家在国际制造业上的总体位置，对于欧美等制造业强国来说，汽车业无论 是对其国内经济还是国际贸易都做出了重要贡献。我国汽车工业起步新中国成立 后的经济改革时期，经历了长达 50 多年的健康成长和全面发展，经过几代人的不 懈努力，在各个方面基本形成了能满足社会需求和国民经济发展需求的社会主义 现代化汽车工业体系，并成为支撑和拉动国民经济高速增长的主导产业
[1]
。特别
改革开放以来，伴随着人民生活质量的提高与国民经济的平稳快速发展，汽车消 费成为民众消费的主要市场，为整个汽车行业的发展提供了持续的动力和坚实的 市场条件。同时，我们应该注意到伴随着汽车价格的下降和居民收入的提高，汽 车不再是地位和身份的象征，汽车的功能也渐渐成为人们生活的代步工具，成为 普通民众的消费重点。尽管 2009 年的经济危机对我国经济的冲击不小，但是在国 家各种政策的调控下，我国经济形势延续了前几年良好的发展势头，GDP 增长速 度达到惊人的 8.7%， 人均 GDP 增长 3500 美元， 按照国际惯例人均 GDP 超过 3000 美元是汽车消费的高速增长时期[2]。与此同时在应对国际金融危机的过程中，国家 对于扩大汽车消费给予了特殊的政策支持，导致 2009 年、2010 年中国的汽车产量 和销量获得了较大幅度的增长。根据汽车工业协会提供的数字[3]，2010 年共生产 1826 万辆汽车，销售 1806 万辆，都保持了较大大幅增长，增长幅度达到 32.4%。 据统计[4]， 国内各大主要汽车企业在“十二五”期间规划产能有可能超过 4000 万辆。 可见，汽车工业还有很大的发展潜力和空间。 在汽车工业快速发展的同时，人们对汽车的可靠性、舒适性、安全性要求也 越来越高。近年来，国内汽车生产厂家越来越多，导致汽车产量剧增，特别是中 高档车产量越来越大，然而大量中高档车需要安装空调。因此，对汽车空调的研 究开发特别重要，汽车空调作为空调技术在汽车上的应用，它能创造车室内热微 环境的舒适性，保持车室内空气湿度、温度、洁净度、流速、余压和噪声等在热 舒适的标准范围内，不仅有利于保护司乘人员的身心健康，提高其工作效率和生 活质量，而且还对增加汽车行始安全性具有积极作用[5]。汽车空调贮液干燥器是汽 车空调系统中重要组成部分，贮液干燥器安装于冷凝器与膨胀阀之间，具有贮液、 干燥、过滤、系统压力保护等功能；产品在安装时必须借助支架或者抱箍固定。
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1 绪论
干燥器抱箍组件失效会导致汽车空调系统失效，所以抱箍的稳定性直接影响汽车 空调的运行平稳性。鉴于汽车空调运行环境恶劣因此现在生产中绝大多数汽车厂 家选择焊接这种永久性、高稳定性的方法来固定抱箍[6, 7]。 近年来随着汽车车辆、运输、建筑、航天航空以及轻工家电等工业的飞速发 展，相应的工业产品在其材料、应用及结构领域上不断更新和发展，对产品的加 工质量要求不断提高，作为这一种广泛使用的材料加工工艺——电阻焊面临巨大 的挑战。同时伴随着焊接自动化程度的提高点焊技术有了更加广阔的发展空间， 据调查表明，早在上世纪八十年代，日本对最常使用电阻焊机的七十四家企业调 查表明，在这些企业拥有的 16826 台电阻焊机中，电焊机占 97.3%，而在 80 年代， 在日本电阻焊机总产值约占整个焊机行业的 30%。在焊接技术中电焊机能占有如 此重要地位，归结于它的特性：低成本、低耗能、高效率、高质量且便于实现自 动化、使用方便[8]。同时随着自动化技术的持续发展，点焊极有可能成为最有发展 潜力的一项焊接技术。为了满足新材料、新产品、新工艺在产品开发上的需求， 促使电阻焊工艺及设备能适应现代化条件生产的要求，近十年来，众多焊接界学 者对电阻点焊技术的研究主要集中在有限元的分析、点焊焊接参数对焊接接头质 量的影响以及工艺方案等[9]。由于有限元通常是模拟在理想条件下的焊接，可焊接 是一个比较复杂且与实际生产环境结合紧密的工艺，因而有限元分析仅仅停留在 理论模拟，距实际生产还有很长的距离。同时，由于国内的条件局限性，很多学 者都对焊接参数对接头质量的影响产生了浓厚兴趣并认为有广阔的发展空间。来 自西安交通大学的蔡洪能、王雅生等通过对电阻电焊工艺参数的研究，分析各个 因素对焊接质量的影响得到汽车用钢板点焊工艺的最佳方案[10]；来自西安理工大 学的雷阿利、冯拉俊等人就重点研究了不同的焊接方法对焊接接头抗腐蚀性能的 影响[11]；来自武汉交通科技大学的温家伶等人研究了薄板点焊工艺及性能，通过 正交试验得到最佳的焊接电流、焊接时间和焊接压力的组合且确定了焊接电流对 焊点质量影响最大[12]；在汽车企业中也不乏对电阻点焊工艺的研究，比如来自上 汽通用五菱汽车股份有限公司的阳颂平发表了《电阻点焊参数的分析和总结》 ，文 章对在汽车车身上应用最广泛的电阻电焊的焊接参数进行研究，结合遇到的各种 焊点质量问题，在实际生产过程中总结经验，分析各焊接参数对焊点质量的影响 及解决措施[13]。 众所周知，汽车行驶过程是一个随着环境变化的复杂过程，会因路况和天气 等综合因素导致汽车零部件工作不一，因此如何保证汽车零部件能适应各种复杂 情况，保证零部件连接的可靠性应首当其冲。综合以上学者的研究，我们不难发 现目前国内还缺乏对汽车空调及其零部件点焊技术的研究，大多数研究仅限于车
