焊接目视检测论文

精密电阻点焊基础知识50问答（通俗篇） 深圳市韦伯特光电设备有限公司 01. 什么叫电阻焊？ 焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热和大量塑性变形能量，使两个分离表面得到一稳定固态接头。这种金属连接方法叫电阻焊。电阻焊按接头型式及工艺方法可分为：电阻点焊，电阻缝焊，电阻对焊。02. 什么叫精密电阻点焊？在两对头电极之间放置两焊件并对电极施加压力，之后以电源对（电极①-工件①-工件②-电极②）回路通电，如此在电极压住之处两焊件间形成连接焊点，这种焊接方法叫电阻点焊。对精密微小零件的电阻点焊我们称之为精密电阻点焊。精密电阻点焊机最适合用于小型的、性能要求高的电子零件，以及精密机械工业中的小型零件的组装。03. 电阻点焊的原理是什么？ 电阻点焊原理是一种在两对头电极之间的工件上的施加压力和导通的大电流，进而两电极之间总电阻R（R1+R2+R3+R4+R5）产生热量，特别在工件接触部产生更多的热量，并在工件接触部形成熔核，此熔核在断电后并保持压力情况下固化形成焊点，最终把两工件连接起来。如下图所示。R :两电极之间总电阻R1:电极①工件①之间接触电阻R2:工件①自身电阻R3:工件①工件②之间接触电阻R4:工件②自身电阻R5:工件②电极②之间接触电阻04. 电阻点焊有几大关键要素？ 决定电阻点焊品质有五个关键要素：①焊接通电电流，②焊接通电时间，③焊接施加压力，④电极材料类型，⑤电极端头形状及表面状态。05. 什么是接触电阻及其作用？ 电阻点焊中的总接触电阻=电极①工件①之间接触电阻+工件①工件②之间接触电阻+工件②电极②之间接触电阻。 工件接触部热量和接触电阻成正比。也就是在其它条件不变情况下，接触电阻增大一倍工件接触部热量会随之增大一倍。它是工件接触部热量内在条件。06. 电阻点焊中通电电流起什么作用？ 工件接触部热量和通电电流的平方成正比。通电电流增大一倍工件接触部热量会随之增大四倍。07. 电阻点焊中通电时间起什么作用？ 工件接触部热量和通电时间成正比。通电时间增大一倍工件接触部热量会随之增大一倍。08. 电阻点焊中施加压力起什么作用？ 焊接施加压力主要与接触电阻和熔核固化形成焊点有关联。增大焊接施加压力导致接触电阻变小进而接触部热量随之减少不利于熔核形成；增大焊接施加压力使一定尺寸的熔核固化形成焊点缺陷少质量好。反之则结论亦反之。09. 电阻点焊中电极材料类型起什么作用？ 随着被焊工件的材料类型不同，其焊接时要选与之相适应的电极材料类型相配，才能达到最佳焊接质量。 选定原则：一般被焊工件的材料电阻率越小，其导电性导热性越好，应选用电阻率越大材料作电极。反之则结论亦反之。10. 常用电极材料有那些及其适用范围？ 常用电极材料有：纯铜金属，纯钨金属，纯钼金属，铝铜合金，铬铜合金，铍铜合金，钨铜合金，钼铜合金等。 适用举例：低碳钢工件--选用电极（铬铜合金），不锈钢工件--选用电极（铬铜合金），纯铜工件--选用电极（纯钨金属，纯钼金属，钨铜合金，钼铜合金），黄铜工件--选用电极（铬铜合金），纯银工件--选用电极（钨铜合金），纯镍工件--选用电极（铝铜合金，铬铜合金），纯铝工件--选用电极（纯钨金属，纯钼金属，铬铜合金）。11. 电阻点焊中电极起什么作用？ 电极起四个基本作用：①对工件导通焊接电流，②对工件施加焊接压力，③保证焊接点处的散热冷却，④保证焊接点处电流密度。12. 常用电极形状有那些及其适用范围？ 电极端面形状与工件焊接点处的电流密度高度相关，应尽可能使其保持形状不易变形并具有耐磨性。另外电极端面形状也影响焊接过程产热及冷却，进而也影响焊核的形成。常用电极形状有：①圆柱体型，②圆台体型，③半球体型，④长方体型，⑤方台体型。13. 什么是嵌入式电极及其特性？ 在焊一些高导电性导热性材料（纯铜，纯银等）时采用嵌入式电极，即把钨或钼大部分嵌入铬铜之内，仅露出一点焊头，则可以借助铜体提高回路电流的稳定输出同时又能提高散热效果，还利于降低成本。14. 什么是自动找平式电极及其特性？ 在进行多点凸焊或者尺寸较大的凸环形焊时，其中一个电极带有球形铰接，这样两电极平面可在加压时自动平行，从而工件压力均衡，焊接均匀性一致性好。此结构电极称之为自动找平式电极。15. 什么是软体式电极及其特性？ 在进行脆弱结构工件焊接时，其中一个电极是由薄导电铜带包裹软性垫制成，这样软体式电极压脆弱结构工件在获得足够的焊接压力情况下不会破坏工件，同时导电均匀性一致性好。此结构电极称之为软体式电极。16. 精密电阻点焊机的基本构成是什么？ 通常现代精密电阻点焊机都是模块化设计的，它的基本模块包括：①机械模块（主要是加压机头，机体架，电极等），②电源电器模块（主要是焊接电源，焊接变压器，时序动作控制器等），③辅助部件（主要是工作台，脚踏启动开关，连接电缆，定位夹具等）。17. 精密电阻点焊机电源有几种基本类型？ 通常现代精密电阻点焊机电源有四种类型：①精密交流式电源（如AP5K，AC5K等），②精密电容储能式电源（如SP125，DP250等），③精密逆变直流式电源（如HF25KA,HF50KA等），④精密晶体管直流式电源。18. 什么是精密交流式点焊机及其特点？ 把工频交流市电通过可控硅作开关以导通角精确可调方式控制焊接变压器，向工件以给定周波数输出低压大电流并在施加一定焊接压力下实现点焊，以此原理工作的点焊机为精密交流式点焊机。如下图所示。 精密交流式点焊机特点：①原理简单、可靠性高，②使用普及、方便，③价格便宜，④瞬间输入功率大，电网负荷重，⑤适合要求不高的普通材料焊接（低碳钢、不锈钢、黄铜、磷铜等）。19. 什么是精密电容储能式点焊机及其特点？ 把工频交流市电整流精密定量存储于电容器内，电容器内的电能通过可控硅做开关向焊接变压器初级释放，则焊接变压器次级向工件以低压大电流方式输出电容器内存储的固定能量并在施加一定焊接压力下实现点焊，以此原理工作的点焊机为精密电容储能式点焊机。如下图所示。精密电容储能式点焊机特点：①原理较复杂，②输出能量精确、节省电力，③价格较适中，④需较大焊接压力、否则容易飞溅，⑤特别适合高导电率材料焊接（铜、银、铝、金等），当然也适合普通材料焊接（低碳钢、不锈钢、黄铜、磷铜等）。20. 什么是精密逆变直流式点焊机及其特点？