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热成形钢板凸焊工艺介绍及参数说明1.前言：由于热成形钢板的超高强度，具有极高的机械安全性，因此在汽车行业越来越多的被采用，使用部位集中在汽车的前/后保险杠骨架、A柱/B柱、中央通道及前后门防撞板等重点部位，这些部件上均有螺母及螺栓需要凸焊；而中频逆变式点凸焊机、电容储能式点凸焊机是热成形钢板与螺母、螺栓焊接的首选电阻焊设备。
前保险杠A/B/C柱门槛2.工艺分析：热成形钢板主体为马氏体，具有较高的屈服强度（大于1100MPa），较高的抗拉强度度（大于是1500 MPa），较高的硬高（大于45HRC），较小的延伸率（小于10%）；而且工件表面一般有镀层和氧化层；而凸焊螺母和螺栓则多为8.8级，少数为10.9级；两者不容易生成熔核或有效的固相联接，因此对凸焊设备的要求比较高；在汽车行业用到的电阻焊设备主要有三种：工频交流点焊机、中频逆变直流焊机和电容储能式焊机，凸焊因其需要硬规范来焊接，即较短的焊接时间、较大的焊接电流和较大的焊接压力，因此两种直流焊机成为欧美汽车零部件企业凸焊设备的首选：中频逆变点凸焊机和电容储能式凸焊机；热成形钢板特殊的物理性能，使其对凸焊设备的要求更高：需要更高的峰值电流和更短的焊接时间，而电容式储能焊机具有极高的峰值和极短的焊接时间，因此其成为目前热成形钢板凸焊的最佳选择；储能焊机是利用电容储存能量而在瞬时释放出电流，（有效焊接时间为5MS-16MS），集中大电流穿过凸点或凸台等小面积点时产生巨大热量而达致熔接效果，（达数万安培到几十万安培的次级电流）；电容式储能焊机放电波形图3.案例分析：例1：苏州安嘉为某车型A柱螺母凸焊，板材为BTR165H热成形钢，厚度1.8MM;螺母为M10凸焊法兰螺母，三段月牙凸台；焊接要求：扭矩130N.M，推脱力8KN，螺纹无损伤，外观无明显损伤；凸焊螺母示意图汽车A柱示意图3．1焊机：机型为DR-30000J，采用山形电极垂直加压；电容式储能名称凸焊机型号DR-30000J充电电100V-800V压加压方气动加压式最大短160000A路电流最大焊29000 N接压力电极材铬锆铜3．2焊接规范调整：3．2．1在常规电阻焊工艺参数调整时，三个基本要素：焊接时间、焊接电流、焊接压力缺一不可，而在电容式储能焊机则无焊接时间调整这一项，焊接电流也是通过充电电压反映出来的，因此储能焊机规范调整主要是在焊接压力和充电电压之间匹配，特殊情况下会再加一项回火电压用于细化晶粒；3．2．2本案热成形钢螺母凸焊工艺调整时需要克服的难点：1.焊接压力的设定，由于热成形钢板的强度较高，熔接时需要更大的压力，但凸焊螺母的强度较低，较大的压力会导致凸点过早的压溃，因此焊接压力最好采用马鞍形压力曲线，实用情况是阶梯状的二段压力更为普遍些，这样能保证凸点不过早压溃变形，又能在熔核生长后期不会产生太多的飞溅；2.充电电压的设定，过高的充电电压在焊接时产生过大的热量，螺母金属表现为挤出、飞溅，会造成两种情况，一是飞溅导致熔合联接面积减少（过烧），螺母推脱力下降，二是螺纹塞规无法通过；较低的充电电压则会导致熔接深度不够，出现螺母推脱力不达标和虚焊；3．2．3工艺规范调整方法，两个焊接要素（充电电压和焊接压力）调整时需以其中一个为基础对另一数值做出调整匹配，不可同时调做出两项调整；此处应考虑到经验的运用，有类似的螺母凸焊的参数可以做为参考，能有效减少调整的次数，只是热成形板材的焊接需要更大的电流和压力，可以从同规格在普通材料上的测试数据做为起点开始调整，经过试焊及试验室验证找出最佳的数值；需要注意的时，在批量生产时应在试焊数据基础上加大3-5%，以满足产品其它原因造成的波动下限；3．3焊接参数确认：3．