点焊生产与质量控制
点焊原理与质量控制简介
电流波形影响比较复杂 主要有 1）交流低频，交流工频，交 流高频 2）直流 3）脉冲
电极端部的影响： 1）电极端面太大，电流密度 降低，散热效果增强，加热 程度减弱，熔核尺寸减小， 承载能力减弱 2）电极端面太小，电流密度 过高，可能导致过烧。同时 使焊核直径偏小，达不到要 求。 电极端面直径一般为2δ＋3mm （δ为板厚）
通电时间的影响： 1）通电时间过短，产生热量 过少，熔核尺寸下降，强度 下降 h d δ
焊接电流
焊接压力
通电时间
焊核直径 d=2δ+3
焊接质量 焊点强度
焊透率 A=30~70% A=h/δx100%
工件表面状况
电流波形
电极端部形状及尺寸
焊点组织
工作表面状况的影响： 表面有氧化物、污垢等杂质， 增大了接触电阻，有时使电 流不能通过，局部导通使电 流密度过大，会产生喷溅和 表面烧损，引起焊接质量波 动。
电阻焊-影响强度的焊接条件
焊接电流影响： 1）电流偏小，热源强度不足 以形成熔核或忙于甚小，是 造成爆焊的主要原因 2）电流过大时会导致焊点过 热，喷溅，压痕过深，焊接 穿孔，从而削弱焊接强度， 造成焊接不良； 范围：数万安培以内
加压力的影响： 1）压力偏小，变形程度不足 而失压，产生喷溅 2）压力过大，焊接区接触面 过大，总电阻和电流密度显 著降低，熔核尺寸下降Байду номын сангаас甚 至造成未焊透 范围：数千牛顿以内
点焊在斯太尔驾驶室焊接中的应用及质量控制
表 １ 点 焊 的工 艺 规 范
板 厚 焊 接 电 流 焊 接 时 间 电 极 压 力 电 极 直 径 （ ｍ） ｍ （ Ａ） （ ） 周 （ Ｎ） （ ｍｍ）
式 １。 ） Ｑ＝０ ２ Ｉ ｔ ． ４ Ｒ ０ 加 热 热 量 一 （ １ 式 ）
； Ｆ
Ｉ 通 过 焊 件 焊 接 区 的瞬 时 电 流 值 一
Ｒ 两 电极 间 的 电 阻 一
｝ Ｆ
图 １ 点 焊 方 法 来自ｔ 通 电 ｔ ｆ 一 Ｃ￣ － ］
山 上 式 可 知 ，焊 接 电 阻 产 生 的 热 量 和 焊 接
维普资讯
工艺 ・ 料 材
２ ３ 电 极 压 力 对 焊 接 质 量 的 影 响 主 要 是 根 据 调
一 蛊 硇 斌 一 Ｈ
电 流 值 的平 方 成 正 比。因此 ， 求 焊 接 电流 值 有 要
一
定 的范 围 。 于 该 范 围 的下 限 值 时 ， 能获 得 节 焊 接 区 内 的 加 热 强 度 和 决 定 焊 接 区塑 性 变 形 低 不 ∞ 如 加 如 加 ｍ 焊 熔 核 ， 降 低 焊 点 强 度 ； 于 该 范 围 的上 限值 太 的程 度 。焊 接 时 ， 件 在 预 定 的 焊 接 位 置 必 须 保 将 高 以使 电 流 通 过 。这 就 要 求 对 焊 接 位 多 时 ， 焊 接 区达 到 溶 化 温 度 时 ， 在 电极 间 的 焊 件 持 紧密 接 触 ， 被 加 热 到 塑 性 范 围 ， 且 电极 压 人 工 件 太 深 ， 并 使 置 施 加 一 定 的 压 力 。 （ 图 ４ 见 ） 工 件 表 面 出 现 凹坑 并 挤 出 熔 化 的 金 属 ，从 而 降
点焊焊点工艺要求
点焊焊点工艺要求
点焊焊点工艺要求：
点焊是一种常见的金属连接方法，其焊接质量直接影响着产品的稳定性和可靠性。
以下是点焊焊点工艺的主要要求：
1. 焊点尺寸：焊点的直径和高度应符合设计要求。
直径通常在2-6毫米之间，高度则根据焊接材料和工件厚度而定。
2. 焊点间距：焊点之间的间距需要根据产品的要求进行调整，以保证焊点能够均匀分布并提供足够的强度。
3. 电流和时间控制：点焊时，选定合适的焊接电流和时间是至关重要的。
过高的电流和时间可能会导致过热现象，而过低则会造成焊点质量不合格。
4. 压力控制：焊接过程中施加的压力应恰当而稳定，过高的压力可能会使焊点变形，而过低则可能会导致焊点接触不良。