把工频交流市电通过整流电路变为直流电，此直流电再通过带有电流或电压反馈控制功能的电路去控制逆变桥转变为高频交流电向焊接变压器初级释放，则在焊接变压器次级由整流器整流后向工件以直流低压大电流方式输出，同时在施加一定焊接压力下实现点焊，以此原理工作的点焊机为精密逆变直流式点焊机。如下图所示。精密逆变直流式点焊机特点：①原理复杂，②闭环（电流、电压、功率）反馈控制、输出能量精确，③价格贵，④需较小焊接压力、不易飞溅，⑤焊接性优良、适合各种材料焊接（低碳钢、不锈钢、黄铜、磷铜、铜、银、铝、金等）。21. 什么是精密晶体管直流式点焊机及其特点？把工频交流市电先由输入变压器变成低压交流电，通过带平波电容器的整流电路变为直流电，此直流电再通过带有电流或电压反馈控制功能的电路去控制晶体管组向工件以直流低压大电流方式输出，同时在施加一定焊接压力下实现点焊，以此原理工作的点焊机为精密晶体管直流式点焊机。如下图所示。 精密晶体管直流式点焊机特点：①原理复杂、不宜制成太大功率，②闭环（电流、电压、功率）反馈控制、输出能量精确，③价格贵，④需较小焊接压力、不易飞溅，⑤焊接性优良、适合各种材料的微小工件焊接（低碳钢、不锈钢、黄铜、磷铜、铜、银、铝、金等）。22. 什么是点焊机额定输出功率？一般地点焊机在点焊时是断续输出功率的，在说明书规定冷却条件下以额定占载率工作的点焊机能够输出功率的最大值为点焊机额定输出功率。23. 什么是点焊机最大输出功率？在标准点焊机输出测试回路工作的点焊机能够输出功率的最大值为点焊机最大输出功率。24. 什么是点焊机空载电压？在点焊机输出回路开路时焊机能够输出电压的最大值为点焊机空载电压。25. 什么是点焊机占载率？点焊机实际通电焊接时间周期之和与总的工作时间周期的比值为点焊机占载率。26. 什么是点焊机短路电流？在标准点焊机输出测试回路处于短路状态下工作的点焊机能够输出电流的最大值为点焊机短路电流。27. 什么是点焊机实际焊接电流？点焊机焊接工件时的电流实际测试值为点焊机实际焊接电流。28. 什么是多段焊接电流及其作用？有些多功能点焊机在一个点焊循环程序可输出多段电流。一般地第一段电流称之为预热电流（主要用于焊镀层金属时可去除部分镀层使接触导电性一致），第二段电流称之为主焊接电流（主要用于工件本身焊接），第三段电流称之为后热电流或回火电流（主要用于焊淬硬性金属时的后热回火免于其脆性）。29. 精密电阻点焊机机头有几种基本类型？ 精密电阻点焊机机头按动力方式分：①人工脚踏动力式机头，②气缸驱动式机头，③电动伺服驱动式机头，④人工手动钳式机头。如下图所示。精密电阻点焊机机头组成结构方式分：①固定单点式机头，②固定双点式机头，③组合模块单点式机头，④组合模块双点式机头。 此外部分点焊机机头还配装辅助行程模块或辅助压力模块。30. 什么是精密电阻点焊机焊接行程？ 精密电阻点焊机机头中主模块的可移动电极的移动距离是精密电阻点焊机焊接行程。一般可移动电极到工件的距离要小于精密电阻点焊机的最大焊接行程。31. 什么是精密电阻点焊机辅助行程？精密电阻点焊机机头中辅助行程模块的可移动滑台（主模块安装在此滑台上）的移动距离是精密电阻点焊机辅助行程。一般地精密电阻点焊机辅助行程主用于方便避开障碍。32. 什么是精密电阻点焊机喉深？精密电阻点焊机机头中主模块的可移动电极到机头支架体的距离是精密电阻点焊机喉深。一般地焊机喉深对工件上焊点到工件边缘的最大距离有限制。33. 什么是实际精密电阻点焊接压力？点焊机焊接工件时电极施加焊接压力的实际测试值为精密电阻点焊接压力。34. 什么是压力追随性及其作用？点焊机焊接工件时，工件通电产热过程中焊接是动态的，电极会发生位移以追随响应此动态过程来确保电极施加焊接压力的稳定性，这就是精密电阻点焊接压力追随性。精密电阻点焊接压力追随性好，则不易产生飞溅，焊核形成好。35. 什么是点焊循环程序及其含义？一般地标准的点焊循环程序是点焊机一次点焊时序过程的描述，它是由四个连续时间过程组成：①电极预压时间，②通电焊接时间，③冷却保压时间，④电极休止时间。电极预压时间是：从焊接电极移动开始并夹紧工件在通电焊接之前的时间。通电焊接时间是：工件通电加热所需时间。冷却保压时间是：工件通电结束到电极释放并松开工件的时间。电极休止时间是：电极释放开始到下次启动的时间。36. 电流监控仪作用是什么？ 由于焊接电流是在很短的时间内(1ms-500ms)流过的很大电流（100A-50KA左右）而且其电流波形各异，因此根本无法用普通的指针式或数字式电流表来测量。因此需专业大电流监控仪（WBT-112A）进行测量，并可以对电流超限进行判断报警，同时可对各焊点的电流数据自动记录方便质量管理。37. 压力检测仪作用是什么？ 电阻点焊机的电极施加压力都可调节，但压力大小数值绝大多数都无显示，因此需专业大大范围压力检测仪(Smart Indicator 9000)进行测量，以便调校准确的电极压力。38. 精密电阻点焊焊接规范的概念是什么？ 电阻点焊焊接规范是根据工件的焊接工艺要求制定焊接参数（焊接电流、焊接时间，焊接压力）组合策略概念。 强焊接规范：大焊接压力、大焊接电流、短焊接时间组合。 中焊接规范：中焊接压力、中焊接电流、中焊接时间组合。 弱焊接规范：小焊接压力、小焊接电流、长焊接时间组合。39. 精密电阻点焊的品质保证方法有那些？ 电阻点焊的品质检验方法：①目视检验（人工肉眼经验检查、焊核显微金相检查），②破坏性检验（人工简单撕裂经验检查、用拉伸仪进行焊核拉伸强度检查）。品质保证手段：①压力检测（用压力检测仪定期检查焊接压力，监控焊接机头工作状况，确保焊接压力稳定），②电流监测（实时进行焊接电流监测，确保可能不良品立即被发现），③电极研磨（定期检查电极形状及表面状态，若变形或磨损超限，及时修磨或更换），④电极过热（定期检查电极冷却情况，防止电极过热缩短寿命），⑤工件精度及表面状态（定期检查工件，确保工件厚度、镀层、成分一致及表面清洁）。40. 什么是凸焊？ 在两被焊工件板材较厚或厚度不同时，可在其中一工件板冲压凸起（通常在较厚的板材上冲凸点），以此凸起接触另外一个工件，而焊核形成就在此凸起处。这样焊接压力和焊接电流集中，便于提高焊接质量。这种电阻焊工艺称之为电阻凸焊。 