凸焊工藝與方法--凸焊電極 模具和夾具
凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。凸焊的種類很多，除板件凸焊外，還有螺帽、螺釘類零件的凸焊、線材交叉凸焊、管子凸焊和板材T型凸焊等。
板件凸焊最適宜的厚度為0.5-4mm。焊接更薄的板件時，凸點(diǎn)設(shè)計要求嚴(yán)格，需要隨動性極好的焊機(jī)，因此厚度小于0.25mm的板件更易于采用點(diǎn)焊。
凸焊與點(diǎn)焊相比還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）在一個焊接循環(huán)內(nèi)可同時焊接多個焊點(diǎn)。不僅生產(chǎn)率高，而且沒有分流影響。因此可在窄小的部位上布置焊點(diǎn)而不受點(diǎn)距的限制。
2）由于電流密度集于凸點(diǎn)，電流密度大，故可用較小的電流進(jìn)行焊接，并能可靠地形成較小的熔核。在點(diǎn)焊時，對應(yīng)于某一板厚，要形成小于某一尺寸的熔核是很困難的。
3）凸點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、尺寸一致，各點(diǎn)的強(qiáng)度比較均勻。因此對于給定的強(qiáng)度、凸焊焊點(diǎn)的尺寸可以小于點(diǎn)焊。
4）由于采用大平面電極，且凸點(diǎn)設(shè)置在一個工件上，所以可最大限度地減輕另一工件外露表面上的壓痕。同時大平面電極的的電流密度小、散熱好，電極的磨損要比點(diǎn)焊小得多，因而大大降低了電極的保養(yǎng)和維修費(fèi)用。
5）與點(diǎn)焊相比，工件表面的油、銹、氧化皮、鍍層和其他涂層對凸焊的影響較小，但干凈的表面仍能獲得較穩(wěn)定的質(zhì)量。
凸焊的不足之處是需要沖制凸焊的附加工序；電極比較復(fù)雜；由于一次要焊多個焊點(diǎn)，需要使用高電極壓力、高機(jī)械精度的大功率焊機(jī)。
由于凸焊有上述多種優(yōu)點(diǎn)，因而獲得了極廣泛的應(yīng)用。
凸焊電極、模具和夾具
一、電極材料
凸焊電極通常采用2類電極合金制造，因?yàn)檫@類電極合金在電導(dǎo)率、強(qiáng)度、硬度和耐熱性等方面具有最好的綜合性能。3類電極合金也能滿足要求。
二、電極設(shè)計
凸焊電極有三種基本類型：
1）點(diǎn)焊用的圓形平頭電極
2）大平頭棒狀電極
3）具有一組局部接觸面的電極，即將電極在接觸部位加工出凸起接觸面，或?qū)⑤^硬的銅合金嵌塊用釬焊或緊固方法固定于電極的接觸部位。
標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)焊電極用于單點(diǎn)凸焊時。為了減輕工件表面壓痕，電極接觸面直徑應(yīng)不小于凸點(diǎn)直徑的兩倍。
大平頭棒狀電極用于局部位置的多點(diǎn)凸焊。例如加強(qiáng)墊圈的凸焊，一次可焊4-6點(diǎn)。這種電極的接觸面必須足夠大，要超過全部凸點(diǎn)的邊界，超出量一般應(yīng)相當(dāng)于一個凸點(diǎn)的直徑。這種電極一般可裝在大功率點(diǎn)焊機(jī)上。
三、焊接模具和夾具
焊接模具用于保持和夾緊工件于適當(dāng)位置，同時也用作電極，夾具是不導(dǎo)電的輔助定位裝置。對于小工件，電極和定位夾具通常是一體的。橫簧夾的作用是將螺栓固定于上電極中，為防止分流，插入電極的固定銷須用非金屬材料。
其他類型的待焊工件也可用彈簧夾固定在上電極上。在條件許可用真空吸附的方法使工件保持在上電極中。有時也可用一個移動裝置將小工件夾住并送入待焊部位。
大型凸焊構(gòu)件需要復(fù)雜得多的焊接模具和夾具，以滿足定位，加緊和導(dǎo)電的需要。
凸焊的工藝特點(diǎn)和工藝參數(shù)
一、凸焊的工藝特點(diǎn)
凸焊是點(diǎn)焊的一種變形，通常是在兩板件之一上沖出凸點(diǎn)，然后進(jìn)行焊接。由于電流集中，克服了點(diǎn)焊時熔核偏移的缺點(diǎn)，因而凸焊時工件的厚度比可以超過6:1。
凸焊時，電極必須隨著凸點(diǎn)的被壓饋而迅速下降，否則會因失壓而產(chǎn)生飛濺，所以應(yīng)采用電極隨動性好的凸焊機(jī)。
多點(diǎn)凸焊時，如果焊接條件不適當(dāng)，會引起凸點(diǎn)移位現(xiàn)象，并導(dǎo)致接頭強(qiáng)度降低。實(shí)驗(yàn)證明，移位是由電流通過時的電磁力引起的。
在實(shí)際焊接時，由于凸點(diǎn)高度不一致，上下電極平行度差，一點(diǎn)固定一點(diǎn)移動要比兩點(diǎn)同時移動的情況多。