4工件推脱力及破坏测试：测试设备扭力钣手、万能实验机、螺纹塞规测试结果扭力﹥180 N.M；推脱力﹥12KN，螺纹无异常，外观无损伤例2：某车型B柱螺栓凸焊，板材为BTR165H热成形钢，厚度2.0MM;螺栓为M10凸焊螺栓，三凸点；焊接要求：推脱力8KN，螺纹无损伤，外观无损伤；3．5焊接参数确认：3．6工件推脱力及破坏测试：4．电极部分工艺补充：4．1在热成形钢版凸焊时由于焊接压力巨大、峰值电流非常高，因此焊接时对电极材料的要求很高，需要较高的软化温度、较高的导电率和较高的硬度，而弥散铜（氧化铝铜）具有这几种优势，（软化温度达950°），成为目前热成形钢板凸焊最合适的电极材料；4．2定位销常用用的材质有胶木、陶瓷、KCF等，而近年欧美车企有用到氮化硅做为热成形钢板凸焊的定位销，因其使用寿命更长（20万次）、绝缘效果好、硬度高等特点，使其成为凸焊定位销材质的新宠，但因其价格昂贵，目前尚无普遍使用，但这是未来定位销的方向。
凸焊_02凸焊（projection welding），是在一工件的贴合面上预先加工出一个或多个突起点，使其与另一工件表面接触并通电加热，然后压塌，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。
凸焊是点焊的一种变形，主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。
板件凸焊最适宜的厚度为0.5～4mm，小于0. 25mm时宜采用点焊。
随着汽车工业发展，高生产率的凸焊在汽车零部件制造中获得大量应用。
凸焊在线材、管材等连接上也获得普遍应用。
凸焊有如下基本特点：1) 凸焊与点焊一样是热－机械（力）联合作用的焊接过程。
相比较而言，其机械（力）的作用和影响要大于点焊，如对加压机构的随动性要求、对接头形成过程的影响等。
2) 在同一个焊接循环内，可高质量的焊接多个焊点，而焊点的布置亦不必像点焊那样受到点距的严格限制。
3) 由于电流在凸点处密集，可用较小的电流焊接而获得可靠的熔核和较浅的压痕，尤其适合镀层板焊接的要求。
4) 需预制凸点、凸环等，增加了凸焊成本，有时还会受到焊件结构的制约。
一、凸焊基本原理1．1 凸焊基本类型根据凸焊接头的结构形式，将凸焊方法分类见表1，类型实例如图1所示。
1．2 凸焊接头形成过程凸焊接头也是在热—机械（力）联合作用下形成的。
但是，由于凸点的存在不仅改变了电流场和温度场的形态，而且在凸点压溃过程中使焊接区产生很大的塑性变形，这些情况均对获得优质接头有利。
但同时也使凸焊过程比点焊过程复杂和有其自身特点，在一良好凸焊焊接循环下，由预压、通电加热和冷却结晶三个连续阶段组成，如图2所示。
1.预压阶段在电极压力作用下凸点产生变形，压力达到预定值后，凸点高度均下降1/2以上（S1）。
因此，凸点与下板贴合面增大，不仅使焊接区的导电通路面积稳定，同时也更好的破坏了贴合面上的氧化膜，造成比点焊时更为良好的物理接触（图2b Ⅰ）。
2. 通电加热阶段该阶段由两个过程组成：其一为凸点压溃过程；其二为成核过程。
通电后，电流将集中流过凸点贴合面，当采用预热（或缓升）电流和直流焊接时，凸点的压溃较为缓慢，且在此程序时间内凸点并未完全压平（图2b Ⅱ）；随着焊接电流的继续接通，凸点被彻底压平（图2b Ⅲ）。
一、凸焊简介凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。
凸焊的种类很多，除板件凸焊外，还有螺帽、螺钉类零件的凸焊、线材交叉凸焊、管子凸焊和板材T型凸焊等。
板件凸焊最适宜的厚度为0.5-4mm。
焊接更薄的板件时，凸点设计要求严格，需要随动性极好的焊机，因此厚度小于0.25mm的板件更易于采用点焊。
[编辑本段]优点凸焊与点焊相比还具有以下优点：1）在一个焊接循环内可同时焊接多个焊点。
不仅生产率高，而且没有分流影响。
