点焊电极和电极夹头
电阻点焊、凸焊工艺设计规范
1.范围本标准规定了本公司螺母凸焊、板件点焊设备要求、工艺参数设计及焊接质量检验规范等。
2.规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 19867.5 《电阻焊焊焊接工艺规程》HB/T5420-1989 《电阻焊电极与辅助装置用铜及铜合金》HB 5282-84 《结构钢和不锈钢电阻点焊和缝焊质量检验》QJ 1289-95 《结构钢、不锈钢电阻点、缝焊技术条件》QJ 1290-87 《结构钢、不锈钢电阻点、缝焊工艺》JB/T 3158-1999 《电阻点焊直电极》JB/T 3948-1999 《电阻点焊电极帽》JB/T 6043-92 《金属电阻焊接头缺陷分类》JB/T 7598-2008 《电阻焊电极用铜-铬-锆合金》3.焊接设备电阻点焊、凸焊使用的设备是电阻焊机，电阻焊机(resistance welding machine)是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使焊件形成金属结合的一种机器。
目前我公司电阻焊机为两台唐山松下生产的YR-500S型单项交流电阻焊机（焊机额定规格及结构形式见图3-1、图3-2、图3-3）。
图3-1 焊机各部名称与外形尺寸图3-2 焊机额定规格图3-3 焊机实物图3.1设备选购时应充分考虑以下八点：3.1.1额定电源电压、电网频率、一次电流、焊接电流、短路电流、连续焊接电流和额定功率时焊接变压器的级数； 3.1.2最大、最小及额定电极压力； 3.1.3额定最大、最下臂伸和臂间开度；3.1.4短路时的最大功率及最大允许功率，额定级数下的短路功率因数； 3.1.5适用的焊件材料、厚度和断面尺寸； 3.1.6额定负载持续率；3.1.7焊机重量、焊机生产率、可靠性指标、寿命及噪声； 3.1.8焊机的各种控制功能。
点焊工艺基础知识要点
点焊工艺基础知识版本：A/01 主题内容与适用范围2 焊点的形成及对其质量的一般要求焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过分子或原子间的结合和扩散而连成一体的工艺加工过程。
焊接包括：熔化焊、压焊、钎焊。
压焊包括：电阻焊、锻焊、摩擦焊、高频焊、超声波焊等等。
电阻焊包括：点焊、凸焊、对焊、缝焊。
电阻焊就是将工件置于两个电极之间加压，通以电流，利用工件的电阻产生热量并形成局部熔化，或达到塑性状态。
断电后，压力继续作用，形成牢固接头。
2.1焊点的形成点焊过程可分为彼此相联的三个阶段：预加压力、通电加热和锻压。
2.1.1预加压力预加电极压力是为了使焊件在焊接处紧密接触。
若压力不足，则接触电阻过大，导致焊件烧穿或将电极工作面烧损。
因此，通电前电极力应达到预定值，以保证电极与焊件、焊件与焊件之间的接触电阻保持稳定。
2.1.2通电加热通电加热是为了供焊件之间形成所需的熔化核心。
在预加电极压力下通电，则在两电极接触表面之间的金属圆柱体内有最大的电流密度，靠焊件之间的接触电阻和焊件自身的电阻，产生相当大的热量，温度也很高。
尤其是在焊件之间的接触面处，首先熔化，形成熔化核心。
电极与焊件之间的接触电阻也产生热量，但大部分被水冷的铜合金电极带走，于是电极与焊件之间接触处的温度远比焊件之间接触处为低。
正常情况下是达不到熔化温度。
在圆柱体周围的金属因电流密度小，温度不高，其中靠近熔化核心的金属温度较高，达到塑性状态，在压力作用下发生焊接，形成一个塑性金属环，紧密地包围着熔化核心，不使熔化金属向外溢出。
在通电加热过程中有两种情况可能引起飞溅：一种是开始时电极预压力过小，熔化核心周围未形成塑性金属环而向外飞溅；另一种是加热结束时，因加热进间过长，熔化核心过大，电极压力下，塑性金属环发生崩溃，熔化金属从焊件之间或焊件表面溢出。
2.1.3锻压锻压是在切断焊接电流后，电极继续对焊点挤压的过程，对焊点起着压实作用。
断电后，熔化核心是在封闭的金属“壳”内开始冷却结晶的，收缩不自由。
常见焊接电极的材料及特性
电极材料介绍:电极是电阻焊机的易耗零件。
电阻焊中电极的工作条件比较恶劣。
制造电极的材料除了应有较好的导电和导热性能外，还应能承受高温和高压。
目前最常用的电阻焊电极材料是铜及铜合金，在特殊焊接场合，也可采用钨、钼及氧化铝等耐高温的材料作为电极。
在电阻焊中，电极材料和电极形状的不同选择直接会影响到焊接质量、生产成本和劳动生产率。
铬锆铜(CuCrZr) 铬锆铜(CuCrZr)是最常用的电阻焊电极材料，这是由它本身优良的化学物理特性及很好的性价比所决定的。
