1、 2004 年 4 月 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 标准中心 04 81 504 81 504 81 504 81 5 共 27 页 第 1 页 首次采用 日期 专业负责 批准 更改负责 采用 翻译 曹哲 日期 2004.09.01 译校 日期 技校 日期 抄写 萧明 日期 2004.11.15 主题词：焊接,点焊,接触点焊,焊点,板材,钢,钢板 目录 1 适用范围 2 定义 2.1 点焊
2、2.2 热影响区 WEZ 2.3 未受影响的母材 2.4 结构设计 3 技术要求 3.1 材料(焊接适应性) 3.2 设计(焊接可靠性) 3.3 生产(焊接可能性) 4 原理 4.1 最小剪拉力 Fmin 4.2 U形抗拉力 FK 4.3 抗拔拉力 FSchael (F拔拉) 4.4 扭力(扭转) Mt 4.5 静负荷和动负荷 4.6 安全作业 5 图纸数据 6 相关参考文献 前言 一般计算实例,在本标准的附录中均可找到. 修订 同 VW 011 05-1:2003-11 比较,作了如下修改: 第 1 条: 涂层钢板的厚度比有所充实 3.1 条: 图 2,关于首次校准点有所补充, 1.2 kA
3、有所缩小 3.2.5.10 条,表 1: 法兰宽度有所校正 参考文献有所更新 附录 1 中焊点个数的计算有所更改 以前版本 1977-05,1993-12,2003-05;2003-06;2003-11 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 2 页 1 适用范围 本标准遵循的基本原则,其基础知识是从低级到高级发展的机械化基本经验,丰硕的 试验成果,以及公开发行的标准,权威的文献,例如
4、德国焊接技术协会焊接须知 2902 第 1,第 2,第 3 册等等. 本标准适用于钢板构件静负荷、动负荷接触点焊的设计、计算和结构.在以后的叙述 中统称为“点焊连接”. 本标准适用范围还包括 DIN EN ISO 4063 规定的特征数 21 接触点焊,例如厚度 0.54 mm 的板厚比3.0：1 的切入面点焊连接工艺,以及单点和多点焊接安全作业 方面的质量特征. 在特殊场合,在专业科室配合之下,还有可能处理更大的板厚和板厚比的焊接问题.不过 按 DIN EN 10139 标准的规定,板厚必须限制在 3.0 mm 之内. 如果采用镀锌钢板,例如 DIN EN 10142 和 DIN EN 10
5、292 标准指出的钢板,或者采用表 面硬化的高强度和更高强度的钢板,则势必加大电极帽的直径和电极杆的直径( 16 mm 或 20 mm).在电极表面硬化情况下,点焊法兰挠曲时,熔核会更加偏离搭接板(腹板).由于 熔核与腹板的距离扩大,自然会减弱构件的刚性和强度. 关于接触点焊连接其他技术要求还包括: VW 011 05-2 铝材焊接 VW 011 05-4 多钢板连接,双切面和多切面连接 关于奥迪汽车点焊连接的质量,在试验标准 PV 6702 和 PV 6717 中的工艺规程,起着 决定性作用. 2 定义 2.1 点焊 在接触点焊时,由于电阻热、电极对工件的压力同时起作用,在此情况下,受焊工件
6、之间 的焊接区被加热直到溶化为止,熔化的母体金属的量值,形态和部位,取决于短暂的三维 空间总间隙中形成焊区周围的介质和放出热量的情况.工件在电极压力作用下,靠熔融 金属的凝固而连接起来.此外也可以这样理解,这种点状的、很像透镜般的“熔核”,便 形成了称为焊点的电焊连接(图 27).工件便在焊接冲突中连接起来(图 6) 这时候,在焊区光滑平面上测出熔融金属的直径,并从接合平面上把它作为熔核直径 dL记录下来. 2.2 热影响区 (WEZ) 热影响区就是这样一个区域,它在点焊时虽因热能作用而发生结构上的变化,但母体 金属却牢固地保持不变. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, ,