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1 绪论
身等大件，在汽车空调固定等小部件研究几乎处于空白，并且没有同时对焊点可 靠性和耐腐蚀等综合性能进行深入研究，特别是对电阻点焊在汽车空调焊接时参 数的研究。作为全球最大的发展中国家，中国正处于并将长期处于社会主义初级 阶段，在经济高速发展的同时也面临很多问题，特别是在节能以及提高自身产品 质量获取环境和经济的双赢方面。因此，在科学发展观的指引下，实施可持续发 展战略，在点焊方面，许多学者和高校探索新思路、改进点焊技术，其中在汽车 界设置合理的点焊规范来提高焊点质量可靠性和焊点抗腐蚀性等被实际生产接受 从而提高产品的使用寿命和运行的可靠性。与此同时，汽车作为代步工具，安全 是第一要求，在人们生活水平逐步提高的同时，大多数人有了新的追求，对汽车 有了新的要求，特别是在汽车运行过程中的安全度和舒适度。 本课题主要研究可满足汽车空调可靠性和耐腐蚀性条件下的 EQ6380 贮液干 燥器抱箍组件电阻点焊的优化焊接工艺，在避免汽车行驶过程中因焊点失效引起 的汽车空调故障有着极为重要作用和广阔的前景。只有保证汽车空调贮液干燥器 抱箍的稳定性，才能保证汽车空调的正常运行；只有保证汽车空调的平稳运行才 能是人们在恶劣的环境中享受驾驶的舒适。所以本课题符合时代发展潮流，在提 高汽车空调运行稳定性、确保人们驾驶舒适的同时，达到环境和经济双赢，提高 生活质量方面有着较为广阔的研究空间，特别是在巩固专业所学知识，提高自身 综合能力方面意义重大，而且对加快社会主义现代化建设方面有着重要推动作用。
1.2 课题任务、研究内容、实现途径
1.2.1 课题任务
将对电阻点焊工艺参数如焊接电流、电极压力、通电时间等对焊接质量的影 响进行研究，并得到可用于工程实际的电阻点焊工艺参数和工艺路线布置，提高 点焊质量，降低生产成本。本设计是在掌握焊接结构中焊接残余应力与焊接残余 变形相关知识，了解焊接残余应力与焊接残余变形的产生原因、影响因素及其控 制方法，同时掌握电阻点焊的基础知识，熟悉电阻点焊焊接设备的组成及焊接参 数的调节方法以及对焊接质量的影响的情况下，了解汽车空调系统的基本原理， 了解汽车空调金属附件的生产工艺及其质量检测方法前提下，独立自主的设计 EQ6380 贮液干燥器抱箍组件电阻点焊工艺。
1.2.2 研究内容
研究点焊规范（点焊焊接电流、点焊通电时间、点焊电极压力等）对焊接接 头质量的影响的基础上重点研究以下两方面，一方面是研究焊接规范对焊接接头 可靠性的影响，主要通过振动试验和对缺陷的分析来研究。另一方面研究不同的
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1 绪论
点焊规范对焊接接头耐腐蚀性的影响，主要通过盐雾试验来研究。 在以上研究的基础上，综合研究出焊接规范对焊接质量和耐腐蚀性的综合影 响，设置合理焊接规范参数进而制定合理电焊工艺。
1.2.3 课题实现途径
本课题中提到的无论是盐雾试验还是振动试验，学校都没有相应的设备，因 此更多的时间是在校外工厂完成。鉴于这样的特殊情况，充分利用学校资源的同 时，将理论与实践相结合，巩固自己所学知识并在课题设计获得新知识，并且顺 利完成任务，所以本课题拟定以下途径： 到工厂对产品了解、调研 查阅并学习相关知识 提出对比试验验证工艺方案 对工艺方案进行工艺验证 对验证结果进行分析、总结 做出具体的点焊工艺
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2 工艺方法介绍
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2.1 电阻点焊工艺
工艺方法介绍
