不锈钢可以采用电阻点焊、缝焊和凸焊进行焊接,并能获得满意的焊接效果。电阻焊的焊接时间和焊接电流一般比碳钢焊接低,但是电极压力要比通常焊接碳钢大一些。
300系列奥氏体不锈钢采用电阻焊,要比别的金属(低碳钢例外)都多。尽管对于碳含量更高一些的不锈钢[例如12Cr17Ni7(301)、12Cr18Ni9(302)、16Cr23Ni13(309)和 20Cr25Ni20(310)型钢]使用电阻焊常常也能取得良好的效果,但是进行电阻焊的不锈钢的碳含量仍以最高不超过0.08%为宜,例如06Cr19Ni10(304)、06Cr17Ni12Mo2(316)和06Cr18Ni11Nb(347)型钢。
马氏体和铁素体不锈钢采用电阻焊也都能获得很好的焊接效果。马氏体不锈钢一般不常用电阻焊,因为电阻焊时,在焊接状态下焊缝又硬又脆,对焊接工艺必须进行精确的控制,并且焊后应该进行回火处理方可取得较好的效果。
奥氏体及沉淀硬化不锈钢的电阻焊,如果焊后经过热处理,则在低温下可以工作得很好。
因为电阻焊的时间一般很短,在如此短的时间内不可能形成相当多的晶间碳化物,所以奥氏体不锈钢的点焊、凸焊、缝焊在多数大气环境下,都具有较强的抗腐蚀能力。和焊接时间较长的传统电弧焊不同,经过固溶处理的母材抗晶间腐蚀的能力是不会因为电阻焊而变坏的。
在别的焊接条件都相同的情况下,电阻焊接不锈钢时比焊接同等厚度的其他金属时,所需要的变压器功率较低,但电极压力要大些。
焊机可使用单相交流电源或者使用一个三相整流器或变频器电源。使用三相电源的焊接所需的电流一般高于单相电源,焊接时间也较长。电极的压力、材料及形状不论对单相电源还是三相电源都是一样的。
因为在较短的焊接时间内,两周波的偏差,可能引起在焊接时间上很大的百分比变化,所以在电阻焊不锈钢时最好采用逆行同步定时控制。因此,根据焊机的大小和电源功率有时希望使用稳流器和稳压器。
1. 点焊熔核的形成
在电极力(F)和强大的焊接电流Iw作用下,在焊件接触面上形成真正的物理接触点,并随着通电加热的进行而不断扩大。塑性变形能和热能可使相互接触的原子不断激活,消失了接触面,继续加热后形成熔化核心,简称熔核。熔核中的液态金属在电动力作用下,发生强烈搅拌,使熔核内两板的金属成分均匀化,结合界面迅速消失。加热停止后,核心液态金属以自由能最低的熔核边界的半熔化晶粒表面为晶核开始结晶,然后沿散热的相反方向不断以枝晶形式向中间延伸。一般熔核以柱晶形式生长,将合金浓度较高的成分排至晶叉及枝晶前端,直至枝晶相互抵住,获得牢固的金属键合,接合面消失后,得到枝晶生长较充分的焊点,或因合金过冷条件不同,核心中心区同时形成等轴晶粒,得到柱晶、等轴晶两种晶粒区并存的焊点。一个点焊接头常由一个或多个焊点完成。接头质量决定于每个焊点的质量,加热和冷却对焊点质量有重要的影响。因而,研究点焊的热源及熔核形成的过程对控制和提高点焊质量具有重要意义。
2. 焊接前的表面准备
必须把焊接件表面上的油或油脂清洗掉,否则油或油脂中的碳会进入钢内,从而提高焊缝对晶间腐蚀的敏感性。在成型时,用以防止擦伤抛光板表面的衬垫纸在压力机操作中可能沾上油并粘在钢板上,在电阻焊前必须把衬垫纸拿掉。
必须除掉焊接部件搭接侧边上的毛刺。否则,焊接电流就可能穿过毛刺和焊接部件发生短路接触,而不是通过焊极和焊接部件密切接触的。
不锈钢薄板不能用普通钢所用的工具进行修磨或锉平。因为即使很细小的铁屑也会降低修磨区或锉平区的有效铬含量,从而引起焊接报废。只能使用不锈钢丝制作的刷子进行表面清理。
对于热轧不锈钢板,焊接必须通过酸洗去掉表面氧化铬。酸洗后在常温下形成的保护膜极薄,一般不妨碍电阻焊。