因此可在窄小的部位上布置焊点而不受点距的限制。
2）由于电流密度集于凸点，电流密度大，故可用较小的电流进行焊接，并能可靠地形成较小的熔核。
在点焊时，对应于某一板厚，要形成小于某一尺寸的熔核是很困难的。
3）凸点的位置准确、尺寸一致，各点的强度比较均匀。
因此对于给定的强度、凸焊焊点的尺寸可以小于点焊。
4）由于采用大平面电极，且凸点设置在一个工件上，所以可最大限度地减轻另一工件外露表面上的压痕。
同时大平面电极的的电流密度小、散热好，电极的磨损要比点焊小得多，因而大大降低了电极的保养和维修费用。
5）与点焊相比，工件表面的油、锈、氧化皮、镀层和其他涂层对凸焊的影响较小，但干净的表面仍能获得较稳定的质量。
凸焊的不足之处是需要冲制凸焊的附加工序；电极比较复杂；由于一次要焊多个焊点，需要使用高电极压力、高机械精度的大功率焊机。
由于凸焊有上述多种优点，因而获得了极广泛的应用。
[编辑本段]凸焊电极、模具和夹具电极材料凸焊电极通常采用2类电极合金制造，因为这类电极合金在电导率、强度、硬度和耐热性等方面具有最好的综合性能。
3类电极合金也能满足要求。
电极设计凸焊电极有三种基本类型：1）点焊用的圆形平头电极2）大平头棒状电极3）具有一组局部接触面的电极，即将电极在接触部位加工出凸起接触面，或将较硬的铜合金嵌块用钎焊或紧固方法固定于电极的接触部位。
标准点焊电极用于单点凸焊时。
为了减轻工件表面压痕，电极接触面直径应不小于凸点直径的两倍。
凸焊螺母焊接参数
焊接是一种常见的连接技术，在制造业中广泛应用。
凸焊螺母焊接是一种常见的焊接方法，适用于连接较大尺寸的螺母和工件。
下面将从螺母的选择、焊接材料与设备、焊接参数等方面介绍凸焊螺母焊接的参数。
一、螺母的选择：
二、焊接材料与设备：
三、焊接参数：
1.焊接电流：
焊接电流的选择需要根据焊接材料的厚度和尺寸来确定。
一般来说，焊接电流要足够大以确保焊接区域达到合适的温度，但也要控制电流不要过大，以免引起过度烧损或烧穿。
2.焊接时间：
焊接时间的选择也需要根据焊接材料的厚度和尺寸来确定。
焊接时间过短可能会导致焊接质量不达标，焊接时间过长可能会导致过度烧损或烧穿。
3.压力：
焊接时需要施加一定的压力，以确保焊接区域紧密贴合，提高焊接质量和连接强度。
压力的控制应适当，过大过小都会影响焊接质量。
四、焊接工艺控制：
凸焊螺母的焊接需要合理的焊接工艺控制。
首先，需要将螺母和工件安装在焊接夹具上，保证紧密固定。
其次，需要控制焊接速度，焊接速度
过快可能导致焊接不牢固，焊接速度过慢可能使焊接区域过热。
最后，焊接完成后要进行冷却处理，以确保焊接区域的组织稳定。
螺母凸焊工艺参数
以前的螺母凸焊工艺参数一般都采用一次脉冲焊接,可采用所谓的硬规范(大电流,短时间)或软规范(小电流,长时间)。
传统工艺参数的缺点：硬规范焊接飞溅较大,软规范焊接强度不理想.尤其对于高强度板或镀层板,或发黑螺母及镀层螺母,小电流预热对焊接强度是不利的,一般认为这样的预热可以破坏镀层,其实非旦起不到破坏镀层的作用,反而将凸脚最有利的顶端压溃.
本人通过反复的调试,总结出以下经验无私与大家分享:
预热采用大电流短时间,在设备允许电流范围内不产生飞溅的情况下,电流越大越好,时间的长短以不产生飞溅为标准,一般不超过两个周波.个人认为焊核的产生需要强大的瞬时热量,因为此时电极是“冷”的，螺母及钣材是“冷”的，焊核在凸脚尖端形成最有利，关键是要让钣材参与焊核的形成，所以强大的瞬时热量在形核初期显得特别重要。
这样的瞬时大热量会让零件表面的镀锌层尽可能的蒸发掉，或让表面的氧化物有足够的热量来进行焊接冶金反应。
当熔核形成后，维持焊核的长大则是一个较长时间的热量维持过程,电流不一定要大,能提供足够热量就行,所以预热后需要小一些的电流,较长一点的焊接时间,以凸脚被压溃,螺母与钣材贴合为准.压力以不产生飞溅为标准.