7、, ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 3 页 2.3 未受影响的母体金属 指母体金属上点焊产生的能量来引起明显组织改变的区域. 在化学成分和点焊适应性上 (DIN 8528-1)基本没有区别的母体金属,被视为同种材料. 在化学成分和在点焊适应性上有明显区别的母体金属,被视为异质材料. 2.4 结构设计 2.4.1 点焊连接 如果在焊接接头上通过“焊点”或“焊缝”直接地牢固连接,则在图纸中以 ZSB (焊接 安装)或者 SGR(焊接组)加以标
8、记.点焊连接可以由 1 个或多个“焊点”或 焊接组构成. 2.4.2 焊接接头 焊接接头是这样的结构单元,在此单元内,零件相互间通过点焊结合在一起,接头种类 是根据设计的实际情况由工件间相互位置关系决定的. 2.4.3 钢板厚度 单切面点焊连接的板厚通常用 t1和 t2来标记,为了定义的一致性,特别是为了计算 方便,对于不同厚度的钢板,总是把最薄的排在前,就是说,用 t1来标记最薄的连接 钢板,而用 t2来标记最厚的. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和
9、无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 4 页 3 技术要求 在点焊连接生产中,设计的目的是实现足够的安全性和最佳成本 - 质量,获得尽可能 高的成型强度.为此,必须要求为每个焊点设计出“满意的焊接”,就是说,在开展这项 工作的研究时,一定要考虑焊接设备的尺寸范围,电极空间要求以及工件的可接触性. 可焊性取决于三个影响因素: 焊接适应性 (材料) 焊接可靠性 (设计) 焊接可能性 (生产) 对于可焊接性而言,这三条准则同属优先考虑的问题,见图 1 图 1. 点焊连接可焊性示意图(引自 DIN 8528-1) 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计
10、, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 5 页 3.1 材料(焊接适应性) 焊接适应性是金属材料的一种性能.如果一种材料就其化学成分而言,每种成分都能满足标准焊接生产所提出的技术要求,则视为适应焊接. 为了首次敲定焊接参数,建议实行接缝分配,建立一个焊接区曲线图(时间/电流 曲线图, 见图 2).在图中,针对恒定的电极压力和电极类型划出最小和最大熔核直径的边界线. 参见 DIN EN ISO 14327 标准. 图 2. 焊接范围曲线
11、图解 为了敲定焊接参数,最好是在焊接时间和焊接电流值之间进行选择,就是在 dLmin或 dPmin和 dLmax或 dPmax之间从下面的数值中选出一个电流差. 1.2 kA,带帽形铣削装置的接触点焊装置的数值, 1.5 kA,无帽形铣削装置的接触点焊装置的数值. 化学成分对点焊组织的形成、硬化、,熔核的形成和坚固性都有重要影响. 在生产和设计中必须注意的是:各种金属材料都算在内(见 DVS 2902-2),材料限制的 因素越少,则其焊接的适应性就越好. 在混合型连接中的点焊连接(特别是 S/W 连接),通常必须进行探索性试验,研究好熔核 位置,熔核性状以及焊接范围的情况. C 含量在 0.2
12、5%(最高 0.3%)的钢材,都适应于点焊.在大多数情况下,障碍就是在确定 非合金钢与合金钢的焊接适应性时,要考虑碳当量问题.为了很好地克服这个障碍,下 面提供一个关系式(按 DVS 2902-2): CE = C + Mn/6 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 6 页 图 3. 熔核最高硬度与碳当量的相关性 图 3 指明了熔核最高硬度与碳当量的相关性 对于合金钢,由于存在着影响