电阻焊是在焊件装配好后，通过电极施加压力，并利用电流通过接头的接触 面与邻近区域产生电阻热，将其加热到熔化或者塑性状态，使之形成原子间结合 的方法，又称接触焊，是一种压力焊。由于点焊能量集中、变形小、质量轻、静 强度高、可靠性好、性能稳定等特点,因而点焊在汽车、航空、航天制造工程和电 子、仪表、家电工业中的有着广泛应用，已经成为国民经济中必不可少的一种制 造工艺。它具有以下特点[14]： ① 焊件间靠尺寸不大的熔核进行连接，熔核应均匀、对称分布在两焊件结构 上。 ② 焊接电流大、焊接时间短、焊接过程中加压力。 ③ 点焊是热-机械力联合作用的焊接过程。 电阻点焊的原理为利用电流通过电阻来产生热量。其公式为： （焦耳定律） 式中 Q 表示发热量，I 表示通过电阻的电流，R 表示电阻，t 表示通电时间。 其工作原理如图 2.1 所示。
图 2.1 电阻点焊工作示意图[13]
通过图 2.1 可以看出，通电时间和通电电流一致，电阻值最大出现在两板材间 接触面 r1，其次是电极头与板材间接触面电阻 r3，然后是板材电阻 r2，最小电阻为 电极电阻。所以发热量最大的地方为两板材间的接触面，然后逐渐形成熔核，电
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2 工艺方法介绍
阻值 r1 不断降低，直到完成焊接。 电阻点焊循环过程一般包括预压时间、通电时间、维持时间以及休止四个阶 段（如图 2.2） ，其最主要的焊接参数有焊接电流、电极压力、通电时间以及电极 工作端面直径。
图 2.2 点焊的基本焊接循
2.2 电阻点焊在焊接 EQ6380 贮液抱箍组件时应用
通常在选择焊接方法时，必须符合以下要求[15]：能保证焊接产品的质量优良 可靠，生产效率高；生产费用低，能获得较好的经济效益。基于上述两个要求， 考虑各方面因素，现结合 EQ6380 贮液干燥器抱箍组件的特点，分析电阻点焊对 EQ6380 贮液抱箍组件的优势。 ① 从产品特点方面来看，按照结构特点通常可以将焊接的产品分为结构类、 半成品类、机械零件类以及微电子等四大类，贮液干燥器抱箍组件属于机 械零件类，产品接头一般比较短是这类产品最大的特点，根据准度要求， 选用气体保护焊、电渣焊、电阻焊和摩擦焊等。与此同时在考虑产品的厚 度，现生产的贮液干燥器抱箍组件由槽形板、连接板和抱箍组成，而除连 接板为 2mm 外其余均为 1mm。结合图 2.3 各种焊接方法适用的厚度范围， 可知电阻点焊从产品特点方面由理论分析是获得焊接质量较好的焊接方 法之一。 ② 从母材性质方面来看抱箍原材料为 Q235-A(含碳量为 0.14%～0.22%)，而 且抱箍组件在汽车空调中起固定干燥器的作用，对接头没有密封性要求， 同时干燥器抱箍的厚度 δ（mm） （1.0＜δ≤2.0） 。此外，Q235-A 其电阻率适 中，需要焊机功率不大；塑性温度区宽，易于获得所需的塑性变形，而不 必使用很大的电极电压；碳和微量元素含量低，无高熔点氧化物，一般不 产生淬火组织和夹杂物；结晶温度区窄、高温强度低、热膨胀系数小，因 而开裂倾向小[16]。 所以 Q235-A 具有良好的焊接性 在采用电阻点焊时， 其
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2 工艺方法介绍
焊接电流、电极压力和通电时间等焊接参数具有较大的调节范围。
图 2.3 各种焊接方法适用的厚度范围[15]
③ 生产条件 在选择焊接方法以制造产品时，要顾及制造厂商的设计以及制 造技术水平，其中焊工的操作水平尤为重要，同时也要兼顾工厂现有的设 备是否时候选择的焊接方法，而且在市场经济时代，何种焊接方法节约材 料也是必须考虑的。 EQ6380 贮液干燥器抱箍的生产厂商-重庆威通机电设备有限公司，地处重庆 九龙坡幸福工业园，是一家集微面、微轿汽车空调系统钣金件的设计、制造、销 售于一体的民营企业， 焊接方面拥有二氧化碳气体保护焊工作间以及十余台焊王 D （T）N-100 交流点(凸)焊机如图 2.4,图 2.5 所示。
图 2.4 公司点焊生产线
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2 工艺方法介绍
图 2.5 焊王 D（T）N-100 交流点(凸)焊机
表 2.1 焊王 D（T）N-100 交流点(凸)焊机主要技术参数（GB/8366）
电源电压 最大功率 电臂间距 气压 压力
50HZ-380V 190KV.A 295mm 0.5Mpa 6100N
标准功率 次级短路电流 电极伸出长度 电极工作行程 冷却水流量
100KV.A 27KA 500mm 60mm 1.2L/min