有时有些工件要在小的范围分布多个焊点，此时为提高效率和质量，也可采用冲凸点进行一次焊接。而有些工件对焊接有密封要求，则采用冲环形凸线进行一次焊接。41. 什么是电阻缝焊？ 将两工件装配成搭接形式并置于两滚轮电极间，滚轮加压并转动，连续或断续送电，由此在滚轮滚过的路径形成一条连续焊缝，该方法叫电阻缝焊。 电阻缝焊是电阻焊的一重要方法，主要应用于：金属接带、密封容器接缝等。42. 精密电阻点焊的传电型式有哪些？精密电阻点焊主要有两种传电型式：①双面传电型式（两电极相对在工件两侧夹住工件，一般每次焊接一点），②单面传电型式（两电极平行在工件一侧把工件压在通常是导电良好的支撑台上，一般每次焊接两点。有时用其中一端部为平的电极仅起传电作用实际也只焊接一点）。如下图所示。 43. 精密电阻点焊中为什么有分流？ 精密电阻点焊中有部分电流不经过正在进行的焊接点处的焊核流过，此部分电流不能产生有效的焊接热，我们把这种现象叫分流。一般地，邻近已经焊好的焊点、有些工件本身、或工装夹具都是产生分流的主要因素。44. 什么是极性效应？ 使用直流点焊机焊接两种不同材料的工件（铜合金和不锈钢）或焊接有些单面传电型式的工件（电池组合）时，改变焊接电流的极性，则被焊接物的焊接强度会有显著的不同。另外，电流极性的改变对电极和被焊接物之间的粘附程度也有相当大的影响。这种焊接现象称之为极性效应。 使用交流点焊机焊接时，由于电流双向流动，两个电极的发热量及损耗程度相同，不存在极性效应。45. 工件定位夹具为什么要绝缘？ 在用精密电阻点焊机焊接工件时，有时要用夹具来定位工件以便精确焊接，此夹具最好和工件之间绝缘以防止不必要的分流。46. 什么是精密电阻点焊热平衡？用精密电阻点焊机焊接工件时，在电极、工件之间是一个产热和散热动态过程。精密电阻点焊热平衡是指对工件通电施以均等的热量，通过调整焊点工艺设计、电极材料或电极形状结构来使焊接点（焊核）的温度为最高。 获得热平衡的常用方法: ①对于导电率良好的工件材料要使用导电率不好的电极。导电率不好的工件材料则要使用导电率良好的电极。②工件的板厚相差较大的场合，可在厚板侧用顶端直径小的电极而薄板侧用顶端直径大的电极，使热量集中于焊核。③在焊接热不对称工件时，凸点焊接方法被经常使用。47. 金属材料的点焊焊接性是什么？金属材料的点焊焊接性是用来相对衡量金属材料在一定点焊工艺条件下实现优质点焊连接接头难易程度的尺度。判断金属材料的点焊焊接性的主要标志：①金属材料的导电性和导热性（高导电导热的金属材料的焊接性较差），②金属材料的高温塑性及塑性温度范围（高温塑性差、塑性温度范围窄的金属材料的焊接性较差），③金属材料对热循环的敏感性（点焊热循环易淬火变脆的金属材料的焊接性较差），④熔点及硬度（熔点高及硬度大的金属材料的焊接性较差）。48. 如何电阻点焊高导电（热）材料？ 在电阻点焊铜、铝、金、银等高导电（热）性材料时，选用钨、钼、钨铜合金、钼铜合金、铜铝合金作为电极（一般采用镶嵌式电极）。至于焊接电源，通常使用电容储能式电源或大功率逆变式焊接电源以短时间内大电流通电（热量累积快散热少）来实现焊接。但有时也使用交流式电源以长时间内大电流通电（热量累积慢散热多）来实现焊接。49. 如何电阻点焊低导电（热）材料？ 在电阻点焊低碳钢、镍、不锈钢等低导电（热）性材料时，选用铬铜合金、铜铝合金作为电极。至于焊接电源，对焊点要求不高一般选用交流式电源。对焊点要求较高一般选用电容储能式电源。对焊点要求高一般选用大功率逆变式焊接电源。50. 如何电阻点焊异种材料？在电阻点焊低碳钢≈铜、镍≈铜、镍≈铝、不锈钢≈铜等异种材料时，选用电极的原则是：低碳钢、镍、不锈钢侧面用铬铜合金、铜铝合金作为电极，而铜、铝侧面用钨、钼、钨铜合金、钼铜合金、铜铝合金作为电极。至于焊接电源，对焊点要求不高一般选用电容储能式电源。对焊点要求高一般选用大功率逆变式焊接电源。

回流炉设备方面的因素及其对加工高质量无铅产品能力的影响针对无铅回流焊接工艺：电子工业正在向无铅组装转变。这一努力是由环保方面的考虑，政府的立法以及无铅电子封装的市场利益所驱动的。在无铅组装的执行中虽然需要做出许多的决定，但本文将只讨论回流炉设备方面的因素及其对加工高质量无铅产品能力的影响。焊膏 一家公司实施无铅的第一个步骤就是选择焊膏。虽然目前有许多可用的类型，但最大的障碍仍是为当前使用的铅材料找到一个平滑转换的替代物。而面对焊膏和回流炉的最具戏剧性的问题就是更高的熔点，这就使得铅材料的平滑转换的替代物很难被找到。到目前为止，最流行的无铅焊膏配方包括了锡，银，铋和锌。无铅焊膏的选择也成为了许多技术论文和广泛研究的主题。这一研究提出最可行的焊膏应该具有217℃到220℃的熔点。这一温度范围相对传统铅锡共晶焊膏的183℃熔点，呈现出了一个大的增加。由于器件的温度问题，最大峰值温度和最大加热/冷却斜率更收紧了回流焊接的工艺窗口。温度曲线 由于焊膏规范更严格的限制以及关系到在更高的过程温度下器件的损坏，为了利用无铅焊料，我们必须注意到不同的温度曲线和设备的设置。两种常见的温度曲线类型被使用在回流焊接工艺中，并且很具代表性地被称为浸润（the soak profile）和“帐篷”型（the tent profile）温度曲线（图1）。浸润温度曲线是这样一种工艺，它使得装配组件在正好低于焊料液化点以下的温度上停留一段时间，以获得一个一致的组件温度。“帐篷”型温度曲线是一个连续的温度斜坡，从组件进入回流炉开始直到达到期望的峰值温度。考虑到使用的焊膏类型以及组件的结构，实际的温度曲线会有差别。基于焊膏的化学成分，焊膏制造商会给出达到最佳性能的最合适温度曲线的建议。无铅回流焊温度曲线 由于无铅焊料的高熔点，对温度曲线的要求将会有一点改变，因此在回流设备的设置上也需要有一些变化。一个基本的改变，就是在回流期间需要一个更为平坦的温度曲线变化。由于更小的工艺窗口，峰值温度和高于液化温度的时间（TAL）的要求必须被达到，同时不能使组件或器件过热。一个长的回流区域和对产品的高效率热传导是必须的。针对回流需要使用两个温区或者在回流温区采用相反峰值爬升的方法，这一问题可以被解决。采用这种方法时，使倒数第二个加热区相对最后一个加热区维持一个更高的温度，从而更快地将热量传导到板子上。最后一个温区则用来在组件上维持一个一致的温度。