5. 温度控制：焊接时需要保持合适的温度范围，以避免过热或过冷的问题。
过热可能会导致焊点熔化不均匀，而过冷则可能会导致焊点质量不合格。
6. 焊接表面处理：在进行点焊之前，工件表面需要进行适当的处理，以去除氧化层和污垢，保证焊点与工件接触良好。
7. 焊接设备维护：焊接设备需要定期保养和检修，以确保其正常工作。
定期检查电极和导电垫等零部件的磨损情况，并及时更换。
以上是点焊焊点工艺的一些基本要求，通过合理的控制和操作，可以得到稳定的焊接质量，提高产品的可靠性和使用寿命。
焊接过程质量控制分析
手工焊接中焊点工艺及质量控制
手工焊接中焊点工艺及质量控制摘要：在现代电子产品生产中，手工焊接工艺已成为必不可少的一种加工方式，它能缩短 PCB制造的周期，提高生产效率和产品质量，但手工焊接在某些条件下还会产生焊点缺陷，特别是目前多数用于组装精密电子产品的电路板生产中，必须进行手工焊接。
由于手工焊接要求操作人员有丰富的电气知识和熟练的操作技能，因此操作起来更困难。
本文介绍了手工焊点缺陷发生的原因及预防措施，以期为电路板生产厂家提供一些参考。
关键词：手工焊接；焊点；质量0引言电路板手工焊接，指在电路板制造过程中采用焊料和焊（接）件相互焊接的过程。
这种方法有利于提高电路板制造质量，但也会因焊接不够牢固而导致设备故障、生产中断等不良后果。
电路板手工焊接不仅有人工操作工序上的严格要求，也有规范的操作流程和工艺控制指标要求。
因此，选择合理的焊接工艺是保证电路板质量的关键。
1焊点缺陷的产生原因焊接工艺过程中焊料在铜箔上的溶解度和熔点会随着焊料的溶解度增加，溶解后焊料所形成的焊点缺陷也会随着溶解度加深而增多；但溶解度达到一定程度时，其焊点缺陷会减少。
此外，溶解后焊药不能充分溶解导致焊点的点蚀、针孔。
所以只有在溶解度较小时，才能保证焊区良好的粘附特性；在溶解度较大时，焊点易脱落；还有电路板在印制中使用了各种导电金属，在手工焊接时也会产生熔融点，即在电路板上的每一点焊线都存在熔融点。
所以在手工时也应注意焊区与印制线路板之间的匹配情况及焊点质量问题。
当使用电阻电源时就应考虑是否存在不稳定的电感等杂质或其他杂散物，因为这些杂质往往是在手工下进行焊接时才能被发现；而且电感通常是由铜或铅制成的而非铜箔制成的。
当使用电阻电源时也要考虑这些杂质可能出现在手工焊区中甚至印制线路板上的焊丝上[1]。
1.1焊料的熔融焊前在电路板上施加一定的压力，可使焊料溶解后产生熔融，这一过程叫做焊料的燃烧。
因为氧气与熔锡反应所需的温度是在焊接点下50~60℃，而焊剂的温度为500~700℃不等。
点焊焊接质量的评判标准
1
2
电流线 板表面凸点 加热区
点焊过程示意图
3
4
5
加热区 熔化区 塑性环
点焊过程示意图
二、 点焊焊接质量的评判标准
GM4488M
GM4488M
1 范围 本说明提供了汽车点焊认可标准,用于由 GM 负责的产品设计的建立或认可. 1.1 本说明中各项要求的执行是强制性的,除非在焊接图纸上另有不同的特定的焊点要求说 明.任何不同于 GM4488 要求的例外都必须与可靠的工程实践经验相一致. 1.2 某些特定焊点或一组同类型焊点指定的关键产品特性也许有超出本说明的产品要求. 1.3 当焊接结构在预期的时间内承受了预期的载荷 ,那么它才被认为是合格的 .车身焊件的 承载量由于其形式和大小的不同而不同,无法在本说明内详述;因此,本说明中涉及的承载要求焊 接质量标准是特别建立的,仅用于工艺及产品的检验.任何将此文件用于其它用途,如事故后焊接 质量评估,将导致错误的结论. 1.4 不符合本说明标准的焊点将被判为不合格 .不合格的焊点由于保留了部分工程特性 ,也 许仍能在保持各部分的完整性上起作用. 1.5 焊接部门将负责建立检验措施以保证本说明及 GM9621P 的贯彻实施. 2 参考标准 GM1000M,GM4491M,GM9621P,GM1805QN,GM6122M