13、到可硬化性的合金元素,也许还需要采取一些特殊措施 (例如再加热,多脉冲焊接等等)和渗碳,因此应同专业主管部门商定和单独审议. 从熔核/热影响区硬度极限值(GW)考虑,建议使抬高硬度的因素3.5. 例如: 熔核硬度/热影响区(WEZ) 350 HV = = 3.5 硬度极限值 100 HV 熔核/WEZ的最大硬度不得超过 550 HV 0.2 (1)的硬度,参见 DVS 2905. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW
14、011 05-1 共 27 页 第 7 页 3.2 设计 (焊接可靠性) 对设计而言,具有特殊意义的是焊接的可靠性,设计上所规定的焊接可靠性,主要是受 到材料的影响,而与生产工艺的影响不大,如果一个焊接构件,它使用常规金属材料,按 企业规章确定的结构设计制成而能保持其功能不变时,那就可以称之为达到了设计上 所规定焊接可靠性. 3.2.1 焊点位置 焊点的位置要由结构、制造和计划来确定,电极要力求垂直地安放,因为在倾斜安放时, 熔核会形成得小,而且会成椭圆形. 能否垂直于法兰盘,这对于确定焊点距离来说,有决定性影响的是导电体的最小距离 A = 2.0 mm,是最大半径 Ri以及焊条杆直径 ds和
15、焊条帽直径 dk. 焊点位置的误差(焊点距离误差)见图纸或 DIN ISO 2768-1 标准. 关于点焊连接结构的设计数据的其他说明,见 DVS 2902-3. 3.2.2 焊接顺序 连续的点系列是由焊机确定的,不允许有 25 mm 的贴得太近的点距离,点距离较近时, 可以在空隙处进行焊接(把细小或零散的序列焊点一个接着一个地连接起来.见图 9). 3.2.3 焊点排列(焊点位置) 焊点排列方案的选择,要使得传递的力 F尽可能均匀地分配到每一个点上,如果负荷 分配不均,不仅会削弱抗振强度,而且碰撞状态还会造成不良影响. 遇有多行点焊接缝时,焊点的排列要用科学的分配方法,对计算,强度,设计和生
16、产起到 调节的作用. 如果由于接触困难而不能圆满地完成焊接,这样的焊点就应该避免(见图 8) 3.2.4 焊点距离 如果焊点距离是在焊点距 eNeb之下(表 1),则分流的影响绝对不可疏忽. 分流常常会扩大的,如果: 焊点直径 板厚 电极压力和 电极附加表面缩小,以及 焊点距离减小. 为了生成具有相等直径的熔核,焊接电流必须随着分流的大小而或多或少地突然升高, 这样流经焊缝现有焊点的部分电流就无助于原来焊合处的加热.因此,从一条焊缝的第 2 焊点起,在过分小的焊点距离和恒定的安置数据情况下,只能获得较小的熔核直径(图 4) 如果动用可编程序的,也就是过程调节的控制装置参与工作,就可能抵消分流的
17、这种影响. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 8 页 图 4. 焊点距离变小时分流的避免方法 图 5 是为了说明分流流经的各种可能性 图例说明: a) 经电极装置达到钢板上的分流 b) 距离近时通过定位销的分流 图中未表示出来的,可以通过下列各部分流来说明: c) 夹具 d) 变压器接地 e) 装置 图 5. 分流的可能性 3.2.5 设计实例和尺寸 不良接触的设计是可以避免的,
18、因为在必要时,这里可以采用特殊结构的电极或电极架. (见图 6) 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 9 页 图 6. 焊接电极在焊接表面上接触良好与不好实例 3.2.5.1 搭接度 b 搭接度 b 是工件焊接法兰接触面的宽度,两个接触面的平面必须是平行放置并密切 接触(图 7 至 17) b 是边界线的最短距离.一般为: b 2v. 图 7.单列单面点焊缝 图 8.双列单面点焊缝
19、 3.2.5.2 焊点距离 焊点距离 e是邻近的两个焊点中心距(图 7 至图 10).焊点距离 eNeb则表示,在该距离上, 焊接发展过程中分流下降 e eNeb 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 10 页 图 9.双列单面错位点焊缝 图 10.双列双面点焊缝 3.2.5.3 焊点距离 f 在多列点焊缝情况下,焊缝距离 f就是相对于焊点中心的相邻焊缝之间的最小距离 (图 8 至图