该型号焊机主要性能优点： ① 直接式加压机构，随动性能好，焊接速度快。 ② 使用寿命长、噪音小。 ③ 安全、使用方便。 ④ 采用节水型强制冷却方式。 ⑤ 高牢固强度的机体结构。 ⑥ 上部绝缘简单实用。 ⑦ 主回路采用大功率 SCR 无触点开关。 ⑧ 高导电性、电力损耗低。 电阻点焊是一种高速、经济的连接方法，适用于装配成搭接接头、接头无密 封要求的薄板构件。同时电阻电焊技术可以用于板厚 δ（mm） （0.4＜δ≤5.0）的低 碳钢等，并且具有很多优点如：可实现快速焊接、成本低廉、形成焊缝可靠、能 焊镀层材料、操作相对简单，更容易实现焊接过程自动化、智能化，焊接接头具 有一定可靠性。故此，综合上述内容，用电阻点焊焊接 EQ6380 贮液抱箍组件拥有 很多优势，可以得到较高质量的焊接产品，又可以合理利用工厂现有条件，节约 成本。
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3 焊接工艺设计
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焊接工艺设计
EQ6380 贮液干燥器抱箍组件的整个点焊工艺包括焊前准备、焊接、焊后处理 以及焊接检测等。由于重庆威通机电设备有限公司已有成熟的焊接、焊后处理以 及检测技术和生产线，所以本文重点研究 EQ6380 贮液干燥器抱箍组件的焊前准 备，包括焊接参数的确定以及焊接夹具的设计，为了更好的分析产品的结构，在 进行参数确定之前对 EQ6380 贮液抱箍进行三维模拟（如图 3.1） 。
图 3.1 EQ6830 贮液干燥器抱箍三维模拟图
3.1 电阻点焊参数
电阻点焊的基本工艺参数有焊接电流、焊接时间、电极压力和电极工作端面 尺寸。一般性的确定方法如下[17]： 通常是根据工件的厚度和材料，参考此种材料焊接条件表选取，首先确定电 极的端面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流， 以不同的电流焊接试样，经过观察熔核直径或者一系列的试验是否符合要求后， 在一定的范围内调节电极压力，焊接电流和焊接时间，进行试样的焊接和检验， 直到焊接产品的质量符合产品设计要求。对于汽车空调的组件，主要满足是抗振 动性能和耐腐蚀性能，所以应进行相应的振动试验和烟雾试验。同时应注意以试 样选择工艺参数时，要充分考虑装配间隙方面，以及工件和试样在铁磁性和分流 物质的影响的差异，并适当调整，如图 3.2 所示美国 RWMA 推荐的低碳钢点焊的 焊接条件(RWMA:美国焊接学会)[17]。
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3 焊接工艺设计
图 3.2 美国 RWMA 推荐的低碳钢点焊的焊接条件(RWMA:美国焊接学会)
3.1.1 电极工作面的形状及尺寸
常用电极有圆锥形和球面形两种。电极端面及电极本体的结构、尺寸和冷却 条件影响熔核几何尺寸、焊点强度、电流密度、接触面积、散热效果和焊后工件 表面质量。随着电极直径的增大，接触面积增加、焊接电流密度减小、散热效果 变好、熔核直径和熔透率减小，对于电极头为圆锥形的电极，电极体和圆锥角越 大，散热效果越好,为了提高焊接质量的稳定性，要求电极直径在焊接程中变化尽 可能的小 [18] 。因此此次焊接规范选用工厂最常用的圆锥状，圆锥尖端角度在 900-1400 范围内，端部直径在 8-16mm 范围内。
图 3.3 圆锥状电极[18]
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3 焊接工艺设计
与此同时，在焊接过程中电极头直径增长过快、过大，是对生产不利的。增 长过快，造成电极材料消耗多，工人劳动强度大，修正电极头的辅助时间多；增 长过大，焊接电流密度减小，单位体积中焊接热量减少，焊点熔透型差，熔核尺 寸减小，甚至无熔核形成，产生开焊和焊不透现象，焊接强度显著减小。所以影 响点焊质量和生产效率的原因是水冷循环系统、电极形态、电极材料、焊接规范 以及工件表面质量等，只要原因是电极材料、电极形状和焊接规范。经长期实践 证明根据工厂现有条件电极形状和材料方面已经达到一定要求，所以应考虑其他 焊接参数的优化来提高焊接质量[18]。
3.1.2 焊接时间
焊接时间影响析热与散热，通常，在规定焊接时间内，焊接区析出的热量除部 分散失外，将逐渐积累，用以加热焊接区，是熔核逐渐扩大到所要求的尺寸。随 着焊接时间的增加，熔核直径与熔透率随之增大，当熔核直径增大到一定值后， 由于电极-焊件和焊件-焊件间接触面积增大，焊接区电流密度减少，散热增强，导 致焊接区加热缓慢，熔核直径和熔透率的增加率减小。焊接时间过长时，会造成 熔核直径与熔透率过大，这是熔核液态金属在电极压力作用下易挤出焊接区，形 成飞溅，是焊点强度降低。焊接时，根据材料物理性能、焊件厚度与装配精度、 焊机容量、焊件焊前的表面状态及对焊件表面质量的要求等来确定通电时间的长 短[19]。如图 3.4 所示为几种典型材料焊接时，焊件厚度与焊接电流、焊接时间的关 系。
