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1、焊接技術手冊,SPOT點焊基礎篇,Spot 熔接原理與方法,電阻熔接,對接電阻熔接,搭接電阻熔接,縫焊(seam welding),凸焊(projection welding),點焊(spot welding),壓衝焊(upset welding),閃光焊(flash welding),對縫焊(butt seam welding),一.Spot 熔接原理,下部電極,溶著徑,加壓,上部電極,溶接物,溶接變壓器,電阻溶接之原理,Q:發熱量or熱能見度(cal)I:電流(Amp)R:電氣電阻()t:通電時間(sec),空壓式spot熔接機構造之關係,依下圖所示,包括加壓系統(氣缸主體,空氣配管)及通
2、電系統(SCR矽控整流器,電磁接觸器,熔接變壓器,二次回路,電極及制御裝置)所組成,電極擠壓時間。腳踏開關啟動到通電前的時間,電極打開的間隔以mm計算+5SU時間,2模式A or B氣缸動作,3模式A&B氣缸同動,開放時間連續點焊作業使用,氣缸放開到次點再加壓,氣壓電磁閥選擇,溶接物之位置與電流之關係,(b)圖所示電極電流為短路電流降2030%,0,6,5,8,7,200,100,400,300,500,600,插入焊臂之長度 L(mm),溶接電流(KA),磁性材料插入長度與電流之關係,(A)電流行走方向,(B)電流行走方向,(C)電流行走方向,絕緣物,溶接時分流,B,A,分流,分流,異常分流
3、,工作碰到機台造成電流分流異常,分 流 說 明:點焊位置要一致,否則易造成分流,電極,突起,多點式溶接原理,(a),(c),(b),特殊電極及電極本體應用例主要工件非標準形狀時,使用特殊銅極配合工件點焊,特殊電極及電極本體應用例,特殊電極及電極本體應用例,製品之板厚材質查核,SPOT焊接條件設定順序,決定板厚之基準,電極先端徑之決定,通電時間之設定,加 壓 力之 設 定,條件調整,試 驗 片之 焊 接,焊接電流之設定,品質確認,製品焊接,條件調整,品質確認,OK,設定終了,全破壞半破壞目 視,橇棒試驗目 視,依焊接品質標準,SPOT焊接條件標準參照,(注)凡相同一件點焊作業從開始到最終,均必須
4、隨時確認其焊接之品質及焊 接之條件務必相同,製品之板厚材,質之調查,1.每部點焊機所施焊部位之板厚度、材質及其板之組合調查2.一部點焊機且採二種點焊條件切替時,個別條件之調查必要(若多數之板厚組合時,其條件之選擇可參照要領順序判別之)3.調查項目(1)軟鋼板或高張力鋼板等材質之區別(2)鍍鋅鋼板之單面鍍鋅或雙面鍍鋅之區別(3)各板厚之重疊順序及採用銅板平面電極側之區別,基準板厚之決定,各板厚度之組合,並依spot點焊條件標準參照所決板厚度之施焊條件,實施例:板厚度組合之調查決定基準板厚,電極先端徑之設定,(1)電極先端徑之決定,依核對基準板厚度之適正參照軟鋼spot點焊之電極基準規定決定之同一
5、部點焊機且有雙條件板厚組合時,其基準板厚度比較厚之板厚度為點焊條件來決定電極先端徑為準(2)決定電極先端徑之後,務必施行電極之研磨 注意事項:(a)上下兩電極之先端面,必須完全密合平整(b)上下電極先端面之中心,必須對準,不得偏心,加壓力之設定,(1)依基準板厚度參照spot溶接條件標準之適正加壓力之設定(2)同一部點焊機,且有雙條件板厚組合時,依基準板厚度比較厚之 板厚度作為加壓力基準來調整所需要之加壓力設定之(3)請依下列計算公式推算壓縮空氣之壓力,由減壓並調整可設定需要之加壓力,(注)點焊機呼稱定格加壓力,通常以空氣壓力5kg/cm 時之加壓力表示,槍1,槍2,A條件,B條件,實施例:電
6、極先端徑決定加壓力設定,基準板厚 1.6,基準板厚 0.8,基準板厚 1.2,6.5mm,6.0mm,電極先端徑,加壓力,槍3,A條件,B條件,基準板厚 0.7,基準板厚 0.8,基準板厚 1.2,6.0mm,基準板厚 0.8,350kg,270kg,270kg,加壓空氣壓力計算例(槍2之場合)使用點焊機 大電SL-AJ30 定格加壓力:450kg 必要之空氣壓力 270kg,實施例計算,注意事項:定置式點焊機,其加壓主頭含有其本身之重量,應考慮計算值之差,較大型點焊機亦可能使用壓力較低,必須注意,通常點焊機之設備都附有設定加壓力之參照表,如果沒有參照表,則每部不同機型以加壓力測定計一一施行測