20、 10).一般为: f e. 3.2.5.4 焊缝长度 I 焊缝长度 I是在一条焊缝上第 1 个焊点与最后一个焊点中心之间的距离(图 7 至图 10) 3.2.5.5 边缘间距 v 边缘间距 v 是焊点中心到接触面最近边界线的距离(图 7 至图 17) 图 11. 边缘距离 1 图 12. 边缘距离 2 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 11 页 图 13. 边缘距离 3 图 1
21、4. 边缘距离 4 3.2.5.6 法兰宽度 a 法兰宽度 a (图 15 和图 16)只在折弯的钢板上才会出现的,这个尺寸是从法兰端到 折弯钢板之间量得的,它是边缘距离 v,自由尺寸 FM 和公差 TG之和(见 3.2.6 条),即: a = v + FM + TG 法兰宽度是一个必须从工艺直观上求得的数值,由此: a) 焊点不得邻近钢板的边缘 b) 电极装置(电极帽和电极柄)没有趋向折弯钢板的分流,以及 c) 折弯钢板的曲率半径不必进行太多的选择,法兰宽度上的平直部分能保证电极 有足够的接触面. 法兰的宽度是在结构、设计和操作者之间进行调整的. 计算辅助器见 VW 011 05-1 附录
22、1 图 15. 法兰宽度 1 图 16. 法兰宽度 2 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 12 页 在多列点焊缝情况下,法兰宽度 a相当于扩大的焊缝距离 f. 法兰宽度可划分为: 导向法兰宽度导向法兰宽度导向法兰宽度导向法兰宽度 aF 导向法兰是指根据结构设计,它具有较大的组装功能、并对组装的工件起到限制作用 的法兰. 匹配法兰的宽度 aA 匹配法兰是指根据结构设计,它的组装意义
23、较小,但它要很好地配合导向法兰,不得凸 出于导向法兰之外的法兰. 3.2.5.7 法兰偏移法兰偏移法兰偏移法兰偏移 i 法兰偏移 i,是指导向法兰与配合法兰最大超出距离，例如密封的验收(图 15) 3.2.5.8 法兰高度法兰高度法兰高度法兰高度 c 和和和和 h,偏移偏移偏移偏移 g 尺寸 c和 h(图 15 和图 16)是考虑了点焊设备的尺寸,电极空间要求和制造时工件的 接触性而给出的尺寸(图 19 和图 21),尺寸 g是允许最大的偏移(图 17). 这些数值是在结构、设计和执行者之间进行协商后规定的. 3.2.5.9 法兰和搭接距离法兰和搭接距离法兰和搭接距离法兰和搭接距离 k 法兰和
24、搭接距离 k 是搭接长度 b 和过渡半径之间的最小距离(图 17). 图 17. 偏移 g, 距离 k 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 13 页 3.2.5.10 板厚 t 表 1. 与钢板厚度 tmin和焊接技术条件相关的法兰几何尺寸 尺寸单位:mm 法兰尺寸符号说明: vmin = 1.25 dL 边缘距离(图 13 和图 14) b 2 v 搭接度(图 13 和图 14)
25、 和 b a - r i 法兰偏移(图 15) gmax 搭接偏移(图 17) kmin 法兰和搭接的距离(图 17) dK 电极帽直径 ds 电极柄直径 FM = ds/2+2 电极柄自由尺寸 a = v + FM + TG 法兰宽度(TG = 3.5 时计算出来的数值在表 1 中) 3.2.5.11 对比板厚对比板厚对比板厚对比板厚 tv 在用不同板厚 ( t1t2 的钢板连接时,对比板厚 tv可充当焊接参数计算的标准值 tv = 0.8 * t1 + 0.2 * t2 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安