為了防止凸點(diǎn)移位，除在保證正常熔核的條件下，選用較大的電極壓力，較小的焊接電流外，還應(yīng)盡可能地提高加壓系統(tǒng)的隨動性。提高隨動性的方法主要是減小加壓系統(tǒng)可動部分的質(zhì)量，以及在導(dǎo)向部分采用滾動摩擦。
多點(diǎn)凸焊時，為克服各凸點(diǎn)間的壓力不均衡，可以
采用附加預(yù)熱脈沖或采用可轉(zhuǎn)動的電極頭的辦法。
二、凸焊的工藝參數(shù)
凸焊的主要工藝參數(shù)是：電極壓力、焊接時間和焊接電流。
1、電極壓力
凸焊的電極壓力取決于被焊金屬的性能，凸點(diǎn)的尺寸和一次焊成的凸點(diǎn)數(shù)量等。電極壓力應(yīng)足以在凸點(diǎn)達(dá)到焊接溫度時將其完全壓饋，并使兩工件緊密貼合。電極壓力過大會過早地壓饋凸點(diǎn)，失去凸焊的作用，同時因電流密度減小而降低接頭強(qiáng)度。壓力過小又會引起嚴(yán)重飛濺。
2、焊接時間
對于給定的工件材料和厚度，焊接時間由焊接電流和凸點(diǎn)剛度決定。在凸焊低碳鋼和低合金鋼時，與電極壓力和焊接電流相比，焊接時間時次要的。在確定合適的電極壓力和焊接電流后，在調(diào)節(jié)焊接時間，以獲得滿意的焊點(diǎn)。如想縮短焊接時間，就要相應(yīng)增大焊接電流，但過份增大焊接電流可能引起金屬過熱和飛濺，通常凸焊的焊接時間比點(diǎn)焊長，而電流比點(diǎn)焊小。
3、焊接電流
凸焊的每一焊點(diǎn)所需電流比點(diǎn)焊同樣一個焊點(diǎn)時小。但在凸點(diǎn)完全壓潰之前電流必須能使凸點(diǎn)溶化，推薦的電流應(yīng)該是在采用合適的電極壓力下不至于擠出過多金屬的最大電流。對于一定凸點(diǎn)尺寸，擠出的金屬量隨電流的增加而增加。采用遞增的調(diào)幅電流可以減小擠出金屬。和點(diǎn)焊一樣，被焊金屬的性能和厚度仍然是選擇焊接電流的主要依據(jù)。
多點(diǎn)凸焊時，總的焊接電流大約為每個凸點(diǎn)所需電流乘以凸點(diǎn)數(shù)。但考慮到凸點(diǎn)的公差、工件形狀。以及焊機(jī)次級回路的阻抗等因素，可能需要做一些調(diào)整。
凸焊時還應(yīng)做到被焊兩板間的熱平衡，否則，在平板未達(dá)到焊接溫度以前便已溶化，因此焊接同種金屬時，應(yīng)將凸點(diǎn)沖在較厚的工件上，焊接異種金屬時，應(yīng)將凸點(diǎn)沖在電導(dǎo)率較高的工件上。但當(dāng)在厚板上沖出凸點(diǎn)有困難時，也可在薄板上沖凸點(diǎn)。
電極材料也影響兩工件上的熱平衡，在焊接厚度小于0.5mm的薄板時，為了減少平板一側(cè)的散熱，常用鎢-銅燒結(jié)材料或鎢做電極的嵌塊。
凸焊接頭和凸點(diǎn)設(shè)計
一、凸焊接頭設(shè)計
凸焊搭接接頭的設(shè)計與點(diǎn)焊相似。通常凸焊接頭的搭接量比點(diǎn)焊的小。凸點(diǎn)間的間距沒有嚴(yán)格限制。
當(dāng)一個工件的表面質(zhì)量要求較高時，凸點(diǎn)應(yīng)沖在另一工件上。在工件凸焊螺母、螺栓等緊固件時，凸點(diǎn)的數(shù)量必須足以承受設(shè)計載荷。
二、凸點(diǎn)設(shè)計
凸點(diǎn)的作用是將電流和壓力局限在工件的特定位置上，其形狀和尺寸取決于應(yīng)用的場合和需要焊點(diǎn)強(qiáng)度。不同資料所推薦的焊點(diǎn)尺寸往往相差甚遠(yuǎn)。一般情況下建議采用下表規(guī)定的凸點(diǎn)尺寸。與沖有凸點(diǎn)的板厚相比，當(dāng)平板較薄時采用小凸點(diǎn)，較厚時采用大凸點(diǎn)。凸點(diǎn)形狀有圓球型和圓錐型兩種。后一種可以提高凸點(diǎn)剛度，在電極壓力較高時不致于過早壓潰；也可以減少因電流密度過大而產(chǎn)生飛濺。但通常多采用圓球型凸點(diǎn)。為了防止擠出金屬殘留在凸點(diǎn)周圍而形成板間間隙，有時也采用帶環(huán)形溢出槽的凸點(diǎn)。多點(diǎn)凸焊時，凸點(diǎn)高度不一致將引起各點(diǎn)電流的不平衡，使接頭強(qiáng)度不穩(wěn)定。因此凸點(diǎn)高度誤差應(yīng)不超過±0.12mm。如采用預(yù)熱電流，則誤差可以增大。
凸點(diǎn)也可以做成長形的（近似橢圓形），以增加熔核尺寸，提高焊點(diǎn)強(qiáng)度，此時凸點(diǎn)與平板將為線接觸。
凸焊時，除利用上述幾種形式的凸點(diǎn)形成接頭外，根據(jù)凸焊工件種類不同還有多種接頭形式。
用于凸焊的螺栓和螺帽上的凸點(diǎn)和凸環(huán)多是在零件鍛壓時一次成形。