1) 铬锆铜电极它达到焊接电极四项性能指标很好的平衡：优良的导电性----------保证焊接回路的阻抗最小，获到优良的焊接质量高温机械性能----------较高的软化温度保证焊接高温环境下电极材料的性能及寿命耐 磨----------电极不易磨损，延长寿命，降低成本较高的硬度和强度----保证电极头在一定的压力下工作不易变形压溃，保证焊接质量 2) 电极是一种工业生产的消耗品，用量比较大，因而其价格成本也是一个考虑的重要因素，铬锆铜电极相对其优良的性能来说，价格比较便宜，能满足生产的需要。
3) 铬锆铜电极适用于碳钢板、不锈钢板、镀层板等零件的点焊与凸焊，铬锆铜材料适合于制造电极帽、电极连杆、电极头、电极握杆、凸焊特殊电极、滚焊轮、导电嘴等电极零件。
铍铜(BeCu) 铍铜(BeCu)电极材料与铬锆铜相比，具有更高的硬度（达HRB95~104）、强度(达800Mpa/N/mm2)及软化温度（达650℃），但其导电率要低得多，较差。
铍铜(BeCu)电极材料适用于焊接承受压力较大的板材零件，以及较硬的材料，如焊缝焊接用的滚焊轮；也用于一些强度要求较高的电极配件如曲柄电极连杆，机器人用的转换器；同时它具有良好的弹性和导热性，很适合制造螺柱焊夹头。
铍铜(BeCu)电极造价较高，我们通常将其列为特殊的电极材料.氧化铝铜（CuAl2O3） 氧化铝铜（CuAl2O3）也叫弥散强化铜，它与铬锆铜相比， 具有更高强度(达600Mpa/N/mm2)，出色的高温机械性（软化温度达900℃）及良好的导电性（导电率80~85 IACS%），具有出色的耐磨性，寿命长。
电阻焊电极
对焊电极钳口形状ａ)V形钳口ｂ)半圆形钳口ｃ)斜面形钳口隐ｄ)平板阁形 钳摄口
厚度B和工作面宽度H与焊件的板厚δ 之间有如下经验关系： ①平面形B＝H＝2δ+2mm； ②单边倒角和双边倒角时B＝4δ+2mm，H＝2δ+2mm，α＝30°～60°； ③球面形δ＝0.5～1.5mm时R＝50mm，δ＝1.5～2mm时R＝75mm。 使用中允许工作面宽度变化量△H<10％H，球面形则△R<15％R。 上述缝焊电极均采用外部注水冷却，以减小端面磨损及焊件变形。近年来为减爹
凸焊时为保证上、下两个焊件的定位，经常需要使 用一些定位夹具，有些夹具是单独的，有些是和 凸焊电极制成一体的。
专用的凸焊电极和夹具ａ)螺母凸焊ｂ)螺栓凸焊 １—上电极２—焊件３—下电极４—绝缘体５—螺母６—定位销７—弹簧８—夹持件９—螺栓
在通常情况下，凸焊电极通过凸焊工装（电极座、电 极板、定位夹具等组成）与凸焊机的电极平板上T形 槽相连。
7. 电极
点焊电极实物照片
7. 电极
一、电极的作用 1 向焊件区传输电流； 2 向焊接区传递压力； 3 调节和控制电阻焊加热过程中的热平衡； 4 将工件定位、夹持于适当位置；
电极质量将直接影响焊接过程、生产率和焊接质量
二、电极失效
电焊电极的失效形式：
三、
电极材料的性能要求 1 有足够的高温硬度与强度，再结晶温度高； 2 有高的抗氧化能力并与焊件材料形成合金的倾向小； 3 在常温和高温都有合适的导电、导热性； 4 具有良好的加工性能。
凸焊散工装实 例
滚轮电极端面是缝焊时与焊件表面 相接触的部分。其中H为F型（ 扁平形）、SB型（单倒角形）、 PB型（双倒角形）型流轮电极 工作端面宽度，R为R型（球面 形）滚轮电极球面半径。
电极材料
关于电极材料来源: 发布时间:2010-08-10 点击次数:3726关于电极材料点焊电极是保证点焊质量的重要零件，它主要的功能有：1.向工件传导电流；2.向工件传递压力；3.迅速导散焊接区的热量。
基于电极材料的上述功能，就要求制造电极的材料有足够的电导率、热导率和高温硬度，电极的结构必须有足够的强度和刚度，以及充分冷却的条件。
此外，电极与工件间的接触电阻应足够低，以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。
电极材料按照我国航空航天工业标准HB5420-39的规定分为四类，常用的有三类，见下表：1类——高电导率，中等硬度的铜及铜合金。
这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。
适用于制造焊铝及铝合金的电极，也可应用于镀层钢板的点焊，但性能不如2类合金。
1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。
2类——具有较高的电导率、硬度高于1类合金。
这类合金可以通过冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求。