设备的考虑 热传导 有一种假设，对无铅而言高温回流炉是必须的，但实际情况并不总是如此。更重要的是设备将能量传导到组件上的效率。 一些回流系统通过将产品“包裹”在均匀混合的加热气体中的方法，来增强热传导的能力。一个带加热的进风口设计可允许对三个独立进风区域的气体加热和混合。中央进风口采用了带鳍状物的柱型加热单元，将热量由加热器传递到气体中。这种方法可以减少加热器的瓦特数，也就是减少了能量的消耗。这种加热设计相对传统的回流解决方案，最大可减少50％的能源消耗。 被加热后的气体，通过送风单元进行混合，并且在压力板后面产生一个适度的负压。这一适度的压力可以产生一个均匀覆盖的同心圆气流，这一气流能达到将热量传递到产品所要求的工艺平面上。这一设计的另一好处就是能做到温区和温区之间的隔离，从而能更好地控制被加工产品的温度曲线。冷却产品在回流焊中和加热一样重要。过长的液态时间和极端的峰值温度会引起产品和元器件的损坏。因此，系统必须被设计成带有可程序设定控制的冷却参数。 在使用氮气系统的情况下，要将气体冷却以将热量从产品上去除，一个冷却媒介，比如水，就是一个的好选择。这种采用水冷却系统，在设计中也应该很容易实现。举个例子，里面有冷却水通过被垂直安装的热交换器，使得助焊剂的残留物可以通过重力自然地排入助焊剂收集罐中。冷却水的连接是通过无需工具即可实现拆装的连接点（快速接头）来获得的。氮气 在回流环境中，氮气提供了几个用途。氮气的使用可在通过多次回流焊时可保护板子的表面，防止焊盘和引脚的氧化，可以获得更好的引脚焊锡爬升和产生光亮的焊点。 这些结果在无铅工艺中更加明显。对氧化过程而言，更高的无铅焊接温度扮演了一个催化剂的角色。氮气将会帮助抵抗氧化。虽然无铅工艺没有要求，但是氮气可以提供更宽的工艺窗口。它也能减少表面的氧化和获得更好的焊点润湿。 当考虑一个加热系统时，带有空气和惰性气体选择配置的回流系统是一个好的选择。在加热区内平衡的气流就意味着在炉内部乱流的减少和低的氮气消耗量。时间应该被用在热量传递的设计上，以及制造商考虑气流平衡性的概念上。将闭环送风控制和变速送风机的组合并入回流系统的设计中，增强了系统的性能和减少了氮气的消耗。 然而，氮气的使用可能有一个下降趋势，其中原因包括了最初的设备成本，氮气成本，以及由于助焊剂挥发物被限制在设备内而引起的额外设备维护成本。当评估回流系统和氮气的使用时，一个高效率的系统设计应该被考虑进来。 挥发物处理 另一个需要考虑的因素是助焊剂挥发物的处理。回流炉应该能做到在外部的腔室里将负载有助焊剂的气体净化，并且将干净气体送回加热区中。举一个例子，最近发展的系统包括了一个两段过滤/分离系统和一体化的自清洁功能，从而减少了维护的需求。第一段过滤利用了网孔型的滤网，它包含在一个箱体内。在进入箱体过程中，助焊剂蒸气经历了一个膨胀过程，增加了压力并且产生了小液滴，如果液滴足够大，那么就会从气流中落下来。 剩下的蒸汽通过滤网，滤网会将大的、重的颗粒从蒸汽中分离出来。这些颗粒主要由被卷入的金属、树脂和松香构成，并且它们保持粘附在滤网的外面。这一部分帮助消除了高粘度并且很难清除的残留物向下进入到系统里这一状况的发生。 滤网的清洁是通过一个附加的马达定期旋转滤网而完成的。施加在颗粒上的离心力克服了将它们粘在滤网上的附着力，并且被向着箱体的墙壁甩出去。由于它没有和主动冷却系统合并在一起，所以在箱体内气体通过时，系统保持了一定的温度，这使得粘在箱体壁上的较重的液体可以向下滴到位于箱体底部的排出罐里。第二段过滤由包含在一个箱体里的充满了不锈钢球的填充物构成。主要由酒精和溶剂构成的，小的、轻质量的颗粒，包含在蒸汽中通过了第一层的过滤，将再次经受膨胀，从而增大了液滴的尺寸。然后，蒸汽通过填充层，和钢球产生多次的碰撞。 由于包含在蒸汽中的液体会在钢球的表面蔓延开来，且这些球被确定是可浸润的。因此，在颗粒和球的最初碰撞中，产生了不同种类的晶核，并且球被一层液体薄膜所覆盖。一旦球完全被薄膜所覆盖，包含在蒸汽中的颗粒就会和这层液体薄膜碰撞。由于这些是相似的物质，不同种类的晶核产生，同时液体也增大了，形成液滴，流进助焊剂收集罐中，等待清理。能量效率 在电子制造环境中，回流焊炉引出了一个对能源消耗问题的关注。这一关注是可以理解的，由于很自然地需要向组件传递热量，然后对于冷却环节再要花费能量将热量去除。为了获得有铅和无铅工艺所需的正确的回流曲线，高效率的热传导技术必须被考虑到。但是在能量消耗的考虑方面，高效率的热传导也同样很重要。 使用新的回流系统的设计，通过改进热传导能力和改善气流，在热效率和减少能量消耗方面，一个巨大的改善已经产生了。经测试，早先的回流系统在闲置状态时，运行一条有铅回流曲线的平均每小时消耗21kW。比较最近推出的回流系统，使用新的系统设计，能源消耗从21kW每小时降到了每小时。对于相似的曲线性能，这一结果在能量消耗方面有了41％的减少。传送系统的考虑 传送导轨系统是将需装配的组件传送通过回流系统的非常流行的方法。伴随着无铅工艺更高的操作温度，传送导轨必须要能维持足够的强度。暴露在外的支撑轴和小的导轨剖面，在更高的操作温度和大质量的组件下，可能会承受更重的负载。 合格的导轨系统设计，应该允许热膨胀，并且仍能维持导轨的平行，以减少PCBA掉落或被卡住的机率。在设计中，导轨的推出成型应该考虑具有多个角度的结合，以减小在热膨胀过程中导轨弯曲的机率。 由于无铅回流中更高的温度，组件更倾向于产生翘曲和掉落问题。更高的温度更接近板子分层的转变点，并且结合来自器件的更大的质量，可以导致生产线问题更进一步恶化。 中央板支撑（CBS）传送系统可以解决这个问题。CBS在更高的无铅回流温度下将提供更好的支撑，克服板翘曲和掉落问题。总结 在做出无铅回流焊接结论之前，需要先详细的来看一下一台回流炉的全部特性。当考虑向无铅材料转变时，需要先决定材料和温度曲线的需求。一旦这些被选定了，就咨询回流炉制造商，帮助你为产品开发出一个期望的温度曲线。伴随着一些调查工作，这条理想的温度曲线可能是通过“帐篷”型或“反向爬升”型的温度曲线来实现的。 回流系统的选项也是重要的考虑对象。氮气加工环境的采用，冷却的考虑，传送系统以及整个系统的操作成本，都应该和回流设备的供应商进行讨论。