26、全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 14 页 3.2.6 公差 公差值应在结构、设计和生产者之间进行协商取得一致,在括号中的是近似值. 边缘公差边缘公差边缘公差边缘公差 Ta 这里的着重点,是在制作单件时要写上边缘公差,并且必须算进去 (例如0.5 mm = 1 mm 公差). 一般粗精确度结构公差一般粗精确度结构公差一般粗精确度结构公差一般粗精确度结构公差 TR 这里的着重点,是在车身构造中(包括工业机器人的不精密度在内)要注意到一般粗 精确度结构公差,并且必须把它们算进去(例如写上 0.4 mm
27、). 结构公差补充值结构公差补充值结构公差补充值结构公差补充值 TK 这里的着重点,是在注意法兰偏移问题,予以细心调整,并把公差值写进去 (例如写进 2.0 mm). 设备公差设备公差设备公差设备公差 TV 这里的着重点,是要注意设备的准确精度,并且必须把它写进去(例如写进 0.4 mm). 总公差总公差总公差总公差 TG 总公差就是按考虑到的、把以前记录下来的单个公差汇集在一起的公差. TG = Ta + TR + TK + TV 这些数据在设计法兰的宽度时都是用得上的. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安
28、全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 15 页 3.3 生产 (焊接可能性) 在设计时,必须注意到目前的焊接可能性(焊接可靠性的生产条件).业已准备就绪的 焊接生产,必须要由具有相应技术现状进行衡量,看看是否可以达到合乎业务要求的 生产水平. 在设计构件时,首先要从生产技术上考虑以下几个方面: ! 如果要求设计出具备较大的伸距和较大的悬臂距离的工具,那就必须及时弄清, 现有的焊接设备对此是否合适(图 18). 图 18. 必须免用的焊接电极架实例 ! 双面和多面连接见 VW 011 05-4 标准 !
29、 工件的点焊法兰虽然平坦,而焊点的距离却很小,则最好采用凸焊方式. ! 电极外直径或电极架与薄板内边之间的距离至少应为(2 + 0.5) mm (图 19).其他 规定与主管部门商定. ! 设计时,应尽可能使支柱式电极架短而挺直,以便电极架和电极都可以使用(图 18). 图 19. 键控和滞后的电极造成劣质焊接示图 ! 在点焊缝焊接情况下,焊接顺序的选择要使钢板之间不可能出现空腔(图 20) 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的
30、钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 16 页 图 20. 避免出现空腔的焊接顺序 ! 电极轴线应与薄板平面垂直(901).在串行操作中,不对称的电极帽是不允许 的(图 21 左),这一切都不宜用接触点焊来做修整工作. 图 21. 电极接触得好与不好实例示图 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 17 页 4 基本原理 构件的结构设计(2.4条)难免出现不同的应力.例如:
31、剪拉力 (图 22) U形拉力 (图 23) 拔拉力(图 24) 扭转力(图 25) 应尽可能地使点焊连接只承受剪拉力,因为在该应力作用下,每个焊点都能传递最大量 的动力.单纯的 U形拉力,拔拉力以及扭转力应尽量避免. 4.1 最小剪拉力 Fmin 在单面连接情况下,最小剪拉力 Fmin产生弯曲力矩 Mb = F* rs ,它随着应力的增大 (直至 Fmax)而增大,并且导致部分 U形拉力的产生.这里的 rs算式如下: 图 22. 剪拉力 有了接近实际技术要求的测验,并且试验结果的数值离散很小,所以可把表 1 中最小 剪拉力 Fmin作为点焊连接的计算基础;该 Fmin是从 PV 6702 标