7、定妥後,再列表貼附點焊機身上,以便實用之。,通電時間之設定,(1)確定基準板厚後,按設定電極先端徑,加壓之條件下,spot點 焊條件標準來設定通電時間(2)同一條件,但有複數之板厚所組合時,由各板厚組合中以通電時間最長者為設定條件,但經品質確認後,必要時再增減電流值,可從spot點焊條件標準範圍內適當的調整之(3)同一焊機,且有複數條件之時,其各別設定之(4)鍍鋅鋼板之通電時間比較軟鋼板增加約20%,實施例,通電時間,槍1,槍2,A條件,B條件,基準板厚 1.6,基準板厚 0.8,基準板厚 1.2,6.5mm 350kg,6.0mm 270kg,槍3,A條件,B條件,基準板厚 0.7,基準板厚
8、 0.8,基準板厚 1.2,6.0mm270kg,基準板厚 0.8,20,16,13+3,16,(注)軟鋼板之般標準通電時間=基準板厚x10倍(參考用),A B共通條件,增加SPC之20%,溶接電流之設定,(1)依基準板厚,先決定電極先端徑、加壓力、通電時間後,適合之溶接電流參照spot溶接條件標準設定之(2)同一條件,但有複數之板厚所組合時,依各組合相對之溶接電流比較,而設定適當之電流(3)同一台焊機,有複數條件時,亦須各別設定條件之(4)鍍鋅鋼板之溶接電流,根據其材質之組合,依下表之補正率計算之,實施例,溶接電流,槍1,槍2,A條件,B條件,基準板厚 1.6,基準板厚 0.8,基準板厚 1
9、.2,6.5mm 350kg,6.0mm 270kg,槍3,A條件,B條件,基準板厚 0.7,基準板厚 0.8,基準板厚 1.2,6.0mm270kg,基準板厚 0.8,11.000A,9.400A,9.700A,16,(注)測定電流計必須定 期檢查或校正,SPC單面鍍鋅,16,SPC雙面鍍鋅,9.700A,電流計,溶接電流設定例,(1)依基準板厚再決定軟鋼板電流之條件,參照 spot溶接條標準求得 決定條件 電極先端徑 6mm 加壓力 270kg 通電時間 16 A條件 要求電流 基準板厚(0.8t)8.800A(0.7t)8.900A,AB共通條件,100A以下4捨5入,(2)鍍鋅鋼板之需
10、要電流計算方式,溶接電流範圍之設定電流比較,9.0,9.5,最適當之電流範圍內,以電流較高之值夜為佳,若選擇電流值較低者,以無發生火花為原則(上表例時9.3009.400A),但無論如何選擇電流值時,以避免點焊時發生溶渣之火花,溶接品質之確認,1.點焊試驗片之確認(1)試驗片點焊後之品質確認容着徑:必須與工件(鐵台)之溶接品質標準同-橇扭試驗外觀:必須與工件(鐵台)之溶接品質標準同目視確認溶渣發生:原則上完全沒有目視確認,(2)試片板之組合必須與工件相同,若有鍍鋅板或厚板等,務必以最高電流條件進行,(3)確認使用電流範圍電流範圍較小(300A以下)時,其溶接條件須隨時修正(一般之通電時間長,加
11、壓力高時,其溶接條件須隨時 修正)同一台點焊機有複數條件時,因電極先端徑.加壓力亦相 同,故焊接電流應隨時確認或變更,2.工作之溶接品質確認,(1)設定後之溶接條件下,其工件之品質確認溶着徑:依汽車本體之溶接品質標準確認之半破壞試驗:溶着徑之有或無(徑之推定)全破壞試驗:溶着徑,各種條件之母材組合有所不同,(注1)鍍鋅鋼板,高張力鋼板其溶接電流之裕度,此一般軟鋼板較為狹小,應細心注意(注2)工件之溶接部位有無不平整,不必加以確認(注3)2塊板或3塊板重疊點焊,偶而3塊板者.ok.2塊板者NG.之發生(特別注意較薄之度鋅板)外觀:相當於汽車本體溶接品質標準目視確認溶渣發生:原則上完全沒有目視確認
12、,(2)品質不良時,不合格點之調查及對策或溶接條件之調整(溶接品質確認反覆調整至品質合格為止),工作之容許界限,1.間隙原則上為02.容許界限超出者,先將部品接合面修正,接頭形狀,(3)品質之良否,必須作成點焊條件表之記錄或定時間之點焊破壞試驗記錄表包括四大條件(電極先端徑.加壓力.通電時間.電流)溶接部品名.板厚.材質.重疊順序或銅板之使用,二.Spot 熔接方法,將兩塊板料重疊,上下電極嘴加壓力,以大電流短時間通電,使上下接合面產生阻抗發熱而熔融,經電極之壓力,促使熔融部位接合之方式,氣壓式汽缸,依壓縮空氣之方向切換驅動,使電極上下而進行 加壓力.其定格加壓力以空氣壓為5.0kg/cm 為
