压焊方法及设备第三章

第三章缝焊缝焊（seamwelding）焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。应用：缝焊主要应用在薄壁容器的制造上，因此接头的质量要求首先是应具有良好的密封性和耐蚀性。通常以能通过枕形件(密封性)压力试验即可。有时也用来连接普通非密封性的钣金件，被焊金属材料的厚度通常在0.1~2.5mm。特点：（1）缝焊与点焊一样是热—机械（力）联合作用的焊接过程。（2）缝焊焊缝接头主要是搭接接头。（3）轮滚电机表面易发生粘损而使焊缝表面质量变坏。（4）接头主要起密封性和耐蚀性作用。3.1焊缝基本原理定义：焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。3.1焊缝基本原理3.1.1缝焊基本类型一、按滚轮电极旋转与焊接电流通过的机—电配合方式。1、连续缝焊2、断续缝焊3、步进缝焊1、连续缝焊机一电特点为：滚轮电极连续旋转、焊件等速移动，焊接电流连续通过，每半个周波形成一个焊点。连续缝焊焊接循环示意图连续缝焊设备简单(例如，FN-25型缝焊机)、生产率高，一般焊接速度为10~20m／min。但由于上述机一电特点，缝焊中滚轮电极表面和焊件表面均有强烈过热，焊接质量变坏及电极磨损严重，该方法的实际可用性却很有限。2、断续缝焊机一电特点为：滚轮电极连续旋转、焊件等速移动，焊接电流断续通过，每“通-断”一次，形成一个焊点。断续缝焊焊接循环示意图断续缝焊在生产中得到最广泛地应用，焊接电流采用工频交流或电容贮能电流波形(频率可调)，用以制造黑色金属气密、水密和油密焊缝，缝焊速度一般为0.5~4.3m／min。例如FNl-150型缝焊机，即属此类。3、步进缝焊机电特点为：滚轮电极断续旋转、焊件相应断续移动，焊接电流在电极与焊件皆为静止时通过。焊点形成后，滚轮电极重新旋转，传动焊件前移一定距离(步距)，每“通一移”一次形成一个焊点。步进缝焊焊接循环示意图步进缝焊是一种高质量的缝焊方法，焊接电流采用直流冲击波、三相低频和次级整流电流波形，用以制造铝合金、镁合金等的密封焊缝，缝焊速度一般较低，约为0.2~0.6m／min。二、按接头形式分：平压缝焊、搭接缝焊、圆周缝焊、垫箔对接缝焊、铜线缝焊等。P66图3.1.2缝焊接头形成过程1）即将进入滚轮电极下面相邻金属，受到一定的预压和滚轮电极部分压力作用，处在“预压阶段”。2）在滚轮电极直接压紧下，正被通电加热的金属，处于“通电加热阶段”。3）刚从滚轮电极下面出来的临近金属，一方面开始冷却。同时受到滚轮电极的部分压力作用，处在“冷却结晶阶段”。缝焊接头形成过程特点缝焊时，每一焊点同样要经过预压、通电加热和冷却结晶三个阶段。但由于缝焊时滚轮电极与焊件间相对位置的迅速变化，使此三阶段不像点焊时区分的那样明显。缝焊时的温度场缝焊温度分布比点焊平缓，焊接方向的金属因预热作用温度比点焊时高，而已焊部分金属因分流电流的缓冷作用温度比前沿更高，形成前低后高的不对称温度分布形态。缝焊的缺点：1、缝焊的整个过程都是在动态下进行的，预压和冷却结晶阶段时的压力作用不够充分，就使得缝焊的接头质量一般比点焊时差，易出现裂纹、缩孔等缺陷。2、焊件表面温度比点焊高，就使电极温度高，易出现表面粘附严重。3.2缝焊一般工艺3.2.1缝焊工艺特点1）焊前焊件表面必须认真全部和局部清理。2）不等厚度和不同材料缝焊时，可采用与点焊类似的工艺。3）缝焊前必须采用点焊定位。定位点距75~150mm。4）长缝焊接时要注意分段调节焊接参数和焊序。3.2.2缝焊接头设计3.2.3缝焊焊接参数选择1、焊接电流（I）缝焊时，焊接电流应比点焊时增加20~60%，具体数值视材料的导电性、厚度、相互叠量(或点距)而定。随着焊接电流的增大，焊透率及重叠量增加。应该注意，当焊接电流满足接头强度要求后，继续增大焊接电流，虽可获得更大的焊透率和重叠量，但却不能提高接头强度(因为接头强度受板厚限制)，因而是不经济的。同时，由于焊接电流过大，可能产生过深的压痕和烧穿，使接头质量反而降低。2、电流脉冲时间（t）和脉冲间隔时间（t0）缝焊时，可通过电流脉冲时间来控制熔核尺寸，调整脉冲间隔时间来控制熔核的重叠量。因此，二者应有适当的配合。一般说，在用较低焊速缝焊时，电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值为1.25~2，可获得良好的结果。而随着焊速增大将引起点距加大、重叠量降低，为保证焊缝的密封性，必将提高电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值。因此，在采用较高焊速缝焊时，电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值为3或更高。3、电极压力（FW）缝焊时压力作用不充分，电极压力应比点焊时增加20-50%，具体数值视材料的高温塑性而定。在焊接电流较小时，随着电极压力的增大，将使熔核宽度显著增加(熔核宽度与重叠量有一定关系；熔核宽度增加引起点距加大、重叠量降低)、重叠量下降，破坏了焊缝的密封性。在焊接电流较大时，电极压力可以在较大的范围内变化，其熔核宽度(代表了重叠量)、焊透率变化较小并能符合要求。此时，电极压力的影响不像点焊时那样大。当焊接电流更大些时，尽管电极压力发生很大的变化，但熔核宽度、焊透率均波动很小。但是，不能选择这一更大的电流，理由正如前所述，不仅不能提高接头强度反而使接头质量降低．4、焊接速度（v）焊接速度是影响缝焊过程的最重要参数之一。缝焊时，随着焊接速度的增大，接头强度降低，当所用焊接电流较小时，下降的趋势更严重。为使焊接区获得足够热量而试图提高焊接电流时，将很快出现焊件表面过烧和电极粘损现象，即使增大水冷也很难改善。因此，在缝焊时，试图用加大焊接电流来提高焊速进而获得高生产率是困难的。研究表明，随着板厚的增加，缝焊速度必须减慢。5、滚轮电极端面尺寸（H）或（R）滚轮电极端面是缝焊时与焊件表面相接触的部分。滚轮电极端面尺寸的变化对接头质量的影响为点焊时电极端面尺寸的影响相似，由于缝焊的加热特点使这种影响比点焊时更为严重。因此，对端面尺寸变化的限制比点焊时更为严格。缝焊焊接性金属材料的缝焊焊接性比其点焊焊接性差，原因主要是缝焊过程及规范参数复杂、机械(力)作用不充分，以及缝焊接头的密封性和耐蚀性要求使其对缺陷的敏感性增大。但是，缝焊接头仍然是在热一机械(力)联合作用下形成的，这就使缝焊与点焊并无实质上的不同。一般认为，判断金属材料点焊焊接性的主要标志对缝焊也是适用的：金属材料点焊焊接性指标及对规范参数的一般要求、各金属材料的点焊技术要点均可作为缝焊时的主要参考。3.3常用金属材料的缝焊常用金属材料包括：1、低碳钢；2、可淬硬钢；3、镀锌钢板；4、镀铝钢板；5、镀铅钢板；6、不锈钢；7、高温合金；8、钛及钛合金；9、铝合金；10、H62黄铜。