32、准的剪拉力试验中 求的,它与 DVS 2902 第 3 部分中计算出来的剪拉力 Fmin一致. Fmin = Fmax. *Rm min./ Rm (单位 kN) Rm min. = 按 DIN 50 124 测定的母材最小抗剪拉强度 MPa Rm = 不受母材影响的实际抗拉强度 MPa Fmax = 按 DIN 50 124 在剪拉试验中测定的最大剪拉力 MPa 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1
33、 共 27 页 第 18 页 4.2 U形拉力 Fk 图 23. U形拉力 按 DVS 2902 标准第 3 部分(用于 DIN 1623-1 规定的材料)的规定,在该应力下,允许 负荷总共只能为剪拉力 Fmin的 60%. FK 0.6 Fmin 4.3 拔拉力 FSchael 图 24. 拔拉力 在该应力情况下,允许负荷总共只能为剪拉力 Fmin的 20%.见表 2 和 DVS 2902-3 FSchael 0.2 Fmin 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢
34、板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 19 页 4.4. 扭转力(扭力) Mt 图 25. 扭转力 牢固的连接至少要通过 2 个焊点才能达到,因为在扭转时只 1 个焊点构成可转移 力矩 Mt 太小.只靠一个焊点来支承的设计应该避免. 4.5 静负荷与动负荷 静负荷或动负荷的计算基本上是分开处理的.以公式方法表达的关系式可用于静 负荷计算. 以下各条说明,适用于动负荷下结构件强度的验证: 由于对点焊连接设计的影响和计算的不可靠性还没有足够的知识,而应力又总是总是总是总是 处于摆动状态,故连接处的承载能力就只有通过试验来验证了. 在给定材料的情况下,
35、焊接处的牢度取决于负荷的摆幅,取决于 R 值和应力的种类 (图 26),在应力的种类中,剪拉力和拔脱力是经常出现的,U形拉力和扭力则不经常 出现.在通常情况下,应力的出现在种类和形式上都不会是单一的. 图 26. 负荷摆幅 优先选择单列单面连接 动态的 U形拉负荷,拔脱负荷和扭转负荷,那怕是微小的应力也要避免 其他数据资料(包括基本设计部分在内)请参见 DVS 2902-3 中的引用资料 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板
36、 VW 011 05-1 共 27 页 第 20 页 4.6 安全作业 任何一种点焊连接都是通过其全部特征值及其生产流程来说明的.通过作为试验 标志的可测量和/或可数的数值,对点焊连接进行评价,落脚点全在其质量要求上. 多点焊接的质量赖以评价的可数的数值就是试验标志焊接点的数目. 批量生产监控试验过程,试验方法,以及用于点焊连接验收工作的各自评价等次,都包括 在 PV 6702 和 PV 6717 的试验规范之中. 4.6.1 焊点几何形状 熔核直径 dL 在垂直于焊接平面的工件接合平面上,在焊接过程中形成一个熔融金属区.这个区域的 直径便叫熔核直径,熔融金属因其具有不同于母材的组织结构而从母
37、材中隆起. 为了达到必要的强度,熔核的直径必须在图纸上标出来. dL的最小允许尺寸包含在表 2 中.熔核直径 dL的测量和从焊接缺陷角度对熔核进行 评定按 PV 6702 的规定借助于金相检验(低倍磨片,图 28)来进行. 图例: tL 熔核渗透深度 tS 焊缝宽度 tE1,2 压痕深度 t1,2 板材厚度 tr 电极压痕区内残余阳极板最小厚度 图 27. 焊点图示法简图 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011
38、05-1 共 27 页 第 21 页 图 28. 焊点磨片显微图 熔核压入深度熔核压入深度熔核压入深度熔核压入深度 tL 熔核压入深度应该0.2 mm,如果证件上有焊接强度的说明,它也可以0.2 mm (例如在刀具试验情况下测定隆起的头部直径). 压痕直径压痕直径压痕直径压痕直径 dE1, dE2 由电极造成的压痕的平均直径称为压痕直径 dE 压痕深度压痕深度压痕深度压痕深度 tE1, tE2 由电极造成的洼处最大深度称为压痕深度,其表面质量级别见 4.6.3 条 板厚板厚板厚板厚 t1, t2 与必要强度相关的最小允许尺寸 t1陈列在表 2 中. 板厚 t1, 和 t2各自公差值分别从 引用