图 3.4 焊件厚度与焊接电流、焊接时间的关系[19] （1、低、中合金钢 2、特殊高温合金 3、高温合金 4、不锈钢、钛合金 5、铜合金）
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3 焊接工艺设计
图 3.5 某合金焊接时间与熔核直径的关系[20] （电极压力：3.5KN，焊接电流 24KA）
综合以上资料初步设定的焊接时间在 3-5s 左右较为适合 EQ6380 贮液干 燥器抱箍组件的焊接。
3.1.3 电极压力
电极压力对两电极间总电阻 R 有显著影响， 随着电极压力的增加， 显著减小， R 此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因 R 减小而引起的产热的减少。因此，焊 点强度总是随着电极压力的增大而降低，在增大电极压力的同时，增大焊接电流 或者延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。电极压力 过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低（如图 3.6） 。
图 3.6 电极压力对焊接质量的影响
在一般情况下，如果焊机容量足够大，应采用较大的电极压力，以提高焊接 质量及其稳定性。但是增大电极压力可能还会引起工件表面压痕过深，电极寿命
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3 焊接工艺设计
降低，一般采用适当增加电极工作端面的工作面尺寸减少压痕深度。焊接低碳钢 是，单位面积的压力在 30-120Mpa。当规范增强时选用电极较大的电极压力，当板 厚度增大时，应选用较大的电极压力，但由于机械参数的限制，通常，点焊厚大 板时，电极压力较小。为了避免产生焊前飞溅和熔核内部收缩性缺陷，可考虑采 用阶形电极压力或马鞍形电极压力。
图 3.7 电极压力与熔核直径的关系[20]
经查阅各种资料以及结合工厂焊机容量， 通常将电极压力设定在 1.8KN-2.0KN 范围内，因工件的厚度进行适当调整。
3.1.4 焊接电流
焊接电流对熔核直径的影响与焊接时间基本类似，只是增减速度不同。有电 阻点焊原理可知 ，所以在焊接时应保持适宜的焊接电流。
图 3.8 焊接电流对点焊质量的影响
通过图 3.8 焊接电流对点焊质量的影响作出以下分析： A-B 段：焊接电流很小时,热源强度不足，不能形成熔核或熔核尺寸很小，焊 点拉剪载荷较低且很不稳定。
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3 焊接工艺设计
BC 段：曲线平稳上升。随着焊接电流的增加，内部热源产热量急剧增大，熔 核尺寸稳定增大，拉剪载荷不断提高；临近 C 点，由于板间翘离限制了熔核尺寸 的扩大和温度场进入准稳态，拉剪载荷变化不大。 焊接时电流选用应接近 C 点处，抗剪强度增加缓慢，越过 C 后，由于飞溅或 工件表面压痕过深，抗剪强度会明显降低。
图 3.9 电流过大形成的熔核
[18]
结合工厂经验和上述资料汇总，焊接电流初步设定在 6.5KA。
3.2 点焊参数的设计方案
通过上述分析可知，各个焊接规范都不是独立存在而是有相互关联的。所以 明白各规范间关系是确定电焊参数必不可少的知识。
3.2.1 焊接电流和焊接时间的匹配
这种配合是以反映焊接区加热速度快慢为主要特征。当采用大焊接电流、小 焊按时间参数时称硬规范；而采用小焊接电流、适当长焊接时间参数时称软规范。 软规范具有以下特点[21]： ① 温度场塑性区宽、分布平缓，在压力作用下易变形，可减少熔核内缩孔和 裂纹倾向、喷溅； ② 加热平稳，焊接质量对规范参数波动的敏感性低，焊点强度稳定； ③ 软规范易造成焊接头变形大、点压痕深、表面质量差，生产效率低、电极 磨损快、能量损耗较大 ④ 但是，对有淬硬倾向的材料，软规范可减小接头冷裂纹倾向，所用设备装 机容量小、控制精度不高，因而较便宜。
3.2.2 焊接电流和电极压力的匹配
这种配合是以焊接过程中不产生喷溅为主要特征，这是目前国外几种常用规 范(RWMA、MIL spec、BWMA 等)的制定依据。根据这一原则制定的 I、F 关系曲
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3 焊接工艺设计
线称喷溅临界曲线[17]。
图 3.10 RWMA 规范中电极压力与电流的关系[17] （○-硬规范 ×-中等规范 ●-软规范）
3.2.3 设计方案