常州工程学院毕 业 设 计（论文）、题 目 板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板采用焊条电弧焊 的焊接工艺评定（拉伸） 专 业 焊接技术及自动化 班级学号 姓 名 指导教师 2008 年 6 月 5 日摘要钢是我们现代社会中不可缺少的一种材料，它可以看作一个国家工业化水平的标志。钢的产量越高就代表这个国家的工业化水平越高。不锈钢是钢中非常重要的一种，由于不锈钢具有特殊的使用性能和力学性能，在现在的各行各业中已经被越来越多的使用。在不锈钢中奥氏体不锈钢又是其中非常重要的一种，在发达国家每年消耗的不锈钢中有70％的是不锈钢，在我过也达到了65％左右。因此开发和使用好奥氏体不锈钢对我过的工业话来说已经越来越重要了。0cr18ni9就是奥氏体不锈钢，我做的这个课题就是探讨0cr18ni9在低温贮罐制造中的性能。低温贮罐是用来储存液N液Ar液态的CO2等低温液体的容器，液态介质的特殊性能就决定了制造材料需要特殊性能，而奥氏体不锈钢0cr18ni9就具有这样的性能。低温贮罐在现在的生活、生产中使用已经越来越广泛，因此对0cr18ni9的探讨就显得越来越重要。在这篇论文中我会着重为大家阐述0cr18ni9在低温压力容器制造中的焊接性能，力学性能，使用性能和焊接工艺。在这篇论文中我会通过一个焊接性试验来探讨0gr18ni9在低温压力容器中的各项性能。我的这个试验就是规格为6×150×300mm的两块0cr18ni9扳水平对接焊接方法就是手工电弧焊。针对这个试验做出完整的焊接工艺评定，并且根据评定要求对式样做相应的无损检验和力学性能的检验，从而来判定0cr18ni9的各项性能。关键词: 焊接性能 力学性能 使用性能 焊接工艺AbstractSteel our modern society is indispensable to a material, it can be seen as a sign of the level of industrialized countries. The higher the output of steel on behalf of this country the higher the level of industrialization. Stainless steel is a very important one, because of the use of stainless steel with special performance and mechanical properties, in all walks of life in the present have been increasingly used. Austenitic stainless steel in the stainless steel is a very important one, in the developed world consumption of stainless steel annually in 70% of the stainless steel is, I have also reached about 65 percent. Thus the development and use of austenitic stainless steel good to me over the words of the industry has become increasingly is austenitic stainless steel, I do on this subject is 0 cr18ni9 in low-temperature storage tank manufacturer in the performance. Cryogenic storage tank is used to store liquid N Ar of liquid CO2 and other low-temperature liquid containers, liquid medium decision on the special properties of the material needs of a special performance, and austenitic stainless steel 0 cr18ni9 on with this performance. Cryogenic storage tank in the present life, has been used in the production of more extensive, therefore 0 cr18ni9 of it is beco Steel our modern society is indispensable to a material, it can be seen as a sign of the level of industrialized countries. The higher the output of steel on behalf of this country the higher the level of industrialization. Stainless steel is a very important one, because of the use of stainless steel with special performance and mechanical properties, in all walks of life in the present have been increasingly used. Austenitic stainless steel in the stainless steel is a very important one, in the developed world consumption of stainless steel annually in 70% of the stainless steel is, I have also reached about 65 percent. Thus