用溶化区域冶金实验以确定焊点是否合格. 4.3 裂纹.周围有裂纹的焊点是不合格的.焊点表面由于电极压下而留下的有限裂纹被认为 是合格的. 4.4 气孔.贯穿于焊点的气孔是不合格的. 4.5 漏焊.当焊点数少于要求的数量时,此漏焊是不合格的. 4.6 边缘焊点.由于电极的限制,在点焊区域内,没有包括钢板所有边缘部分的焊点是不合格 的.(图 3) 4.7 位置公差.对于位置确定的焊点,若焊点离该位置大于 10mm,此焊点不合格.对于位置不 确定的焊点,若焊点离该位置大于 20 mm,此焊点不合格. 4.8 变形.当钢板变形达 25 度时,其上的焊点必须通过焊接工艺调整以降低变形直至小于 25 度.(图 4) 4.9 收缩.由于电极压力造成单层钢板厚度减少达 50%时(图 5),须通过焊接工艺调整以减少 钢板收缩> 4.10 增加焊点.焊点数不得多于焊接图纸上所规定的数量,除非如第 10 条中所述的由于修补 所要求的焊点增加.应改进焊接工艺以减少焊点数.
焊接质量控制方法
白车身焊接质量控制方法在汽车生产的四大工艺冲压、焊接、涂装和总装中，焊接工艺起着承上启下的作用，焊接质量的好坏，不但对车身的安全性有密切的关系，同时对车身内外饰件的装配和车身外观质量等方面都起着至关重要的作用。
据统计，一辆白车身焊点数量将达到5300～5600个，因此做好电阻点焊焊接强度的控制，对保证焊接质量起着非常重要的作用。
为保证白车身的焊接质量，必须要建立起相应的质量保证体系。
如前期焊接质量策划、焊接过程监控和焊后检验等手段。
前期焊接质量策划主要包括焊接设备的选型、焊接工艺方法的评定和检验项目的确定。
焊接过程监控则主要是利用计算技术对电阻点焊过程的焊接参数进行实时监控。
监控信息必须与焊接质量有密切的关系，呈一定的函数关系并有期望的准确度；信噪比要足够高，信号再现性好，检测手段易实现等特点[1]。
目前常用的监控方式有：①温度监控；②超声波信号监控；③声发射监控；④点阻焊接参数监控；⑤焊点热膨胀监控[2]。
其中对电阻点焊焊接参数监控方式有恒流控制法、恒压控制法和恒功率控制法等。
但由于过程监控需要使用大量在线计算，除对计算机硬件要求较高外，日常维护花费也较大。
目前，生产中应用普遍还是对焊接工艺装备的日常工艺参数监控的方法。
焊后检验主要包括无损检测、破坏性检测和非破坏性检测等。
下面简单说一下日常焊接工艺参数监控方法和焊后检验。
2 焊接工艺参数的日常监控在前期焊接质量策划中，控制计划规定对产品性能和产品质量有影响的各项焊接工艺参数有：焊接电流、焊接时间和电极压力等。
首先由焊接车间每月末编制下个月的测量计划，编制完成后交工艺部和品质部进行审核，审核无异议后，由品质部安排人员实施检测计划，在检测过程中若发现异常状况，焊接车间应进行产品追溯排查，同时通知工艺人员进行参数确认工作，调整输入参数后，再进行产品试焊，确认调试后焊接质量，直到符合标准要求为止，并将修改后焊接参数进行保存。
其中对关键工位的检测频次做到1次/周，普通焊接工位为1次/2周。
定位焊的质量控制
1．定位焊的质量控制定位焊俗称点固焊，通常定位焊比较短小，焊接过程中都不去掉，而成为正式焊缝的一部分保留在焊缝中，因此定位焊的质量好坏、位置、长度和高度是否合适，将直接影响正式焊缝的质量。
(1)必须按照焊接工艺规定的要求焊接定位焊，定位焊用的焊接材料与正式焊接材料应相同。
(2)定位焊为间断焊，工件表面温度较正常焊接时低，由于热量不足容易产生未焊透，焊接时电流应采用比正式焊接时高10％-15％左右。
(3)定位焊缝的引弧和收弧端应圆滑不应过陡，防止焊缝接头时两端焊不透。
(4)在管道的纵向焊缝或螺旋焊缝处不得点焊。
定位焊的厚度应与第一层焊接厚度相近，且不应超过管壁厚度的70％。
定位焊的质量与正式焊缝相同。
定位焊的长度和间距，可按表选用，其位置要求均匀对称。
钢管的点焊长度和点数(5)为防止焊接过程中工件裂开，应尽量避免强制装配。