39、的相应尺寸标准中查取. 焊缝尺寸焊缝尺寸焊缝尺寸焊缝尺寸 ts 接受焊接钢板之间的焊缝尺寸 ts最大可以达到比例板厚 tv的 20%.关于噪声和密封 等个别要求问题,鉴于焊点的距离较小,允许的焊接尺寸可以与各自设计部门预先商 定解决. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 22 页 焊点直径焊点直径焊点直径焊点直径 dp 焊点直径 dp 是指接合平面上有破裂(图 30)或有剪应力作用
40、,但尚未出现附着区的工 件接合平面上的破裂表面的平均直径. 在隆起顶部破裂情况下的 dp,就是隆起焊瘤基面的平均直径. 在混合断口情况下, dp,就是隆起焊瘤基面上(包括接合面上断口部分在内)的平均直径 (是 d1不是 d3!见图 29). 焊点直径 dp 可对熔融直径 dL的额定值起调整作用(表 2),因此不在图纸上标出不在图纸上标出不在图纸上标出不在图纸上标出 标准值: dp = 1.15 dL, 用于无涂层和有涂层的钢板 图 29. 焊点直径 dp;隆起顶部有断口的焊接 在车间试验时,在焊点的隆起顶部可能形成焊瘤.由于金属因焊接而变硬,故焊瘤直径 会大于熔核的直径. 在确定焊点直径时,借
41、助游标卡尺来测定焊瘤的 d1和 d2(第 2 次测量要移转 90),并 从两次测量中确定一个平均值. 如果在两个方位之间不能进行准确的测量,则采用比 dp 小的直径. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 23 页 图例: 1 接合平面上的断口 2 附着区 图 30. 焊点直径 dp;接合面上的断口 焊点直径的公差焊点直径的公差焊点直径的公差焊点直径的公差 经常出现的焊点直径(小于
42、dpmin的 15%) 5% 经常出现的松散焊点 0.5% 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 24 页 表 2. 与板厚相关的最小熔核直径,焊点直径以及最小剪拉力的规定 该表适用于: 平行接口和搭接接口 剪拉力适用于材料 DC01,DC03,DC04,例如 DIN EN 10130 标准中的材料(以前为 St 12,13,14 号材料). 对于不同的板厚来说,这些较薄钢板的熔核直
43、径或焊点直径 t1的规定是权威性的. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 25 页 4.6.2 焊点个数 焊点的个数,部位和最小的熔核直径都要得到保证.如果出了偏差,就必须通过主管部门 的试验,无条件地重新处理.“四分之一,三分之一,而分之一和四分之三”的焊点会降低 焊接部位的承载能力,所以决不允许存在(图 30) 图 30. 焊点偏移 4.6.3 点焊钢板表面精度等级 表面污迹是
44、不允许的. 因为,在钢板之间有污迹时,电极压痕深度就可能大大减少,允许的数值就会明显地 超过,所以焊接污迹必须避免,这特别是那些要求有一级表面质量的地方. 表面精度等级表面精度等级表面精度等级表面精度等级 OG1 该表面精度等级适用于这样的板金表面,该表面在进行“金属最后细加工”之后,要 完全清除打印标记和污物,以便在施漆之后,在目光所及的地方再也见不到它们.因 “金属细加工”而被清除的部分只要不多于板厚的 10%则是允许的,打印的标记深 度若大于 10%的板厚,则在“金属最后细加工”之前,必须予以填平. 表面表面表面表面精度等级精度等级精度等级精度等级 OG2 该表面深度等级包括某些表面上打
