点焊工艺基础知识...doc

武汉兴园金属有限责任公司
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点焊工艺基础知识
版本：A/0

1 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。如果此时没有压力作用，焊点易出现缩孔和裂纹，影响焊点强度。如果有电极挤压，产生的挤压变形使熔核收缩自由并变得密实。因此，电极压力必须在断电后继续维持到熔核金属全部凝固之后才能解除。锻压持续时间视焊件厚度而定。对于厚度1-8mm的钢板一般为0.1-2.5秒。
当焊件厚度较大，（铝合金为1.6-2mm,钢板为5-6mm）时,因熔核周围金属壳较厚,常需增加锻压力。加大压力的时间须控制好。过早，会把熔化金属挤出来变成飞溅，过晚，熔化金属已凝固而失去作用。一般断电后在0-0.2秒内加大锻压力。
以上是焊点形成的一般过程。在实际生产中，往往根据不同材料、结构以及对焊接质量的要求，采用一些特殊的工艺措施。例如：对热裂纹倾向较大的材料，可采用附加缓冷脉冲的点焊工艺，以降低熔核的凝固速度；对调质材料的焊接，可在两电极之间作焊后热处理，以改善因快速加热、冷却而产生的脆性淬火组织；在加压方面，可以采用马鞍形、阶梯形或多次阶梯形等电极压力循环。以满足不同质量要求的零件焊接。
2.2对焊点质量的一般要求
点焊接头的强度决定于焊点的几何尺寸及其内外质量。焊点的几何尺寸如图1所示，一般要求熔核直径随板厚增加而增大。
通常用下式表示：

式中 dn——熔核直径（mm）； δ——焊件最薄板厚。
hn =（0.2-0.8）（δ-Δ） hn——熔核高度（mm）；
Δ——焊件表面压痕深度，一般 Δ=（0.1-0.15）δ(mm)

图1 焊点的几何尺寸

δ-焊件厚度 d－电极直径 dn－熔核直径 dr－塑性环外径 hn－熔核高度 Δ－压痕深度
熔核在单板上的熔化高度hn对板厚度δ的百分比称焊透率A，即

通常规定A在20%-80%范围内。试验表明，焊点熔核直径符合要求时，取A≥20%便可保证焊点的强度。A过大，熔核接近焊件表面，使表面金属过热，晶粒粗大，易出现飞溅或熔核内产生缩孔、裂纹等缺陷，接头承载能力下降。一般不许A＞80%。
电极在焊件表面上留下压痕的深度，是熔核获得锻压的标志，但不能过深，否则影响焊件表面美观和光滑，减小该处断面尺寸，造成过大的应力集中，使焊点强度下降。当电极压力越大，焊接时间越长，或焊接电流越大时，压痕就越深。为了减少压痕深度，可采用较硬的规范及较大的电极端面尺寸。

3 点焊方法的种类
点焊方法很多，按供电方向和在一个焊接循环中所能形成焊点数可归纳为表1所列的种类。

表1 点焊方法的种类及其特点与应用
种类
示意图
特点与应用
双面供电
双面单点焊

两电极从两面向焊件馈电，焊接电流集中通过焊接区，可减少焊件受热体积和提高焊接质量，应优先选用。缺点是焊件两面有印痕。右图用大面积导电板作下电板
双面双点焊

两台变压器分别对焊件两侧成对电极供电，在一个循环中同时形成两个焊点。电源在同一瞬间的极性相反，相当于双面单点焊。较单面双点焊分流小，焊接质量高，但需专用焊机，适于大型工件的大量生产
双面多点焊

用一台焊接变压器从两侧供电，同时焊接两个或多个焊点，各电极并联。要求所有电流通路的阻抗必须基本相等 ，才能使每个焊点上电流分配均匀，且每个焊点所处的表面状态、厚度、电极压力要相同
双面供电
双面多点焊

用多个变压器分别从两侧供电，同时进行多点焊。若三点为一组，可以做到电网负荷均衡，没有每个电流通路阻抗必须相等的要求，需专用焊机，生产率高，用于大型工件、大批量生产
单面供电
单面双点焊

两个电极安放在焊件同一侧，同时焊接两个点，生产率高，适用于大型、移动有困难的焊件。为了减少流经上面焊件的分流，在焊件下面放导电铜垫板，此法背面无电极压痕
单面单点焊