若必须强行对接，其定位焊缝长度应适当加大，并减少定位焊缝的间距。
在焊接根层前，应对定位焊进行检查，如发现裂纹应完全铲除，重新点焊。
2．根焊的质量控制根焊是焊接根部第一层焊道。
(1)预防未焊透在固定口焊接中，未焊透容易出现仰焊部位。
施焊前，操作人员应在焊接试板上试焊，调整焊接参数；检查管口打磨质量，管内外表面坡口两侧25mm范围内应打磨至显现金属光泽；施焊中，严格控制熔孔直径，一般控制在2．5—3mm，并保持匀速运条；每次停弧后，用沙轮机对接头进行打磨，其长度一般为15-20mm，且形成圆滑过渡。
(2)预防内凹。
内凹均产生在焊缝的仰焊部位。
施焊中，其焊接电流一般比平焊小10％左右，采用顶弧焊即沿焊接方向成105度—110度的夹角，焊接熔孔控制在2．5mm以内，焊条尽量伸向根部。
(3)预防内焊瘤内焊瘤一般产生在焊缝的平焊部位。
施焊中，在保证熔孔直径的前提下，注意运条速度，如果熔池温度过高，可停弧降温。
3．热焊的质量控制根部焊道完成后应立即进行第二层焊道焊接，即热焊。
进行热焊时，与根焊时间间隔不宜太长(最长10min)。
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点焊时的电阻及加热
一、点焊时的电阻
Rew Rw
Rc
Rw Rew
380VAC
R Rc 2Rew 2Rw
Q 0.24 i2 (t) r(t) dt
1. 接触电阻
1）形成原因：焊件表面的微观凸凹不平及不良导体层。
接触电阻形成原因示意图
2)影响因素： （1)表面状态
a) 清理方法 b) 存放时间
1. 预压阶段
1）机电特点：
Ｆ＞０，Ｉ=０
2）作用：
减少接触电阻，增大导电截面，增加物理接触点， 为以后焊接电流顺利通过创造条件；
此外，在压力作用下，金属挤向间隙所引起的塑 性变形，有助于在熔核四周形成密封熔核的环带 (密封环)。
预压时，电极压力的应力分布
2. 通电加热阶段
1)机电特点： Ｆ＞０，Ｉ＞０ 2)作用：
（1）金属材料的热物理性质
（2）机械性能
（3）点焊规范参数及特征
（4）焊件厚度等。
3. 焊接区的总电阻
点焊过程中，焊件—焊件和电极—电极的接 触状态、焊接温度场及电场都在不断地变化，因 此，引起焊接区的电阻也不断交化。描述焊接过 程中电阻变化的曲线叫做动态电阻曲线。需要强 调的是，由于材料性能的不同，不同金属材料在 加热过程中焊接区动态总电阻变化相差很大 。
电阻点焊工艺
点焊过程分析
一、焊接循环 1. 定义：在电阻焊接过程中，完成一个焊点或焊 缝所需要的全部过程或全部阶段 2. 点焊的基本焊接循环
F，I
加压 通电焊接 维持 休止 加压
3. 复杂的点焊焊接循环
F，I
Fu
Fp
Fw
I1
I2
I3
二、点焊接头形成过程
点焊接头形成的三个阶段
a) 预压 b) 、c)通电加热 d)冷却结晶
三、分类
1. 按焊接电流波形分
交流
工频 50或60Hz 低频 3~10Hz 高频 2.5kHz~450kHz
电容储能 脉冲
直流冲击波
2. 按工艺特点分
双面单点
单面双点
单面单点
四、对点焊质量的要求
1. 熔核尺寸的几个基本概念
1）熔核直径 d (mm)
或 d 2 3
d 5
板厚
h
2）焊透率 A(%)
A h 100%
c
d
A 30 ~ 70%
3）压痕 c 5~20%
c
2. 对点焊质量的要求
1）多数金属材料（如低碳钢等）对焊接热循 环不敏感，焊接区的组织无显著变化，也不易 产生组织缺陷，其点焊接头强度主要与熔核尺 寸有关；
2）少数金属材料（如可淬硬钢等）对焊接热 循环极为敏感，当点焊工艺不当时，接头由于 被强烈淬硬而使强度、塑性急剧降低。这时， 尽管具有足够大的熔核尺寸也是不能使用的。 其点焊接头强度不仅取决于熔核尺寸，而且与 熔核及热影响区的组织及缺陷有关。
次是工件热传导20%，对流辐射占5%，与电
极形状，材料物理性质，焊接规范均有关.