案例:一种发黑M10螺母,三凸点(banana),板材接近中碳钢,镀锌,2.0厚度.
参数:4KN电极压力;预热电流24KA;预热时间20ms(1cycle);无冷却时间;焊接电流14KA,焊接时间100ms(5Cycle)
结果:焊接无飞溅;螺母压脱力20KN,切片熔深0.4mm.
一己之见，欢迎讨论交流。
Henry.
2013.1.7。
凸焊的工艺特点和工艺参数
1、凸焊的工艺特点
凸焊是点焊的一种变形，通常是在两板件之一上冲出凸点，然后进行焊接，由于电流集中，克服了点焊时熔核偏移的缺点，因此凸焊时工件的厚度。
比可以超过6：1。
凸焊时，电极必须随着凸点的被压溃而迅速下降，否则会因失压而产生喷溅，所以应采用电极随动性好的凸焊机。
多点凸焊时，如果焊接条件不适当，会引起凸点移位现象，并导致接头强度降低。
实验证明，移位是由电流通过时的电磁力引起的。
影响凸点移位的电磁力F与电流I的平方和凸点的高度h成正比，与点距Sd成反比，凸点移动向外偏斜是次级回路电磁力附加作用的结果。
在实际焊接时，由于凸点高度不一致，上、下电极平行度差，一点固定另一点移动要比两点同时移动的情况多。
为了防止凸点移位，除在保证正常熔核的条件下，选用较大的电极压力，较小的焊接电流外，还应尽可能地提高加压系统的随动性。
提高随动性的方法主要是减小加压系统可动部分的质量；以及在导向部分采用滚动摩擦。
多点凸焊时，为克服各凸点间的压力不均衡，可以采用附加预热脉冲或采用可转动电极的办法，特别适用于在同一个板件上焊接两个距离较大的零件，在上电极与上座板之间装有由多层铜箔制成的铜分路，目的是防止枢轴过热和两侧凸点电流不均衡。
2、凸焊的工艺参数
凸焊的主要工艺参数是电极压力、焊接时间和焊接电流。
(1)电极压力凸焊的电极压力取决于被焊金属的性能、凸点的尺寸和一次焊成的凸点数量等。
电极压力应足以在凸点达到焊接温度时将其完全压溃,并使两工件紧密贴合。
电极压力过大会过早地压溃凸点，失去凸焊的作用，同时因电流密度减小而降低接头强度，压力过小又会引起严重喷溅。
(2)焊接时间对于给定的工件材料和厚度，焊接时间由焊接电流和凸点刚度决定。
在凸焊低碳钢和低合金钢时，与电极压力和焊接电流相比，焊接时间是次要的，在确定合适的电极压力和焊接电流后，再调节焊接时间，以获得满意的焊点。
如果想缩短焊接时间，就要相应增大焊接电流，但过分增大焊接电流可能引起金属过热和喷溅，通常凸焊的焊接时间比点焊长，而电流比点焊小。
多点凸焊的焊接时间稍长于单点凸焊，以减少因凸点高度不一致而引起各点加热的差异，采用预热电流或电流斜率控制(通过调幅使电流逐渐增大到需要值)，效果会更好，从而可以捉高焊点强度的均匀性并减少喷溅。
(3)焊接电流凸焊一焊点所需的电流比点焊同样一个焊点要小，但在凸点完全压溃之前电流必须能使凸点溶化。
推荐的电流应该是在采用合适的电极压力下不致于挤山过多金属的最大电流。
对于一定尺寸的凸点，挤出的金属量随电流的增加而增加；采用递增的调幅电流可以减小挤出金属。
和点焊一样，被焊金属的性能和厚度仍然是选择焊接电流的主要依据。
多点凸焊时，总的焊接电流大约为每个凸点所需电流乘以凸-点数，但考虑到凸点的公差、工件形状，以及焊机次级回路的阻抗等因素，可能需要做一些调整。
凸焊时还应做到被焊两板间的热平衡，否则，在平板未达到焊接温度以前，凸点便已熔化。