the development and use of austenitic stainless steel good to me over the words of the industry has become increasingly is austenitic stainless steel, I do on this subject is 0 cr18ni9 in low-temperature storage tank manufacturer in the performance. Cryogenic storage tank is used to store liquid N Ar of liquid CO2 and other low-temperature liquid containers, liquid medium decision on the special properties of the material needs of a special performance, and austenitic stainless steel 0 cr18ni9 on with this performance. Cryogenic storage tank in the present life, has been used in the production of more extensive, therefore 0 cr18ni9 of it is becoming increasingly important. In this paper I will focus on as we set out in the cold 0 cr18ni9 pressure vessel manufacture of welding performance, mechanical properties, the use of performance and welding this paper I will pass a welding test to explore 0 gr18ni9 in low-temperature pressure vessel in the performance. This is my test specifications for the 6 × 150 × 300mm 2 0 cr18ni9 pull the butt welding method is the level of manual arc welding. For the pilot to complete the welding technology assessment and assessed in accordance with the requirements of the design accordingly mechanical properties of non-destructive testing and inspection, to determine 0 cr18ni9 the increasingly important. In this paper I will focus on as we set out in the cold 0 cr18ni9 pressure vessel manufacture of welding performance, mechanical properties, the use of performance and welding this paper I will pass a welding test to explore 0 gr18ni9 in low-temperature pressure vessel in the performance. This is my test specifications for the 6 × 150 × 300mm 2 0 cr18ni9 pull the butt welding method is the level of manual arc welding. For the pilot to complete the welding technology assessment and assessed in accordance with the requirements of the design accordingly mechanical properties of non-destructive testing and inspection, to determine 0 cr18ni9 the word:Welding performance Mechanics performance Welding craft Operational performance目 录1 绪论 ………………………………………………………………………2 课题的背景 ………………………………………………………………3 材料介绍 …………………………………………………………………4 0Cr18Ni9的焊接 ……………………………………………………………… 0Cr18Ni9焊接性分析 …………………………………………………… 0Cr18Ni9的焊接工艺 ……………………………………………………… 0Cr18Ni9的焊接工艺思路分析 ………………………………………… 0Cr18Ni9的焊接工艺应用 ……………………………………………5 结论 ……………………………………………………………………6 参考文献 ………………………………………………………………7 致谢 ……………………………………………………………………绪论机械工业是为所有的工业，农业，国防以及交通运输业提供机器和装备的工业。在实现我国四个现代化的过程中，必须贯彻党的总路线精神，不断解决自行设和制造效能高、寿命长、重量轻、体积小、容量大、成本低的机器和设备的问题。为了完成这一光荣而艰巨的任务，使机械设计与制造能力在短时间内超世界水平，除了必须解决设计与制造和使用的科学。