5. 点焊热源的特点
1) 电阻焊热源产生于焊件内部，与熔化焊时的 外部热源相比，对焊接区的加热更为迅速、集中。
2) 内部热源使整个焊接区发热，为获得合理的 温度分布（例如，点焊时应使焊件贴合面处温度 高，而表面温度低），散热作用在电阻点焊的加 热中具有重要意义。
电阻点焊生产与 质量控制
哈尔滨工业大学现代焊接生产技术 国家重点实验室 李冬青
电阻点焊的原理
概述
一、定义 焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，
利用电流通过焊件时产生的电阻热，熔化母材金 属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。
二、特点 1. 靠尺寸不大的熔核连接； 2. 在大电流、短时间的条件下焊接； 3. 在热和机械力联合作用下形成焊点。
原因：焊件的横截面积远大于焊件与电极间的 横截面积 。
绕流效应：由于焊接区温度不均匀，促使电 流线从中间向四周扩散的现象。
3）影响因素：
综上所述，边缘效应、绕流现象，均使点焊 时焊件的导电范围不能只限制在以电极与焊件接 触面为底的圆柱体内，而要向外有所扩展，因而 使悍件的内部电阻比圆柱体所具有的电阻要小。 凡是影响电流场分布的因素必然影响内部电阻。 这些因素可归纳为；
1）接触电阻：产热5~10%
作用：接触电阻产热对建立焊接初期的温度场 及焊接电流的均匀化流过起重要作用
2）内部电阻：90~95%
作用：这部分热量是形核的基础，与电流场共 同建立了焊接区的温度场分布及其变化规律。
2. 电流场分布对点焊加热的影响
点焊时的电场 其中电流线的含义是在它所限定的范围内的 电流占总电流的百分数，例如，80％的电流线是 指它限定的范围内通过的电流占总电流的80％。
低碳钢动态电阻曲线
动态电阻
85
1---6.30kA
80
2---6.48kA
3---6.88kA
75
4---8.38kA
70
65
60
55
50
45 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
焊接通电时间 (Cycle)
不同焊接电流时动态电阻曲线
二、点焊时的加热特点 1. 电阻对点焊加热的影响
1)集中加热
点焊时，电流线在两焊件的贴合面 处要产生集中收缩，其结果就使贴合面 处产生了集中加热效果，而该处正是点 焊时所需要连接的部位．
2)塑性环
贴合面的 边缘电流密度 出现峰值，该 处加热强度最 大，因而将首 先出现密封的 塑性连接区， 此密封环对保 证熔核的正常 生长，防止氧 化和飞溅的产 生有利。
3)不均匀的温度场
4. 点焊的热平衡
Q Q1 Q2
Q1 熔化母材金属形成熔核的热量，占总产热量
的10~30%，其大小取决于金属热物理性质 、 熔核大小（熔化金属量），与规范特征无关。
Q2
由散热而损失的热量，占总产热量的70~90%。 散热途径：工件热传导，对流，辐射。最主
要是电极散热，占30~50%（铜电极水冷）其
(2)压力
接
触
“滞后”效应
电
阻
(3)温度
c) 表面粗糙度 电极压力
2. 焊件内部电阻
1) 几何特点:导电区域远远大于以电极与焊件 接触面为底，焊件厚度为高的 R2 并联值
2）边缘效应与绕流现象
边缘效应：在点焊过程中，当电流流过焊件时， 电流将从板的中部向边缘扩展，使整个焊件的 电流场呈双鼓形。
在热和机械力联合作用下，形成塑性环 和熔核，直到熔核长到所要求尺寸.
3. 冷却结晶阶段
1)机电特点： Ｆ＞０，Ｉ=０
2)作用： 保证熔核在压力状态下进行冷却结晶，