两电极放在焊件同一侧，其中一个电极工作面较大，以减小其电流密度，不形成焊点。通常使用移动式点焊机（配用焊枪）。主要用于不能双面点焊的结构

单面多点焊

所有电极均在焊件一侧，用一个焊接变压器供电，每一对电极轮流压住焊件完成两个焊点的焊接。各焊点的工艺参数不能分别调节，故要求所有焊接处厚度、表面状态、电极压力和回路阻抗基本相同，焊件易变形。结构较简单，省变压器

所有电极均在焊件一侧，多个变压器分别同时供电，一个焊接循环同时完成多点焊。优点是每个变压器可安置距所联电极最近处，可减小功率和尺寸；各焊点可分别调节工艺参数；全部焊点可同时焊接，生产率高，全部电极压住焊件，可减少变形；多台变压器同时通电可使三相负荷均衡。故此类型应用最广

4 点焊接头的设计
点焊接头必须采用搭接形式，由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成，见图2。

图2 点焊接头的基本形式
b—边距 e—点距 c—搭接量
设计点焊接头时应考虑下列因素：
4.1 接头的可达性
是指点焊电极必须能方便地抵达构件的焊接部位。为此，须熟悉点焊设备的各种类型、注意电极和电极夹头的形状和尺寸，要使装到焊机上的电极都能达到每个待焊点。
4.2 边距与搭接量
边距是指从熔核中心到板边的距离。该距离上的母材金属应能承受焊接循环中熔核内部产生的压力。若焊点太靠近板边，则边缘处母材过热并向外挤压，减弱对熔核的拘束，还可能导致飞溅，最小边距取决于被焊金属的种类、厚度、电极面形状和焊接条件。对于屈服点高的金属、薄件或用强条件焊时，可取较小值。搭接量是指接头重叠部分的尺寸。最小搭接量通常是最小边距的两倍，若搭接量太小，则边距必然不足，推荐最小搭接量见表2。
表2 点焊接头的最小搭接量 （单位：mm）
最薄板件厚度
单 排 焊 点
双 排 焊 点
结构钢
不锈钢及高温合金
轻合金
结构钢
不锈钢及高温合金
轻合金
0.5
8
6
12
16
14
22
0.8
9
7
12
18
16
22
1.0
10
8
14
20
18
24
1.2
11
9
14
22
20
26
1.5
12
10
16
24
22
30
2.0
14
12
20
28
26
34
2.5
16
14
24
32
30
40
3.0
18
16
26
36
34
46
3.5
20
18
28
40
38
48
4.0
22
20
30
42
40
50
4.3 点距
是指相邻两焊点的中心距离。设计时规定点距最小值是主要考虑分流的影响。该最小值与被焊金属的厚度、导电率、表面清洁度以及熔核直径有关。表3为推荐的点距最小值。
表3 点焊接头的最小点距 （单位：mm）
最薄板件厚度
被 焊 金 属
结构钢
不锈钢及高温合金
轻金属
0.5
10
8
15
0.8
12
10
15
1.0
12
10
15
1.2
14
12
15
1.5
14
12
20
2.0
16
14
25
2.5
18
16
25
3.0
20
18
30
3.5
22
20
35
4.0
24
22
35
4.4 装配间隙
必须使互相配合的焊件装在一起时，沿接头方向上没有间隙或只有极小的间隙，因为靠压力消除间隙将耗去一部分电极力，使焊接的压力降低。若装配间隙不均匀，则造成焊接压力的波动，从而引起各焊点强度不一致 。过大的间隙会引起严重飞溅。许用间隙取决于焊件刚性和厚度，刚性与厚度越大，许用间隙越小，通常取0.1-2mm。
4.5 厚度比
点焊两个或更多个不同厚度的同种金属时，有一个能有效焊接的最大厚度比，它是根据外侧工件的厚度决定的。
当点焊两种厚度的碳钢时，最大厚度比为4：1；点焊三种厚度的接头时，外侧两板的厚度比不得大于2.5:1。如果厚度比大于此数，则须从工艺方面采取措施（如改变电极形状或成分等）来保证外侧焊件的焊透率。通常薄板的焊透率不能小于10%，厚件的焊透率应达到20%-30%。
点焊三层板件时，推荐的最小点距比点焊两块较厚外侧板的点距大30%。
5 点焊电极
点焊电极是点焊机中重要但又易损耗的零件，它的材质、结构形状直接影响焊接质量、生产成本和劳动生产率，也对自身使用寿命有影响。
5.1电极功能及基本要求
5.1.1电极功能
可归纳为传输电流、传递压力和迅速散热。
a.传输电流：点焊时焊接电流靠电极传输，流过电极工作面的电流密度很大，表4为三种金属材料点焊的一般电流密度范围。
表4 三种金属材料点焊电极工作面电流密度范围 （单位：A/mm2）
被焊金属
低碳钢
不锈钢
铝及铝合金
电极工作面电流密度范围
200-600
300-400
100-2000
从表中看出，点焊时的电流密度是常用导线电流密度的数十到数百倍，已超过一般导线所能承受能力。
b.传递压力：点焊时须通过电极向焊件施加一定的焊接压力和锻压力。按被焊材料不同，电极压力高达几十千牛。焊接低碳钢时其内部压强达30-140MPa，焊不锈钢时为250-400MPa，焊高温合金时，高达400-900MPa。电极工作面直接接触焊点，它承受着焊接产生的高温，所以电极必须具有足够的高温强度，否则会导致电极工作面迅速变形与压溃而无法进行工作。
c.散热作用：点焊时，焊接区的大部分热量是从上、下电极传导而散失，被焊板件越薄，其散失的热量就越多。焊接厚度为1mm的低碳钢，电极散走的热量约占输入点总热量的70%-80%。
5.1.2对电极材料的基本要求
从上述可见点焊电极工作条件复杂、恶劣。为了发挥其功能，保证焊接质量和延长其使用寿命，所使用的电极材料必须：
a.在高温与常温下都有合适的导电、导热性能，具有高的耐氧化能力，并与焊件材料形成合金的倾向性小；
b.有足够的高温硬度和强度，再结晶温度高；
c.电极与焊件之间的接触电阻应足够低，以防止工件表面熔化。
5.2点焊电极的分类
点焊电极的形式和种类较多，在生产中大量采用标准电极 ，此外也根据需要采用许多专用的特殊形状的电极。按电极的结构形式分为整体式、分体式和复合式三大类。整体式电极是指构成电极的头部、杆部和尾部用同一材料制成整体；分体式电极只包括其中的两部分，通常是头部分开；复合式电极是指头部用特殊极材料制成并镶嵌到杆部上。在每一大类中又按每部分的构造特点分成若干小类，见表5。
5.3点焊电极的结构
5.3.1构造
图3为应用最广整体式直电极的构造及各部分名称。
头部是电极与焊件接触进行焊接部分，焊接工艺参数中的电极直径是指此接触部分的工作面直径。
杆部是电极的基体，多为圆柱体，其直径在加工中简称它为电极直径D，是电极的基本尺寸，其长度由焊接工艺需要决定。