与1类合金相比，它具有较高的力学性能，适中的电导率，在中等程度的压力下，有较强的抗变形能力，因此是通用的电极材料，广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低的铜合金，以及镀层钢等。
2类合金还适用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机臂等电阻焊机中各种导电部件。
3类——电导率低于1、2类合金，硬度高于2类合金。
这类合金可以通过热处理或冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求。
这类合金具有更高的力学性能和耐磨性能，软化温度高，但电导率较低。
因此适用于点焊电阻率高和高温强度高的零件，如不锈钢、高温合金等。
这类合金也适于制造各种受力的导电构件。
附：电极材料的成分和性能1、CuCr（铬铜）与CuCrZr（铬锆铜）有什么区别？共同点：都是铜合金材料，适合作电阻焊电极用，具有较高的硬度、强度；具有高温软化的特性，能抗高温而保持其化学、物理性能温度约为450℃～550℃；具备一定的耐磨性，较长的使用寿命；具有良好的导电性能。
单面点焊
单面点焊文章来源：钢铁E站通单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电，典型的单面点焊方式，单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。
无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。
有分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成风流。
为了给焊接电流提供低电阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。
当两焊点的间距l很大时，例如在进行骨架构件和复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥A，与电极同时压紧在工件上。
1、点焊电极点焊电极是保证点焊质量的重要零件，它的主要功能有：(1)向工件传导电流；(2)向工件传递压力；(3)迅速导散焊接区的热量。
基于电极的上述功能，就要求制造电极的材料应具有足够高的电导率、热导率和高温硬度，电极的结构必须有足够的强度和刚度，以及充分冷却的条件。
此外，电极与工件间的接触电阻应足够低，以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。
电极材料按我国航空航天工业部航空工业标准HB5420-89的规定，分为4类，但常用的是前三类。
1类高电导率、中等硬度的铜及铜合金。
这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。
适用于制造焊铝及铝合金的电极，也可用于镀层钢板的点焊，但性能不如2类合金。
1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。
2类具有较高的电导率、硬度高于1类合金。
这类合金可通?236?过冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要求。
与1类合金相比，它具有较高的力学性能，适中的电导率，在中等程度的压力下，有较强的抗变形能力，因此是最通用的电极材料，广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低的铜合金，以及镀层钢等。
2类合金还适用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机猜等电阻焊机中各种导电构件。
：、3类电导率低于1类和2类，硬度高于2类的合金。
这类合淦可通过热处理或冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要黔。
电极材料
电极材料在电阻焊接的过程中，电极担负着三个重要功能：向工件传导电流、向工件传递压力、迅速导散焊接区的热量。
基于电极材料的上述功能，就要求制造电极的材料有足够的电导率、热导率和高温硬度，电极的结构必须有足够的强度和刚度，以及充分冷却的条件。
此外，电极与工件间的接触电阻应足够低，以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。
自从电阻焊在汽车行业应用以来，市场上先后出现了众多的电极材料，归纳起来主要有以下三类：1类——高电导率，中等硬度的铜及铜合金。
