鋼制辦公家俱高效率、低成本焊接工藝的應用技術

王國章

（施密特鋼軌技術（昆山）有限公司，江蘇 蘇州 215300）

1 焊接基礎知識

焊接（Welding），通過加熱或加壓，或兩者并用，用或不用填充材料，使兩個分離表面的金屬連為一體的熱加工工藝方法。根據焊接過程中金屬所處的狀態不同，分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。

壓力焊，焊接方法的一種，對工件施加壓力，通過加熱或不加熱來完成焊接的方法。電阻焊，壓力焊的一種，將工件組合起來通過電極施加壓力，利用電流通過工件接觸面及鄰近區域產生的電阻熱效應將其加熱到熔化或塑性狀態，使之形成焊接接頭的一種方法[1]。

點焊（Spot Welding），電阻焊的一種，將待焊工件組裝成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電阻熱效應來熔化母材金屬形成焊點的工藝方法，多用于密封性能要求不高的薄板焊接。

2 點焊工藝簡介

鋼制辦公家俱生產過程中，點焊是一種高效率、低成本、機械化程度高、不需其他焊接材料、勞保要求低的焊接工藝方法。適用于采用搭接接頭、不要求密封性、厚度＜3 mm的薄板構件。點焊把搭接接頭工件上的個別點焊接起來，要求工件具有較好的導電性和塑性性能。

圖1 點焊基本原理圖

圖2 袖箱本體結構圖

點焊，利用柱狀電極在搭接工件接觸面上形成焊點的一種電阻焊方法。點焊時，先加壓壓緊工件，再接通電流，在電阻熱的作用下使工件接觸處熔化，冷卻后形成焊點，點焊基本原理見圖1。

點焊時，產生的熱量由以下公式決定：

其中，Q——焊接總析出熱量(J)，I——焊接電流有效值(A)，R——兩電極間焊接區電阻平均值(Ω)，t——通過焊接電流的時間(s)。

點焊熱量公式中電極間電阻包括兩工件間的接觸電阻Rc、電極與工件之間接觸電阻2Reω、待焊工件本身內部電阻2Rω。

即，R＝Rc+2Reω+2Rω。

點焊的一般工藝過程為：①預壓，②通電－焊接，③壓力－維持，④休止，必要時可適當增加附加程序。

點焊的優點：①熔核形成時，始終被塑性環包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單；②加熱時間短，熱量集中，熱影響區小，變形與應力也小；③不需要焊絲、焊條等填充金屬以及其他焊接材料，焊接成本低；④操作簡單，易于實現機械化和自動化；⑤生產效率高，無噪聲及有害氣體產生，安全性比較好。

3 鋼制辦公家俱常用鋼材及其生產流程

鋼制辦公家俱主要包括辦公桌、袖箱、文件柜、屏風隔斷、椅子機構、置物柜、置物架等一系列產品。

常用材料包括：①0.6mm～1.8mm冷軋鋼板（SPCC）；②5.0mm～8.0mm熱軋鋼板（SPHC）；③1.0mm～1.6mm不銹鋼板（SUS）；④0.6mm～1.0mm鍍鋅鋼板（SECC）；⑤其他金屬型材。

本文主要以辦公家俱中個人工作站的鋼制袖箱本體焊接組立生產過程為例，對點焊工藝的具體應用技術展開討論、分析，袖箱本體結構見圖2。

4 袖箱本體各部件材料及點焊接頭的設計

表1 鋼制袖箱本體各部件的用料情況 位：mm

鋼制袖箱本體各部件一般采用12－15mm寬點焊搭接接頭，焊點直徑約為6mm～8mm，具有一定的焊接強度、焊透率高、焊透性較好。與熔化焊相比，點焊接頭很少會產生強度方面的質量問題，點焊接頭質量十分可靠[2,3]。

5 袖箱本體組立點焊設備及其工藝參數

表2 鋼制袖箱本體組立點焊設備及點焊工藝參數

根據冷軋鋼板批次不同、點焊設備不同、焊接人員不同，可以適當調整焊接電流、電極壓力、焊接時間等工藝參數，以期獲得最佳焊接效果。

6 待焊工件的焊前處理及其質量控制方法

一般的焊接方法都要求焊前清理焊點附近的氧化物、油污、毛刺及碎屑。對于0.8mm～1.2mm的冷軋鋼板制作的袖箱板與板之間的點焊，因為采用了“大電流、短時間”的硬規范進行作業，而且袖箱成品的密封性能也沒有嚴格的要求，所以，不需要做焊前清理。當焊點附近10mm～20mm范圍內的臟污或銹蝕比較嚴重時，可以采用120目細砂紙手工磨擦幾次，再用氣槍吹凈碎屑后，即可以進行點焊作業。