45、印标记的最小值,和用于那些最小压入达到标准 表面之下的 15%,但尚可被接受的表面(例如内部的阀门表面) 表面精度等级表面精度等级表面精度等级表面精度等级 OG3 该表面精度等级可描绘出钢板表面上压入达到各自板厚 20%的特征曲线 在此曲线范围内,如果图纸上对毛刺和飞溅物的允许程度没有规定,也允许表面存在 着粘牢的电焊飞溅物. 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 26 页 表面精度
46、等级表面精度等级表面精度等级表面精度等级 OG4 该表面精度等级可以描绘出没有特别质量要求的压痕特征曲线 有助于评价可以投入使用的极限样品的特征曲线. 5 图纸数据 DIN ISO 2768 标准规定的一般公差,通常都适用于尺寸 b,c,e,g,k 和 v(表 1)以及 a,f,h,I(见图 7 至图 17) 在图 31 中,举凡总装图中,亦即 PDM 图纸中的标准尺寸和象征性的示图都表达出来 了,示图 31 是以 DIN EN 22553 作依据的.另外还有一个重要标准,其“参考”栏中对 此亦有说明,这个标准是: VW 011 05 其他有关焊缝的数据和概念定义方面的基本原则见 DIN EN
47、 12345 标准. 注释: 符号意义按 DIN EN 22553 该熔核直径 dLmin.必须位于连接平面内的钢板 t1和 t2之间. 为了获得准确的定义和焊点位置的准确转移,在“车身”工艺链范围内,对 VW 01059 标准的每个工件上 CAD/CAM 数据涉及的相关技术要求都要重视. 从工艺基础来看,熔核最小直径 dLmin.应按表 2 处理 完成点焊的钢板,其表面质量等级见 4.6.3 条,表面质量等级始终只适用于图纸页. 如果图纸上没有给出表面质量等级,则采用等级 3. 图 31. 点焊接缝象征性符号示图 接触点焊接触点焊接触点焊接触点焊 设计设计设计设计, , , ,计算计算计算计
48、算, , , ,安全作业安全作业安全作业安全作业 有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板有涂层和无涂层的钢板 VW 011 05-1 共 27 页 第 27 页 6 相关参考标准 VW 01059 ff 标准系列, CAD/CAM 的技术要求 PV 6702 点焊连接,强度试验 PV 6717 钢材车身构造中的板金工件(深拉制件);评估,修整补充工作,试验 DIN 8528-1 金属材料的可焊接性,概念 DIN EN 10130 扁钢产品,供货技术条件 DIN EN 10139 冷成型用的,无涂层软性钢冷轧带带材/供货技术条件 DIN EN 12345 焊接,用于焊接的多
49、语种名称和图示法 DIN EN 22553 焊接,图纸中符号象征性图示法,数据表,方法和等级号 DIN EN ISO 4063 焊接,铜锌合金焊,锡焊和钎焊,数据表,方法和等级号 DIN EN ISO 5817 焊接/钢、镍、钛及其合金的熔焊连接(非电子束焊接),无规律性 评估基础 DIN EN ISO 14273 对接触点焊、螺旋焊接和凸焊焊接方面的剪拉试验实施和试验 尺寸 DIN ISO 2768-1 一般公差,用于长度单位和标准角规的公差,非单个公差著录 DIN ISO 2768-2 一般公差,形状和位置公差,非单个公差著录 DVS 2902-3 钢板接触点焊,达到 3 mm 单件厚度;
50、设计与计算. 其他标准索引 VW 011 05-2 铝板焊接 DIN 1623-1 扁钢制品,冷轧钢带和钢板,供货技术条件 DIN 50124 技术材料试验/接触点焊,接触隆起焊接和熔融点焊(已无效) DIN EN 10142 用于冷成型的软性钢制品,连续热镀锌带材和板材 DIN EN 10292 连续熔融热浸精炼的具有高屈服点的用于冷成型的带钢和钢板 供货技术条件 DIN EN ISO 14324 接触点焊,焊接的破坏性试验,点焊连接的疲劳试验(草稿 03.00) DIN EN ISO 14327 接触点焊,凸焊和缝焊的焊区图解(草稿 02.01) DIN EN ISO 14329 焊接的破