图3 直极的构造及各部分名称
D-电极直径 d1-工作面直径 d2-基面直径 d3-冷却水孔直径
l1-工作长度 l2-插入长度 L-电极长度

尾部是电极与握杆或直接与电极臂配合（连接）的接触部分。须保证顺利传输焊接电流和电极压力。接触面的接触电阻要小，密封而不漏水。
5.3.2头部形状
点焊的标准直电极的头部形状有尖头、圆锥、球面、弧面、平面和偏心等六种，其形状特征与适用场合。
5.3.3尾部形状
点焊电极的尾部形状取决于它与握杆的连接形式。在电极与握杆的连接中最常用的是锥柄连接，其次是直柄连接和螺纹连接。与之相应，电极尾部的形状就有锥柄、直柄和螺旋等三种。
如果锥柄的锥度与握杆孔的锥度相同，则电极的装拆简单，不易漏水，适用于压力较高场合；直柄连接具有快速拆卸的特点，也适用于压力较高的焊接，但电极尾部应有足够好的尺寸精度，以便与握杆孔紧密相配，使导电良好。螺纹连接的最大缺点是电接触较差，其使用寿命不如锥柄电极。

表5 点焊电极分类
分 类
典 型 示 例
头 部 形 状
杆部形式
尾部连接方式
主要应用范围
整

体

式

电

极
直电极

1）标准形；
尖头、圆锥、球面、弧偏心，平面等形状
2）特殊形：
圆柱平头、矩形平头、正方平头、凿形等
1、直圆杆
2、直六角
形杆
1、锥柄连接
2、直柄连接
3、螺纹连接
制成各种尺寸的电极。适用 于大部分点焊场合，部分用于凸焊。应优先选用
弯电极