这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。
适用于制造焊铝及铝合金的电极，也可应用于镀层钢板的点焊，但性能不如2类合金。
1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。
主要代表有紫铜、镉铜、锆铌铜。
2类——具有较高的电导率、硬度高于1类合金。
这类合金可以通过冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求。
与1类合金相比，它具有较高的力学性能，适中的电导率，在中等程度的压力下，有较强的抗变形能力，因此是通用的电极材料，广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低的铜合金，以及镀层钢等。
2类合金还适用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机臂等电阻焊机中各种导电部件。
主要代表有铬铜、铬锆铜、铬铝镁铜、铬锆铌铜。
3类——电导率低于1、2类合金，硬度高于2类合金。
这类合金可以通过热处理或冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求。
这类合金具有更高的力学性能和耐磨性能，软化温度高，但电导率较低。
因此适用于点焊电阻率高和高温强度高的零件，如不锈钢、高温合金等。
这类合金也适于制造各种受力的导电构件。
主要代表有铍钴铜、硅镍铜、钴铬硅铜。
由于铌、铍、钴是放射性原素，随着人们对环保与健康的日益关注，这类铜合金逐渐退出了历史舞台，另有一些铜合金，由于制造过程中的环境污染问题，或者成本的因素而被市场淘汰。
自从镀锌钢板被应用于汽车行业后，对电极材料又提出了新的挑战，因为铬锆铜和锆铜电极在高温高压作用下，极易同熔融的锌形成脆硬的合金层，由于与钢板粘结而被剥离，导致电极端部面积迅速扩大（电流密度下降），加速了电极的失效。
电阻点焊、凸焊工艺设计规范
电阻点焊、凸焊工艺设计规范2014-12-30发布 2015-1-1实施xxxxxxxxxxxx公司发布前言1.范围本标准规定了本公司螺母凸焊、板件点焊设备要求、工艺参数设计及焊接质量检验规范等。
2.规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 19867.5 《电阻焊焊焊接工艺规程》HB/T5420-1989 《电阻焊电极与辅助装置用铜及铜合金》HB 5282-84 《结构钢和不锈钢电阻点焊和缝焊质量检验》QJ 1289-95 《结构钢、不锈钢电阻点、缝焊技术条件》QJ 1290-87 《结构钢、不锈钢电阻点、缝焊工艺》JB/T 3158-1999 《电阻点焊直电极》JB/T 3948-1999 《电阻点焊电极帽》JB/T 6043-92 《金属电阻焊接头缺陷分类》JB/T 7598-2008 《电阻焊电极用铜-铬-锆合金》3.焊接设备电阻点焊、凸焊使用的设备是电阻焊机，电阻焊机(resistance welding machine)是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使焊件形成金属结合的一种机器。
目前我公司电阻焊机为两台唐山松下生产的YR-500S型单项交流电阻焊机（焊机额定规格及结构形式见图3-1、图3-2、图3-3）。
图3-1 焊机各部名称与外形尺寸图3-2 焊机额定规格图3-3 焊机实物图3.1设备选购时应充分考虑以下八点：3.1.1额定电源电压、电网频率、一次电流、焊接电流、短路电流、连续焊接电流和额定功率时焊接变压器的级数；3.1.2最大、最小及额定电极压力；3.1.3额定最大、最下臂伸和臂间开度；3.1.4短路时的最大功率及最大允许功率，额定级数下的短路功率因数；3.1.5适用的焊件材料、厚度和断面尺寸；3.1.6额定负载持续率；3.1.7焊机重量、焊机生产率、可靠性指标、寿命及噪声；3.1.8焊机的各种控制功能。
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点焊电极和电极夹头
点焊电极是保证点焊质量的重要零件，他的主要功能有：
1）向工件传导电流；
2）向工件传递压力；
3）迅速导散焊接区的热量；
一．电极材料
基于电极的上述功能就要求制造电极的材料应具有足够高的电导率，导热率和高温硬度，电极的结构必须具有足够的强度和刚度，以及充分冷却的条件。
此外，电极与工件间的接触电阻应足够低，以防工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。