而机械制造中的材料问题，一部分是属于金属材料本身的成分与质量问题，另一部分是属于材料的选用是否适当，在加工处理的工艺上是否发挥了材料的最大潜力的问题。因此，在提高金属材料的产量和质量的同时，还要提高和发挥材料的各种性能，充分挖掘潜力，做到既合实用又节省，只有这样才能达到多，快，好，省建设社会主义的目的。我国解放前合金钢的科学和生产几乎完全是空白点。解放后，我国机械工业的发展速度是世界上前所罕见的。在近20~30年间，不锈钢的出现和大量的使用，推动了不锈钢工业的进程。不锈钢由于具有优良的耐蚀性、耐磨性、强韧性和良好的可加工性，外观的精美性，以及无毒无害性，广泛地应用与宇航、海洋、军工、化工、能源等方面，以及日用家具、建筑装潢、交通车辆的装饰上。合金元素多、组织结构复杂且多变给不锈钢及耐蚀耐热合金焊接带来很大的困难。焊接接头的性能好坏，直接关系着设备使用的安全性。国内外对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接做了大量的研究工作，其焊接性、焊接材料及焊接工艺的研究几乎与母材的研究同步，促进了不锈钢及耐蚀耐热合金的发展。有关这方面的研究成果和文献资料虽然很多，但较为系统的还是寥寥无几，在实际工作中，一部分有关的焊接技术人员和焊工，对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接知识了解不多，有的甚至直接照搬低合金钢的工艺和方法。虽然我国在这几年在不锈钢上的努力有目共睹，但与世界先进国家相比，差距还是很大的。为了尽快弥补这一差距，需要我们现代化的科技人才而我们也需要付出更多。随着社会主义革命和现代化建设事业的迅猛发展以及人们对高品质的生活的要求，不锈钢极其相关的技术科学将得到不断地发展和完善。在世界上45 ％的钢的连接是用焊接方法来完成的，手工电弧焊又是我们生活生而中不可缺少的一部分，目前我用的越来越多的钢就奥氏体不锈钢，所以对于奥氏体不锈钢的焊接的研究已经越来越迫在眉睫。我做这篇论文就是从手工电弧焊方面来研究奥氏体不锈钢的焊接。主要从材料的力学性能化学成分，和通过焊接性的分析来讨论奥氏体不锈钢的焊接性能。最能直观表现奥氏体不锈钢焊接性能的就是焊接工艺知道书，我们通过焊接工艺指导书的编制来反应奥氏体不锈钢的焊接性能。课题背景由于奥氏体不锈钢的特殊的焊接性能，在现代社会中越来越多的地方使用到这种钢，现在奥氏体不锈钢也是我们发展研究的一个方向。未来的时间里对奥氏体不锈钢的开发研究也越来越引起专家们的注意，我们对奥氏体不锈钢焊接的了解也应该越来越重视。焊接奥氏体不锈钢的方法有很多，国内在中厚板奥氏体不锈钢的焊接中，主要采用埋弧焊（SAW）。手工电弧焊由于其操作灵活、方便，设备投资少，因而被广泛用于奥氏体不锈钢结构的生产中这也是一种典型的、传统焊接方法。在手工电弧焊中起关键作用的不锈钢焊条经过我国焊接工作者多年努力，已取得了如下进展：⑴ 品种 基本上覆盖了各种常规不锈钢钢种，如308、316、309、347、317等等，通常包括酸性、碱性两个渣系。对于超低C不锈钢焊条，如308L、316L、309L国内也能生产，所以从品种上基本可满足工业部门的使用。⑵ 质量 对于常规不锈钢焊条而言，从不锈钢焊条的发红、电弧稳定性、飞溅大小、焊缝成型、颜色、波纹细腻程度、全位置焊接适应性、焊工施焊的舒适性、焊接力学性能、抗腐蚀性等方面，国产不锈钢焊条质量参差不齐。但基本可以满足国内用户的要求。对于一些特殊品种如310MoL、347L、309L仍有许多工厂愿意使用进口焊材。这也表明我国整体不锈钢焊条的工艺质量与国外还有差距，在一些特殊品种上差距较大。不锈钢埋弧焊大多使用在不锈钢筒体的环缝和纵缝。通常是开X型坡口，先焊内焊缝，然后反面砂轮打磨（甚至气刨）。随后焊正面，现行工艺是标准中要求和认可的。存在问题有：① 对母材损伤较大，对腐蚀性能不利、影响美观。② 埋弧不锈钢焊丝品种少，质量较差，配用的260和431、350焊剂，往往使焊后缝残留有横向熔渣。焊工需要用砂轮打磨。③ 因而不锈钢埋弧焊接效率低、成本高、质量粗糙。（3）、CO2不锈钢药芯焊丝电弧焊采用CO2气保护不锈钢药芯焊丝焊接不锈钢是近二三十年的事。该方法使用常规CO2焊机或MIG焊机，采用100%CO2或80%Ar+20%O2作为保护气体，和普通结构钢实心焊丝焊接相似，即可得到美观的焊缝。在3种方法中，CO2保护不锈钢药芯焊丝有取代前两种焊接方法的趋势。这三种焊接方法的对比，见表1。不锈钢手工电弧焊、MIG实心焊丝和CO2气保护不锈钢药芯焊丝电弧焊的对比对比项目 不锈钢手工电弧焊 MIG实心焊丝 CO2不锈钢药芯焊丝效率 低 高 高成本 高 较高 低操作工艺性 好 较高 好焊缝美观 好 较高 好焊缝性能 好 好 好全位置适应性 好 一般 好焊丝品种 多 少 多对焊工技术要求 较多 高 一般从上面的数据分析手工电弧焊接将会渐渐被CO2气体保护焊接所替代，但是目前这个阶段手工电弧焊接应用还是很普遍的！奥氏体不锈钢已具备建筑、化工设备材料所要求的许多理想性能，它在金属中可以说是独一无二的，而其发展仍在继续。为使不锈钢在传统的应用中性能更好，一直在改进现有的类型，而且，为了满足高级建筑应用的严格要求，正在开发新的不锈钢。由于生产效率不断提高，质量不断改进，不锈钢已成为建筑师们选择的最具有成本效益的材料之一。上面的分析可以看出目前不锈钢的焊接性是很好的，使用也是越来越广泛的。对于这种不锈钢的焊接技术也越来越成熟起来，但在目前这个阶段我们应用最广泛的还是手工电弧焊。在这样的背景下我选择做这样的课题，既有利于了解目前0Cr18Ni9焊接，又有利于了解0Cr18Ni9焊接的发展方向。OCr18Ni的焊接性分析 对于什么是焊接性，GB/T3375-94《焊接术语》中注明：“材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力”。它包括两方面的内容：其一是焊成的构件符合设计要求；其二是满足预定的使用条件，能够安全运行。 根据讨论问题的着眼点不同，焊接性可分为：（1） 工艺焊接性（2） 使用焊接性影响焊接性的因素主要有以下几点：（1） 材料因素（2） 焊接方法（3） 构件类型（4） 使用要求 金属的焊接性与材料成分、焊接方法、构件类型、使用要求都有密切的关系，所以不应脱离这些因素而单纯的从材料本身的性能来评价焊接性。