1、标准形头部用直电极
2、特殊形头部按焊接要求加工
1、单弯杆
2、双弯杆
锥柄连接
无法采用直电极的场合

插头
电极

平面形、圆锥形、弧面形和偏心形
-
锥柄连接
配专用握杆后用于单点或多点焊，亦可用于凸焊
螺纹
电极

平面形、回锥形、偏心形
-
1、内螺纹柄连接
2、外螺纹柄连接
用于大压力、多点焊和凸焊
分
体
式
电
极
帽式
电极

标准形头部同直电极
1、单弯杆
2、双弯杆
电极帽：
1、锥孔-套入式
2、锥柄-插入式
3、接杆：
（1）锥柄连接
（2）直柄连接
部分场合能代替直电极和弯电极
旋转头电极

平面形
直圆杆
锥柄
点焊或凸焊
盖式
电极

平面形、圆锥形、偏心形
专用的直杆或弯杆
锥柄连接
一般点焊
复
合
式
电
极
镶嵌
电极

球面形、圆锥形、平面形
1、直杆
2、弯杆
1、锥柄连接
2、螺纹柄连接
适用于高温、焊接通电时间长、冷却不足或压力高的点焊场合
5.4点焊电极的基本尺寸
5.4.1标准直电极的基本尺寸
直电极的应用面广量大，其基本尺寸已标准化。表6是《电阻点焊直电极》（JB/T3158-1999）中规定标准直电极的基本尺寸 。是适用于焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢和一般条件下焊接铝及铝合金的电极尺寸 。
5.4.2弯电极的基本尺寸
只要焊件结构允许，都应尽可能选用标准直电极，因为直电极结构简单，承载能力强，变形小，冷却效果好，加工方便、成本低。只有直电极无法焊接的部位才采用弯电极。
弯曲极的缺点是焊接时承受偏心力距，易出现挠曲，使上、下电极工作面对中不良，因此允许的电极力比直电极小。它的加工较复杂、成本高。
用冷弯压成的弯电极有单弯和双弯两种，其基本尺寸分别列于表7和表8。特殊弯电极另行设计。

表6 标准点焊直电极的基本尺寸（JB/T3158-1999） （单位：mm）
D
d1
d2
d3
l1
l2
e
R
L
1:X
10
4
9.8
5.5
14
13
2
25
29-63
1:10
(锥度5°43ˊ29")
13
5
12.7
8
15
16
3
32
32-79
16
6
15.5
10
16
20
4
40
40-100
20
8
19.5
12
17
25
5
50
50-105
25
10
24.5
14
18
32
6.5
63
57-112
32
-
31.0
18
20
40
-
80
72-120
1:5
(锥度11°25ˊ16")
40
-
39.0
22
25
50
-
100
90-130

表7 点焊用单弯电极的尺寸 (单位：mm)
D
d1
l2
d
l1
1:X
L
90°
75°
60°
45°
30°
15°
13
12.7
16
8
8
1:10
34-64
38.5-68.5
42-72
45-75
48-78
44-79
16
15.5
20
10
10
43-84
47.5-84.5
51-88
54-91
44-94
45-95
20
19.0
25
13
12
38-75
42.5-79.5
46-83
49-86
52-89
40-110
表8 点焊用双弯电极尺寸 (单位：mm)
D
d2
l2
d
l1
1:X
e
L
16
15.5
20
10
10
1:10
12
18
24
80
20
19.0
25
13
12
100

5.4.3帽式电极的基本尺寸
帽式电极由电极帽与电极接杆组成。表 9和表10分别列出它们的基本尺寸。
表9 点焊用电极帽的尺寸 (JB/T3948-1999) (单位：mm)
d1
d2
d3
l1
l2±0.5
e
R1
R2
a
电极压力Fmax/KN
13
16
20
5
6
8
10
12
15
18
20
22
8
9.5
11.5
3
4
5
32
40
50
5
6
8
-
15°
22.5°
2.5
4
6.3

表10 点焊用帽式电极接杆的尺寸(JB/T 3947-1999)
d1
d11
d2
d3
d4
±0.5
l2
l3
l4
±0.5
l1
当l5=
31.5 40 50 63 80 100 125 (140) 160 (180) 200
13
16
20
17.7
15.5
19