电极材料按我国HB/T5420-1989的标准分为4类，但常用的是前三类。
1类高电导率，中等硬度的铜及铜合金。
这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。
适用于制造焊铝及铝合金的电极，也可用于镀层钢板的点焊，但性能不如2类合金。
1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。
2类具有较高的电导率，硬度低于1类合金。
这类合金可通过冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要求，与1类合金相比，它具有较高的力学性能，适中的电导率，在中等程度的压力下，它具有较强的抗变形能力，因此是最通用的电极材料，广泛的用于点焊低碳钢，低合金钢，不锈钢，高温合金，电导率低的铜合金，以及镀层钢等，2类合金还适于制造轴，夹钳，台板，电极夹头，机臂等电阻焊机中各种导电机构。
3类电导率低于1类和2类，硬度高于2类的合金。
这类合金可通过热处理或冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要求。
这类合金具有更高的力学性能，耐磨性好，软化温度高，但电导率较低，因此适用于点焊电阻率和高温强度高的材料，如不锈钢，高温合金等。
这类合金也适用于制造各种受力的导电构件。
三类合金中锆铌铜，铬锆铌铜和钴铬硅铜的性能较优已被广泛使用，其商业牌号分别为DJ70，DJ85h和DJ100。
最近在相对于DJ70，DJ85h，DJ100基础上研制成功的DZ-I,DZ-II,DZ-III增强铜合金，在综合性能上有了显著改进。
此外，还有一种钨-铜混合烧结材料，这种材料适用于热量高，焊接时间长。
冷却不足或压力场高的场合。
如用铜板点焊的复式电极，凸焊用镶嵌电极或线材料交叉电极等。
随着含钨量的增加，材料的强度和硬度提高，但导电性和导热性均降低。
除上述电极材料外，最近国内外研制一种氧化铝弥散强化铜电极（Cu-Al2O3）强度较高，可以大大减轻电极的蘑菇状变形，用于点焊镀锌钢和普通钢，电极寿命可达2类电极的4~10倍，但因目前价格昂贵，尚未在生产中推广应用。
二．电极结构
点焊电极由4部分组成：端部，主体，尾部和冷却水孔。
标准电极（即直电极）有5种形式，见图1。
电极的端面直接与高温的工件表面接触，在焊接生产中反复承受高温和高压，因此，粘附，合金化和变形是电极设计中应着重考虑的问题。
而电极和工件材料之间的亲和力是粘附和合金化的主要原因。
抗变形能力取决于电极的强度和硬度，但端头的尺寸和形状也有显著影响，通常锥形电极的顶角大于120°。
以利于端面散热和增强抗变形能力;.边缘要倒圆（R0.75mm),。
使焊点压痕边缘能圆滑过渡，以提高接头的疲劳强度。
电极的端面直径d和球面电极的球面半径R取决于工件厚度和需要的熔核尺寸。
为了满足特殊形状工件点焊的要求，有时需要设计特殊形状的电极（弯电极）。
图2a 为普通弯电极；图2b为尾部和主体上刻有水槽的弯电极，目的是使冷却水流到电极的外表面，以加强电极的冷却，这种电极常用于不锈钢和高温合金钢的点焊；图2c为增大横断面的电极，目的是加强电极端面向水冷部分散热。
为了节约铜合金的消耗，可以采用图3所示的帽状电极，当电极磨损之后，只需更换其中的一小部分。
也有将杆形电极头压接于电极主体上的杆状电极，但这种形式的电极散热太差，非不得已，不宜采用。
必要时可以采用外部水冷却。
电极的水冷却孔应尽可能延伸到接近端面的部位，冷却水孔的尺寸应能容纳一个进水管，并能使水沿管子的外围流出。
水管的端头应切斜（防止顶端堵死），并应接近水孔底部以增强冷却效果。
在多数情况下，进水管
是电极夹头的一个构件。
对于不能插入水管的弯电极，可以在电极的外面钎焊上冷却水管或采用外部水冷却的方法。
电极与电极夹头之间多采用锥体连接，锥度为1：20。
个别情况下，也有用螺纹连接的。
拆卸电极时，只能用专用工具或管子钳将电极旋转后取出，而不能用左右敲击的办法，以免损坏锥形座，造成接触不良或漏水。
三. 电极夹头
电极夹头用夹持电极，导电和传递压力，故应由良好的力学性能和导电性。
大多数电极夹头的结构都能向电极通冷却水，有的还装有頂锥机构以便于拆卸电极。
在使用特殊电极时，夹头的锥形部分需要承受相当大的力矩。
为避免锥形座变形和配合不紧密，锥形的端面壁厚不得小于5mm.必要时可采用末端加粗的电极夹头。
图4为电极夹头的典型结构。
为了适应特殊形状工件的点焊，需要设计特殊形状的电极夹头。
数据来源：《焊接手册》。