从上述分析可以看出，很难找出一项技术指标可以概括焊接性，只有通过综合多方面的因素才能分析焊接性问题。 分析金属的焊接性我们在不要求做非常准确的情况下我们可以根据碳当量、材料的化学性能、材料的物理性能来判断，如果要求需要很准确的话我们可以通过焊接性试验来判定。0cr18ni9的焊接性能我们就从这方面来判定：1、0Cr18Ni9的焊接要求 1）0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢，其组织为奥氏体（A)加3-5 ％铁素体（F ）。它具有良好的塑性和高温、低温性能。它在焊接热循环的作用下，主要显示出以下基本要求： ① 焊接过程中采用小的线能量输入，减小热影响区范围，加快焊缝及热影响区的冷却速度对不锈钢的焊接是有益的。 ② 用0Cr18Ni9焊接时导热系数小，存在过热区，也容易造成热影响区的晶粒长大。焊缝高温停留时间过长，在高温状态下Cr和C形成化合物，在高温区就形成了贫铬层，也会导致焊缝的枝晶倾向加剧。因此要求尽量选择线能觉输入较小的焊接方法。 ③ 由于导热系数小而线膨胀系数大，自由焊态下焊接易产生较大的变形，选用能量集中，热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形。 2）0cr18ni9的含碳量很小，在加上它属于高合金钢碳当量法对它焊接性能的估算是不怎么准确的。因此我们不用碳当量对它的焊接性进行分析。 3） 0cr18ni9属于奥氏体不锈钢，这类钢有具有交高的变形能力并不可淬硬，而且它的含碳量又很底，所以总的来说焊接性还是不错的。但是由于热导率低，热膨胀系数大，局部加热时温度分布不均匀，收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生交大的内应力。在焊接的时候应该注意这方面的问题，焊接时尽量避免或减少这种受热不均显现的发生，焊接的速度也应该适当的快点。 上面我们已经从它的化学成分和物理性能对0cr18ni9的焊接性能进行了分析，但是根据这些判断出的焊接性是不够准确的，我们需要准确的判断它的焊接性我们就必须通过焊接性试验来完成。焊接性的试验是很多的，我在这里就用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法。板材的规格是6×150×200mm焊接方法是手工电弧焊焊材型号A132，规格¢坡口形式是斜Y型焊接参数是电流：90-120A，电压20-24V，速度15-20cm/min斜Y型坡口裂纹试验图如下：焊完的试件需要经过48H时效后再作裂纹的检测和解剖。裂纹可以分为表面裂纹、跟部裂纹、断面裂纹三种形式。首先用放大镜目测或莹光粉检查焊缝表面裂纹，然后用机械方法切开六个等长度横向试片，检查五个片面上的裂纹情况。一般用裂纹率作为评定标准。根部裂纹率=∑LR/L×100％表面裂纹率=∑Lf/L×100％端面裂纹率=∑h/5H×100％试验焊缝的总长度是80mm而我们焊接裂纹的总长度通过试验测得为试件的裂纹率小于20％因此在实际生产中如果按要求来做的话是不会产生裂纹的，此种钢的焊接性能还是可以的。综上所述0cr18ni9钢是具有良好的焊接性能的，在生产中按标准来做的话是应该可以生产出合格的产品，它的使用性能还是可以的。0Cr18Ni9的焊接工艺表Ⅰ-1焊接工艺评定指导书（任务书）编 制 指导书编号 HJ0511-29审 核 评定理由 批 准 完成日期 评 定 标 准 JB4708-2000 验收机关 母 材 厚度 , mm 尺寸,mm 接头形式简图0Cr18Ni9 6mm 6*150*300 0Cr18Ni9 6mm 6*150*300 焊 接 位 置 1G 焊接方向 右焊法 保 护 气 体 / 层间温度 / 预 热 / 机械化程度 手工焊 焊后热处理 / 后 热 处 理 / 衬垫材料/规格 / 清 根 方 法 / 层道 焊接方法 焊材型号/牌号 焊材规格 电流种类及极性 电流(A) 电压(V) 焊接速度(cm/min) 热输入（kJ/cm） 钨极直径 喷嘴直径1 SMAW A102 反接 90-110 15~18 / /2 SMAW A102 反接 100-120 20~22 18~20 / /检验项目、评定指标及试样数量检 验 项 目 检验标准 评定指标 检验项目 检验标准 评定指标 试样数量外观检查 GB150 JB4708 拉伸试验 GB/T228 JB4708 2无损检测 射线(RT) JB4730 JB4708 弯曲试验 面弯 GB/T232 JB4708 2 超声(UT) / / 背弯 JB4708 2 渗透(PT) / / 侧弯 / / 磁粉(MT) / / 冲击试验 焊缝 GB/T229 JB4708 /焊缝化学成分 / / 热影响区 JB4708 /金相 宏观 / / 腐蚀试验 / / / 微观 / / 硬度检验 / / /焊接工艺评定指导书编号：HJ0511-29名称：板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板手工电弧焊的焊接工艺评定（拉伸） 编制： 审核： 批准： 表Ⅰ-2焊 接 工 艺 评 定 指 导 书单位名称 常州博朗低温有限公司 焊接工艺指导书编号 HJ0511-29 日期 焊接工艺评定报告编号 HJ0511-29-1 焊接方法 焊条电弧焊 机械化程度（手工、半自动、自动） 手动 焊接接头：坡口形式 带钝边的V型 衬垫（材料及规格） / 其它 / 简图：（接头形式、坡口形式与尺寸焊条、焊道布置及顺序）母材：类别号 VII 组别号 VII-1 与类别号 VII 组别号VII-1 相焊及标准号 / 钢 号 / 与标准号 / 钢 号 / 相焊厚度范围： 母材：对接焊缝 角焊缝 不限 管子直径、壁厚范围：对接焊缝 角焊缝 不限 焊缝金属厚度范围： 对接焊缝 《12 角焊缝 不限 其它： 焊接材料：焊材类别 焊条 焊材标准 GB/T983 填充金属尺寸 焊材型号 E307-16 焊材牌号 A132 其 他 / 耐蚀堆焊金属化学成分（%）C Si Mn P S Cr Ni Mo V Ti Nb