10
12
15

6.5
8.0
10.5
6.5
8.0
10.0
10
13
15
16
25
25
36.5 14.5 54.5 67.5 84.5 104.5 129.5 — — — —
— 18.0 58.0 71.0 88.0 108.0 133.0 148.0 168.0 — —
— — 63.0 76.0 93.0 113.0 138.0 153.0 173.0 193.0 213.0

5.4.4复合电极及其关部尺寸
把钨(钼)棒或钨(钼)片镶嵌于铜合金电极的头部构成复合电极，可提高电极的导电性，改善钨极的散热效果。此外，可以防止钨极在焊接时受冲击而碎裂。
由于用纯钨（钼）作电极的镶嵌件，其尺寸受到限制而不能做得过大，且电极形式有限。因此，用得较多的是铜-钨和银-钨粉末烧结材料，可加工成不同形状和尺寸的电极。这些钨（钼）镶嵌件或烧结材料均用钎焊焊于电极主体的头部。表11为复合电极的头部尺寸。
表11 点焊用复合电极的头部尺寸（AWS标准）
头部形状
电极直径
G±0.8
H±0.4
N
R
圆锥
球面
平面
12.7
15.9
11.1
11.1
4.8
3.2
12.2
9.5
4.8
4.8
-
4.6
-
圆锥
球面
平面
15.9
15.9
12.7
12.7
6.3
4.8
15.9
9.5
6.4
6.4
-
5.6
-
圆锥
球面
平面
19.1
15.9
12.7
12.7
7.9
6.4
19.0
9.5
6.4
6.4
-
7.1
-

圆锥
球面
平面
22.2
15.9
12.7
12.7
9.5
7.9
22.2
9.5
6.4
6.4
-
8.6
-

6 点焊工艺

6.1焊前工件表面清理
当焊件表面有油污、水分、油漆、氧化膜及其它脏物时，使表面接触电阻急剧增大，且在很大范围内波动，直接影响到焊接质量的稳定。为保证接头质量稳定，点焊（也包括凸焊）前必须对工件表面进行清理。清理方法分机械清理和化学清理两种，前者有喷砂、喷丸、刷光、抛光、磨光等，后者常用的是酸洗或其它化学药品。主要是将金属表面的锈皮、油污、氧化膜、脏物溶解和剥蚀掉。这两种清理方法一般是根据焊件材料、供应状态、结构形状与尺寸、生产规模、生产条件及对焊接质量要求等因素选定。
低碳钢和低合金钢在大气中耐腐蚀能力弱，在运输、存放和加工过程中常用抗蚀油保护，若涂油表面未被脏物或其他不良导电材料所污染，在电极压力下，油膜很容易被挤开，不影响接头质量。对未经酸洗过的热轧钢板，焊前必须用喷砂、喷丸或用化学腐蚀的方法清除氧化皮。有镀层的钢板，除少数外，一般不用特殊清理就可以进行焊接。镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。
不锈钢、高温合金点焊时，需保持焊件表面高度清洁，若有油、尘土、油漆物存在，有增加硫脆化可能，需用抛光、喷丸或化学腐蚀方法清理。对重要焊件有时用电解抛光，但其工艺较复杂，生产率低。
6.2点焊的工艺参数
点焊的工艺参数主要有焊接电流IW、、焊接时间tW、电极力FW 和电极工作面尺寸de等。
它们之间密切相关，而且可在相当大的范围内变化来控制焊点的质量。
6.2.1焊接电流
焊接电流是影响析热的主要因素，析热量与电流的平方成正比。随着焊接电流增大，熔核的尺寸或焊透率A是增加的。在正常情况下，焊接区的电流密度应有一个合理的上、下限。低于下限时，热量过小，不能形成熔核；高于上限，加热速度过快，会发生飞溅，使焊点质量下降。但是，当电极力增大时，产生飞溅的焊接电流上限值也增大。在生产中当电极力给定时，通过调节焊接电流，使其稍低于飞溅电流值，便可获得最大的点焊强度。
焊接电流脉冲形状及电流的波形对焊接质量有一定的影响。从工艺上看，焊接电流波形陡升与陡降会因加热和冷却速度过快而引起飞溅或熔核内部产生收缩性缺陷。具有缓升与缓降的电流脉冲和波形，则有预热与缓冷作用，可有效地减少或防止飞溅与内部收缩性缺陷。因此，调节脉冲的形状、大小和次数，都可以改善接头的组织与性能。
6.2.2焊接时间
焊接时间是指电流脉冲持续时间，它既影响析热又影响散热。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，用于加热焊接区使熔核逐渐扩大到所需的尺寸。所以焊接时间对熔核尺寸的影响也与焊接电流的影响基本相似，焊接时间增加，熔核尺寸随之扩大，但过长的焊接时间就会引起焊接区过热、飞溅和搭边压溃等。通常是按焊件材料的物理性能、厚度、装配精度、焊机容量、焊前表面状态及对焊接质量的要求等确定通电时间长短。
图4为几种典型材料点焊，焊件厚度与焊接电流、焊接时间的关系。