因此焊接同种金属时，应将凸点冲在较厚的工件上，焊接异种金属时，应将凸点冲在电导率较高的工件上。
但当在厚板上冲出凸点有困难时，也可在薄板上冲凸点。
在汽车发电机爪极(厚10mm)与风叶(厚lmm)的凸焊中，凸点就冲在薄件风叶上，而且一次焊成12～16个凸点，也能获得强度满意的接头，就是一个典型的例证。
电极材料也影响两工件上的热平衡，在焊接厚度小于0.5mm的薄板时，为了减少平板一侧的散热，常用W-Cu 烧结材料或W做电极的嵌块。
3、凸焊接头和凸点设计
(1) 凸焊接头设计
凸焊搭接接头的设计与点焊相似。
通常凸焊接头的搭接量比点焊的小，凸点间的间距没有严格限制。
当一个工、件的表面质量要求较高时，凸点应冲在另一工件上。
在冲压件上凸焊螺母、螺栓等紧固件时，凸点的数量必须足以承受设计载荷。
(2)凸点设计
凸点的作用是将电流和压力局限在工件的特定位置上，其形状和尺寸取决于应用的场合和需要的焊点强度。
不同资料所推荐的焊点尺寸往往相差甚远，一般情况下建议采用表1所规定的凸点尺寸。
与冲有凸点的板厚相比，当平板较薄时采用小凸点，较厚时采用大凸点。
表1凸焊的凸点尺寸(单位mm)
为了减少焊接电流，也可以采用比1更小凸点尺寸，但过小的凸点有可能造成只有凸点熔化而平板不熔化的现象，同时也会缩短加工凸点所用神头的寿命。
凸点形状有圆球型和圆锥型两种（图1)后一种可以提高凸点刚度，在电极压力较高时不致于过早压溃；也可以减少因电流密度过大而产生喷溅。
但常采用圆球型凸点。
为防止挤出金属残留因凸点周围而形成板间间隙，有时也采用带环形溢出槽型凸点。
多点凸焊时，凸点高度不一致将引起各起电流不平衡，使接头强度不稳定。
因此凸点高度误差应不超过+0.12mm。
如果采用预热电流，则误差范围可以增大
凸点也可以做成长形的(近似椭圆形)，以增加熔核尺寸、提高焊点强度，此时凸点与平板将为线接触。
凸焊时，除利用上述几种形式的凸点形成接头外，根据凸焊工件种类不同，还有多种接头形式。
4、常用金属的凸焊
(1)低碳钢的凸焊
低碳钢的凸焊应用最广泛。
表2是低碳钢螺帽凸焊的焊接条件。
表2低碳钢螺帽凸焊的焊接条件
凸焊螺帽时，应采用较短时间，否则会使螺纹变色，精度降低；电极压力也不能过低，否则会引起凸点移位，强度降低，并损坏螺纹。
表3是低碳钢线材交叉凸焊的焊接条件。
锻造比大时，需要较大的电极压力和焊接电流，接头强度也较大，但外观较差。
表3 低碳钢线材交叉凸焊的焊接条件
2)镀层钢板的凸焊
镀层钢板凸焊要比点焊和缝焊遇到的问题少一些，原因是电流集中于凸点，即使接触处的镀层金属首先熔化并蔓延开来，也不会象点、缝焊一样使电；流密度降低。
此外，由于凸焊的平面电极接触面大、电流密度小，因此无论是镀层的粘附还。
是电极的变形都比较小。
镀锌钢板凸焊用得较多。
表4是这种钢板凸焊的焊接条件
⑶贴聚氯乙烯塑料面钢板的凸焊
这种钢板的一面有绝缘的聚氯乙烯塑料层，只能以单面单点或单面双点的方式焊接。
为了保护贴塑面不被破坏，必须采用较短时间的焊接。
一般采用半周通电的方式采控制加热时间和热量，甚至缩短到1／6周或者使用储能焊机进行短时间焊接。
为了保证贴塑面没有明显压痕，通常采用与贴塑面钢板相同花纹的钢板作垫板。
表4和表5分别是采用圆球形和环形凸点时凸焊的焊接条件。
表4贴塑钢板圆球形凸点凸焊的焊接条件表5贴塑钢板圆环形凸点凸焊的焊接条件。