通过以上分析可以初步确定 EQ6380 贮液干燥器组件焊接规范参数， 同时也还 需要一些试验对焊接参数进行进一步确定，特别通过电焊参数间的关系可知，焊 接时间和电极压力对电流的确定有着重要作用。因此本文将重点研究焊接时间和 电极压力对焊件质量的影响，并且通过和工厂相关人员进行讨论，将电极圆锥尖 端角度在 1100，端部直径在 8mm，通电焊接阶段电流设定为 6.5KA。在电极压力 和焊接时间方面设置如表 3.1 所示的四组方案。
表 3.1 对比试验参数设置（焊接电流为 6.5KA）
参数 方案 一 二 三 四
电极压力 (KN) 1.8 1.8 2.0 2.0
焊接时间 (S) 3 4 4 5
（注：由于通电焊接时间通常在 0.5s 左右，而方案中的焊接时间为整个四个阶段的焊接 时间。 ）
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重庆大学本科学生毕业设计（论文）
3 焊接工艺设计
3.3 点焊夹具设计
焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、 保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接生产中积极推广和使用与产 品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速焊接生 产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。 在焊接生产过程中，焊接所需要的工时较少，而约占全部加工工时的 2/3 以上 的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作，极大的影响着焊接的生产速度。为 此，必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备[21]。 焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面[21]： ① 准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的 尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。 ② 有效的防止和减轻了焊接变形。 ③ 使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低，焊接 速度得以提高。 ④ 以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、 夹紧及工件翻转等繁重的工 作，改善了工人的劳动条件。 ⑤ 可以扩大先进的工艺方法的使用范围， 促进焊接结构的生产机械化和自动化 的综合发展。 夹具设计的基本要求[22]： ① 工装夹具应具备足够的强度和刚度。 夹具在生产中投入使用时要承受多种力 度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。 ② 夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合 图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大 的拘束应力。 ③ 焊接操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装焊空间，使操作人员有良 好的视野和操作环境，使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态。 ④ 便于焊件的装卸。 操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具 中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害。 ⑤ 良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和 更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场 地等因素，降低夹具制造成本。 工件的定位原理： 自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿 OX,OY,OZ 三个轴向的平动
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