图4 点焊焊件与焊接电流、焊接时间的关系
1—低、中合金钢 2—特殊高温合金 3—高温合金 4—不锈钢 5—铜合金
6.2.3电极力
电极力对焊点形成有着双重作用。它既影响焊点的接触电阻，即影响热源的强度与分布；又影响电极散热的效果和焊接区塑性变形及核心的致密程度。当其它参数不变时，增大电极力，则接触电阻减小，散热加强，因而总热量减少，熔核尺寸减小，特别焊透率降低很快，甚至没焊透；若电极力过小，则板间接触不良，其接触电阻虽大却不稳定，甚至出现飞溅和烧穿等缺陷。
由于电极力对焊接区金属塑性环的形成，对消除焊点的内、外缺陷和改善金属组织有较大的作用。因此，在一般情况下，若焊机容量足够大，就可以采取增大电极力的同时，相应地也增大焊接电流，以提高焊接质量的稳定性。
对某些常温或高温强度较高、线膨胀系数较大、裂纹倾向较严重的金属材料或刚性大的结构焊接时，为了避免产生焊前飞溅和熔核内部收缩性缺陷，不用恒压电极力，而采用阶梯形或马鞍形的电极力，如图5 b、c所示。

图5 各种电极力循环型式
a）平电极力 b）阶梯形电极力 c）马鞍形电极力IW—焊接电流 FW—焊接压力 FS—锻压力 FP-预压力

6.2.4电极工作面的形状和尺寸
电极端面和电极本体的结构形状、尺寸及其冷却条件影响着熔核几何尺寸与焊点强度。对于常用的圆锥形电极，其电极体越大，电极头的圆锥角α越大，则散热越好。但α角过大，其端面不断受热磨损后，电极工作面直径de迅速增大；若α过小，则散热条件差，电极表面温度高，更易变形磨损。为了提高点焊质量的稳定性，要求焊接过程电极工作面直径de变化尽可能小。为此，α角一般在90°-140°范围内选取；对于球面形电极，因头部体积大，与焊件接触面扩大，电流密度降低及散热能力加强，其结果是焊透率会降低，熔核直径会减小。但焊件表面的压痕浅，且为圆滑地过度，不会引起大的应力集中；而且焊接区的电流密度与电极力分布均匀，焊点质量易保持稳定；此外，上、下电极安装时对中要求低，稍有偏斜，对焊点质量影响小。显然，焊接热导率低的金属，如不锈钢焊接，宜使用电极工作面较大的球面或弧面形电极。
6.2.5各工艺参数间的相互关系
实际上点焊过程上述各工艺参数间并非孤立变化，常常变动其中一个参数会引起另一个参数的改变，彼此相互制约。改变焊接电流IW、、焊接时间tW、电极力FW、电极工作面直径de都会影响散热，而tW和FW与焊点塑性区大小有密切关系。增加IW、和tW，降低FW，使析热增多，可以增大熔核尺寸，这时若散热不良（de小）就可能发生飞溅、过热等现象；反之，则熔核尺寸小，甚至出现未焊透。
增加IW、和tW，都使熔核尺寸和焊透率增大，提高焊点的抗剪强度。如果对这两个工艺参数进行不同的配合调节，就会得出加热速度快慢不同的两种焊接条件，即强条件（规范）。
强条件是焊接电流大、焊接时间短。其效果是加热速度快、焊接区温度分布陡、加热区窄、接头表面质量好，过热组织少，接头的综合性能好，生产率高。因此，只要焊机功率允许，各工艺参数控制精确，均应采用。但由于加热速度快，这就要求加大电极力和散热条件与之配合，否则易出现飞溅等缺陷。
弱条件是焊接电流小而焊接时间长。其效果是加热速度慢、焊接区温度分布平缓、塑性区宽，在压力作用下易变形。因此，对于焊机功率不足，工件厚度大，变形困难或易淬火的材料，采用弱条件焊接是有利的。