目前，缺乏可靠的無損檢測方法來檢測點焊質量，也不可能對點焊成品進行破壞性檢測。由于各批次材料表面狀態及清潔程度不同、車間的網壓波動、設備大修后狀況有變化以及不同的焊接人員的影響，在批量點焊作業前，制作工藝試樣，可以通過破壞性試驗來確認點焊質量。

工藝試樣破壞性試驗步驟：①裁切與待焊部品材質相同、板厚相同的兩塊200*50mm試片；②在同一臺點焊設備上，用同樣的焊接電流、電極壓力和焊接時間試點焊成一個“+”字形的試樣；③完全冷卻后，手工來回旋轉兩塊試片直至分離；④觀察熔核的撕裂及滑移狀況――撕裂及滑移處于兩試片中央，且均勻分布在兩試片上，判定合格。

7 點焊工藝在袖箱本體組立生產過程中的具體應用

鋼制袖箱本體點焊工藝過程為：①將搭接接頭送入點焊機上、下電極之間并夾緊；②通電，使兩工件接觸面受熱、局部熔化、形成熔核；③斷電并保持壓力，使熔核在壓力下冷卻凝固，形成點焊焊點；④去除壓力，取出工件。

本體板與前、后立柱及底板用單面單點焊方式，在1000*50*20mm或2000*1000*20mm紫銅板臺面上，從多點式點焊機或拐杖式焊槍圓柱狀電極通過單側饋電，形成點焊所需的熱量，利用加載在兩電極間的壓力保持來達到點焊焊接效果。本體板與后補強、中補強為雙面單點焊方式，通過C型焊槍的圓柱狀電極通過兩側饋電，形成點焊所需的焊接熱量，利用加載在C型焊槍兩電極間的壓力保持來達到點焊焊接效果。

在第二階段（通電－焊接）過程中，有時會產生下列現象：①液態金屬的攪拌作用；②飛濺，無論是處于兩焊件間的內飛濺，還是處于焊件與電極間的外飛濺，都可以通過微調工藝參數、清理工件表面來降低不良影響；③胡須，在熔核結晶過程中，局部空間未及時填充滿時，其形貌在金相上稱為胡須，此不良現象一般出現在高溫合金的點焊中，不作過多分析。

點焊焊接循環結束以后，要求延后5秒才關閉紫銅電極的冷卻水。

本體板與前補強上方左右側各兩點采用CO2氣體保護焊（MAG）作業；本體板與底板正面左右側各一點采用銅釬焊作業，在此也不過多描述。

鋼制袖箱本體焊接組立工藝順序：

（1）前立柱、后立柱組立，多點式點焊機紫銅工作臺上，依“前1、后1、前2、后2”的順序，點焊5*6＝30個點，將前、后立柱組立在本體板上。

（2）雙面折彎，雙面折彎機上，將前后立柱組立好的本體板折彎成“U”字形。

（3）底板組立，紫銅工作臺上，在底板組立工裝上裝配好，用拐杖式焊槍，依“先左、后右、再背部”的順序，點焊5+5+4＝14個點，將底板組立在折彎后的本體板上。

（4）后補強組立，在底板組立工裝上，用C型焊槍，依“先左、后右、再背部”的順序，點焊1+1+3＝5個點，將后補強組立在本體板上。

（5）補強組立，在底板組立工裝上，用C型焊槍，依“先左、后右”的順序，點焊2+2＝4個點，將中補強組立在本體板上。

（6）前補強組立，在底板組立工裝上，用CO2氣體保護焊，依“先左、后右”的順序，CO2氣體保護焊2+2＝4個點，將前補強組立在本體板上。

（7）本體板與底板正面左右側各一點依“從左到右”的順序，用銅釬焊來增強袖箱結構強度。

小計：點焊焊點53個，CO2氣保焊焊點4個，銅釬焊焊點2個。合計：59個焊點，就可以完成鋼制袖箱本體結構的焊接組立作業，滿足結構強度和質量要求。

8 點焊不良品處理及變形控制

點焊作業，效率高、勞動強度低、質量好，極少產生不良焊點。焊錯位置時，用專用平鉆頭鉆去不良焊點后，在10mm～15mm附近用拐杖式焊槍補焊。

點焊0.8mm～1.2mm冷軋鋼板，變形量小。必要的定位冶具、組立工裝也是保證變形量的有效措施之一，培訓合格、技術熟練的工人能夠保證鋼制袖箱本體點焊作業。

9 小結

鋼制袖箱本體焊接組立，點焊焊點占比為89.8%，說明點焊在辦公家俱生產中具有重要作用。一條袖箱本體焊接組立生產線，5名作業員在8小時內，可以生產出600～640個袖箱。

點焊不需要焊絲、焊條及其他焊接材料、無煙塵、無有害氣體、焊點質量有保證、降低了勞動強度，沒有無損探傷檢測要求，生產成本低。

作業員的崗前培訓，工藝試樣破壞性試驗，也是點焊過程中提高效率、保證質量的非常重要的方面。