13、準,依所需加壓力調整之,4-1.加壓系統,3.浮凸焊接 浮凸焊接由單點spot演變,使其熔接物凸起部份,經電流集中,使阻抗發熱而熔融,經被電極加壓之後而接合之方式,減壓閥供給汽缸一定之空氣壓力,以減壓閥之手把旋鈕任意調整,其以減壓閥二次側空氣壓力(壓力表指示)作為電極加壓力之決定壓力計所表示之壓力為減壓閥調整後之實際使用空氣壓力(spot 焊機之定格加壓力均以空氣壓為5.0kg/cm),4-2.空氣配管,包括空氣過濾器.減壓閥.壓力計.給油器.電磁閥及排氣閥(速度控制)均含有其特定之功能空氣過濾器將壓縮空氣中之水份.污塵清除.以保護減壓閥以下各件之效能,給油器此給油器係供給汽缸,電磁閥之潤滑目
14、的.利用噴霧狀之空氣流通方向.促使給油器內之油份吸取混合含油份之空氣,提供潤滑電磁閥經通電時,使電磁閥之磁力,開放而動作.來切換壓縮空氣之流通方向,促使氣缸上下驅動而進行加壓排氣閥(即速度控制閥)調節電磁閥之空氣量排氣外,同時調整電極之上下驅動之速度,4-3.通電系統,以進行通電之開關,分有SCR及電磁接觸器兩種.隨時進行溶接變壓器之一次側入力或切SCRSCR採用無接點開關,可避免接點之消耗更換之煩.同時制御裝置之通電電流之相位控制,可進行連續性之電流調整電磁接觸器只供溶接變壓器一次之開閉,無法直接調整電流.必須另設有電流調整之裝置,通常是以分敘式切換開關來進行電流調整,溶接變壓器溶接變壓器之
15、目的為促使降低二次側之焊接電壓,供給焊接用之大電流,其二次線圈均採用板條狀之線圈,同時設有以水冷方式進行變壓器之冷卻二次回路由變壓器至電極間之電流傳導功能,因上部之電極必須上下驅動,因此其導體回路採可撓性方式電極上下電極棒之端部均以錐狀(Taper)接合電極.由於電極與支持電極棒為共通電,因此以水冷卻電極內部可減低發熱,4-4.制御裝置,時間控制時間控制包括加壓時.通電時間.保持時間開放時間四種時間要素,作業操作切換開關分為一回.返覆.電極降下三種由操作選擇:一回 操作設定:腳踏開關壓下時,一次動作完成(加壓開放)返覆 操作設定:腳踏開關壓下後,即連續返覆動作(加壓開放加壓開放)電極降下 操作
16、設定:腳踏開關壓下後,電極即下降(沒有通電)離開腳踏開關時,電極上昇,此乃應用於調整上下電極之間隙.,電流調整 電磁接觸器方式,其電流之調整以手把分段方式切換調整電流.SCR方式即無接點之點弧相位,可連續調整電流,即以無段旋鈕調整之,電極加壓力(Electrode Force)電極加壓力乃電阻熔接之自律作用之根源,與電流時間有密切關係,亦即,熔接電流變大時,加壓力也應隨之增大,否則無法壓下焊塊,而產生濺飛過大凹陷.氣泡等缺陷,熔接電流變小時,加壓力也應隨之減小,否則發熱少,產生所謂冷焊(Cold Weld,熔着不足),5.Spot焊接條件之三大因素,熔接條件中,以熔接電流、通電時間、電極加壓力
17、三項特稱為點焊熔接條件之三大因素,系為最基本因素 電阻熔接乃利用存在於熔接部之被熔接物固有電阻.被熔接物間接觸電阻.被熔接物與電極間接觸電阻等之電阻發熱與被熔接物本身及電極之散熱間之差,使熔接部溫度上升,於適當壓力之下進行壓接,點焊接之A、B、C條件,Spot 點焊以加壓力.熔接電流.通電時間三大條件,為使阻抗發熱而達到熔接融壓的目的.因此必須選擇適當之焊接條件是必要的 例如”電流大而時間短”之場合,與”電流小而時間長”之場合,亦能得到相同之焊接結果,因此,必須運用實際作業之種種因素,來選定最良好之焊接條件,6.Spot熔接之制御方式(普及型),一般方式,Spot焊機之定格加壓力所表示壓縮空氣
18、之壓力焊件所需之加壓力,可參照技術資料之加壓力條件,並加以換算來調整供氣壓力熔接電流變大時,加壓力也應隨之加大,否則無法壓下焊塊,而產生飛濺,Up-Slop(電流緩昇)付,控制系統若設有電流緩昇(Up-Slop)之功能,主要為促使焊接之效果,同時亦可防止飛濺之現象,二次通電控制,較為特殊之焊材,如鍍鋅板或生鏽.油污.油漆之類焊材,其採用二次通電效果甚佳通電時間及電流大小成反比,亦電流大時間短,電流小時間長,可參照焊接A.B.C條件施行,焊接之品質管理,由於點焊被廣泛利用於多量生產製品之熔接法,但目前為止,還沒有可檢驗產品焊接品質之確實試驗方法.在製品規劃至出廠間之各階段應加以充分把握有關品質之因素,而施予管理.亦即應將重點置於所謂工程中操作品質之活動 點焊品質之因素如圖所示,其點焊作業條件除三大焊接條件(焊接電流.通電時間.電極加壓力)外,電極尖端.打點位置等等,對品質影響特大,因此製造工程中之作業管理成為焊接品質保證之基盤,