根据不同金属材料或结构对焊接质量的要求，工艺参数的调节是多种多样的。在点焊所有工艺参数中，焊接电流和通电时间是影响焊接区温度的主要参数，通过改变焊接电流的脉冲次数、幅值大小和通断时间的长短，就可以在焊接区获得不同温度变化过程，以达到顺利焊接不同材质和不同厚度的焊件的目的。例如：对易淬火钢可以采用带附加缓冷电流脉冲的工艺点焊；对调质钢，可以采用电极间焊前预热和焊后热处理的点焊工艺，这种点焊工艺每焊一个焊点，除了需要一个或几个用来形成熔核的主电流脉冲外，还需要附加用来预热和热处理的辅助电流脉冲，以改善由于高速加热、冷却中出现不应有的淬火组织和受焊接热影响的软化区；根据材料形成热裂纹及缩孔的不同倾向，还可以选用象图5所示的不同形式的电极力。
表12列出了不同点焊工艺而采用不同形式的电流脉冲及其引起焊接区的温度变化。
6.2.6点焊工艺参数的选择方法
点焊工艺参数的选择就是确定出焊接每个焊点所需的电极直径de焊接电流IW、、通电时间tW、电极力FW等。选择的基本出发点是保证获得满足强度要求的焊点，这种焊点必须是没有内外缺陷，且具有与厚度相适应的熔核直径dn和焊透率（见图1）。选择的主要依据是焊件的材料特点、产品结构特点和焊接设备特点。材料特点主要是指材料的热物理性能，如电导率、热导率、熔点、高温强度、硬度、塑性温度范围与变形抗力，对热循环的敏感性及加热过程组织和性能的变化等；产品结构特点主要是指板厚、搭接层数、点距、边距等，对磁性材料还可能对焊接回路的感抗发生影响；焊接设备特点，主要指已有的或可以选用的设备的机械特性（如加压系统的可调性和随动性）和电气特性（如焊接电流和通电时间的可调性和可控性等）。
确定点焊工艺参数的一般程序是：第一步初选各参数；第二步现场工艺试验并进行调整与修正，最后确定出最佳参数。
初步选择工艺参数是关键。有各种初选方法，目前热计算方法困难很大而没有被采用，更多的是理论分析与经验相结合进行初选。这里介绍几种可行的方法：
6.2.6.1简易图表法
由于焊件材料性能不同，要求的加热速度与塑性变形能力也不同，一般按加热速度快慢及加热范围大小将工艺参数划分为硬规范（即强条件）、中等规范和软规范（即弱条件）三种。把这三种规范的有关参数归纳成图6所示的简易图表，作初选工艺参数参考。

图 6 点焊参数简易图表
Y——硬规范 Z——中等规范 R——软规范
表12 点焊工艺过程中各种电流脉冲形式
工艺名称
电流脉冲形式与温度变化
特点
应用范围
备注
1、预热

Iy=40%-50%IW
tg=0或较小
Tm＞Tr
Ty＞TS
平压力或马鞍形压力循环
板件厚度大；
结构刚性大，不易贴合；
板件表面有较厚的氧化膜零件粗糙，硬度大，不易变形；
材料宜缓慢加热，以免出现飞溅与淬硬组织
*电流波形可以是交流移相，或直流脉冲，直流调制等（以下与此皆同）
*Tm——最大温度；
Tr——熔化温度；
Ty——预热温度；
TS——塑性温度；
Tg——间隔时间
2、缓冷

It=70%IW
tg=0或较小
Tm＞Tr
Ty＞TS
平压力、阶形压力或马鞍形压力
板件厚度大；
合金结构钢易产生淬火组织；
塑性温度区窄并易出现热裂纹的材料；
焊合金钢时，为避免严重偏析不用阶形（无间隙）缓冷电流脉冲
*If——附加电流；
Th——缓冷温度
3、多脉冲

tg保证电极冷却
Tm＞Tr
电流幅值也可变化平压力或阶形压力
要求电极冷却好、寿命长时；
可缓慢加热、缓慢冷却；
厚度大，用小电流获大核心；
可用小功率焊较厚的工件

4、热处理

If=50%-60%IW
tg大，保证冷却至马氏体淬火组织以下
Tm＞Tr
Tm＜T1＜T2
Tmin＜Tm
淬火硬化钢避免淬火脆性
组织并将接头塑性改善，不降低接头性能；
避免淬火裂纹
*Tm——马氏体转变温度；
T1——回火温度；
T2——重结晶温度
5、复杂工艺

Iy=40%IW
It=70%IW
Ty=TS
Tm＞Tr
Th≥TS
Tm＜T1＜T2
Tmin＜Tm
平压力或复杂压力循环
大厚度高强度合金结构钢；
质量要求很高

例如，δ=2mm+2mm，在表中给出电极直径范围de=5-11mm。假定初选de=9mm，则为图中A点。如果材料宜用硬规范，则交Y（硬）曲线于B点，得通电时间tW=6-7周（C点），水平向左至D点，得焊接电流IW、=18KA（E点），下行交压力曲线于F点，平行至G 点得电极压力FW=8000N。整个过程是：。
图中由A点下行交板厚线δ=2（Y线）于H，向左行至I，得焊点抗剪强度PI=20000N。如果选用软规范（R曲线）或中等规范（Z曲线），其方法一样。
6.2.6.2近似资料换算法
有时一种材料某一厚度的焊接工艺参数已知，欲初选材料相同或相近，但厚度不同的工艺参数时，可用下式进行换算：

式中d0、I0、t0、F0——已知某一厚度点焊时的电极直径、焊接电流、焊接时间和电极力；
dx、Ix、tx、Fx——材料相同或相似，厚度不同时待选的工艺参数，
dx按 下式求出

6.2.6.3查表法
直接从焊接工艺手册或技术文献所提供的工艺参数表中查出材料和厚度均相同的工艺参数，作为初选参数。
任何方法初选的工艺参数都应经现场工艺试验进行检验，达不到技术要求的必须进行调整和修正。例如，按初选参数试焊发现熔核直径过小，强度不足，可以在此基础上逐渐加大焊接电流而其它工艺参数暂时不变，进行试焊，直到获得应有的熔核尺寸为止，这时的焊接电流可作为在这种条件下生产用的焊接电流的下限。继续加大焊接电流试验，直至熔核发生崩溃飞溅为止，这时的焊接就能获得没有飞溅的电流临界值。用稍低于这个临界值的电流焊接，就能获得没有飞溅的最大熔核直径，可作为这种条件下生产用的焊接电流的上限。同理，也可以其它工艺参数不变，只改变电极力进行试验。也能获得刚好不发生飞溅而熔核尺寸最大的电极力的最佳值 。
6.3点焊时电流的分流
焊接时不能过焊接区而流经焊件其它部分的电流为分流。同一焊件上已焊的焊点对正在焊的焊点就能构成分流；焊接区外焊件间的接触点也能引起分流，见图7。
不希望产生分流现象。因为，分流使焊接区的有效电流减小，析热不足而使熔核尺寸减少，导致焊点强度下降；分流电流在电极-焊件接触面一侧集中过密，将因局部过热造成飞溅、烧伤焊件或电极、熔核偏斜等；由于形成分流的偶然因素很多，使得焊接电流不稳定，从而焊接质量也不稳定。
影响分流的因素很多，零件材料、结构、点距、表面和装配质量等都能影响分流的大小。实质上分流的大小是取决于焊接区的总电阻与分路阻抗之比，分路阻抗越小，则分流就越大，
减小分流的常用措施有：
6.3.1选择合适的点距：为了减小分流，通常按焊件材料的电阻率和厚度规定点距的最小值。材料的电阻率越小，板厚越大，焊件层数越多，则分流越大，所允许的最小点距也应增大。
6.3.2焊前清理焊件表面：表面上存在有氧化膜、油垢等脏物时，焊接区总电阻增大，使分流增大。
6.3.3提高装配质量：待焊处装配间隙大，其电阻增加，使分流增大。因此，结构刚性较大或多层板进行组装时，应提高装配质量，尽量减小装配间隙。
6.3.4适当增大焊接电流，以补偿分流的影响：由于结构设计需要或其它原因，分流不可避免时。为了保证熔核具有足够几何尺寸，应加大焊接电流。以补偿分流的损失。例如，焊接不锈钢与高温合金连续点焊时，采用比正常点焊的焊接电流高40%-60%。
6.3.5其它特殊措施：分流对单面双点焊影响较大，见图7 b。对于厚度相等的焊件，因分路阻抗小于焊接区的总电阻，故分流大于焊接区通过