电阻焊(结题版).

第八章电阻焊（ＲW）本章重点：①点焊②闪光对焊本章难点：①电阻（点）焊的原理；②焊接工艺的确定。学习建议：①由于电阻焊不象电弧焊那样应用广泛、常见，故本章非重点，不作详细的讨论；②本章以点焊内容为重点；③电阻焊的关键在于工艺工艺参数要合理，与操作技能的关系不大。电阻焊的工艺参数虽复杂但已比较规范、标准化，因此在确定其工艺参数时，注意要充分利用相关的手册，从一些手册上可以获得比较完善的工艺参数。第一节电阻焊的实质、分类及特点一、电阻焊(resistancewelding)的实质定义：将被焊工件压紧于两电极之间，利用流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成接头的一种焊接方法。二、电阻焊的分类按电流形式分：（P182图8-1）点焊（spotwelding）缝焊（beamwelding）对焊（ButtResistanceWelding）按接头特点分：材料：碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金等结构：广泛（多为轻型接头）四、电阻焊的应用三、电阻焊的特点缺点：优点：生产率高焊接质量好焊接成本低劳动条件好对参数波动敏感焊后难于无损检测结构受较多限制设备功率大、复杂第二节电阻焊的基本原理一、电阻热及影响因素（一）电阻热的产生1、电阻热——电阻焊的热源：Q=I2Rt2、影响产热的因素：⑴电阻焊件本身电阻RW=ρL/s其中ρ是一个重要参数且会随温度的升高而增大。接触电阻RC（可从R=ρL/s进行解释）当表面清理十分洁净时，RC仅在通电开始极短的时间内存在，随后会迅速消失。但它在焊接时间很短的情况下（如焊薄铝），对熔核的形成和焊点强度的稳定性仍有显著影响。⑵焊接电流焊接电流（密度）对产热的影响比电阻和时间两者都大，在焊接过程中是一个必须严格控制的参数。⑶通电时间与焊接电流在一定范围内可互为补充⑷电极压力对总电阻R影响显著，压力增大，R减小。⑸电极材料及端面形状主要是电阻率和导热性⑹焊件表面状况主要影响接触电阻。彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。（二）温度分布：点（对）焊——中心高，四周低二、热平衡及温度分布（一）热平衡：热量小部分（10~30%）有用，大部分散失，其中主要通过电极的热传导而散失。缝焊——由于焊点间相互影响，温度分布比点焊的平坦，且前后不对称。温度分布曲线越平坦，接头HAZ越宽，工件表面越容易过热，电极越容易磨损。三、（点焊）焊接循环预压通电维持休止典型点焊循环图（P186图8-8）简单循环复杂循环软/硬规范的概念硬规范（强规范）:大电流、短时间软规范（弱规范）：小电流、长时间压力电流ttii四、电阻焊对金属的要求（P186-187）主要从下列各项指标进行评定：1、材料的导电性和导热性导电性和导热性越高，焊接性越差。2、材料的高温强度高温（0.5~0.7Tm）屈服强度越高，焊接性越差。3、材料的塑性温度范围塑性温度范围越窄，对参数波动越敏感，焊接性越差。4、材料对热循环的敏感性敏感性越强，焊接性越差。另外，熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属，其焊接性一般较差。第三节点焊、凸焊与缝焊一、点焊（spotwelding）（21）点焊是一种高速、经济的连接方法。它适用于制造可以采用搭接接头、不要求气密、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。点焊有时也用于连接厚度≧6mm的金属板，但与熔焊的对接相比较，点焊的承载能力低，搭接接头增加了构件的重量和成本，且需要昂贵的特殊焊机，因而是不经济的。1.点焊接头形成过程（如图）点焊循环：预压通电锻压休止（可以是复杂的循环图）2.点焊接设计接头形式：搭接折边接头设计时应注意考虑：点距、边距、搭接量、分流、装配间隙等。点距最小值主要是考虑分流影响。点距小时，接头会因分流而影响其强度；大的点距又会限制可安排的点焊数量。因此，必须兼顾点距和焊点数量，才能获得最大的接头强度。多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。采用强条件和大的电极压力时，点距可以适当减小。若采用热膨胀监控或可能够顺序改变各点电流的控制器时，以及采用能有效地补偿分流影响的其它装置时，点距可以不受限制。如果受工件尺寸限制，点距无法拉开而又无上述控制手段时，为保证榕核尺寸一致，就必须以适当电流先焊各工件的第一点，然后调大电流，再焊其相邻点。搭接量是边距的两倍。推荐的最小搭接量及最小点距见表（点击）。装配间隙必须尽可以能小，通常为0.1~0.2mm。刚度、厚度越大，许用间隙越小。单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积。焊透率应介于20%~80%之间（两板上的焊透率应分别测量）。焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的15%。3.点焊方法与工艺点焊方法：单点、多点焊/单面、双面焊点焊工艺：①焊前清理：清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用砂布、钢丝刷清理等。不同的金属和合金，须采用不同的清理方法。②工艺参数及选择：电流（KA）（图8—13）通电时间（周）：（图8—14），对塑性指标影响较大电极压力（KN）通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取。首先确定电极的端面形状和尺寸，其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样。经检验熔核直径符合要求后，再在适当的范围内调节电极压力、焊接时间和电流，进行试样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。以试样选择工艺参数时，要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响以及装配间隙方面的差异，并适当加以调整。☆点焊工艺参数之间互相影响，而且还受外界因素（如材料、结构、设备等）的影响，参数之间要合理匹配，比较复杂，所以，已将焊接参数标准化，可查阅相关手册、必要时加以修正而得。点击参看点焊工艺参数选择示例异种材料及不等厚板点焊的工艺措施：不等厚及异种材料焊接时、熔核偏向（产热多、散热难）一边调整原则：增加薄料或导电、热好工件的产热，减小其散热。具体方法：①薄件一侧电极端面小直径②薄件一侧同导热性较差之合金作电极材料③采用工艺垫片④采用硬规范点焊质量的检验最常用的检验试样的方法是撕开法。优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，而另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可通过剪切的断口判断熔核的直径，必要时，还需进行低倍测量、拉伸试验和X射线检验等，以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等缺陷。4.常用金属材料的点焊（1）低碳钢及低合金钢低碳钢的w(c)低于0.25%，具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。可采用工频交流、简单循环，无须特殊工艺措施；磁性材料，注意其对焊接电流的影响。低碳钢和低合金钢如果表面的涂油未被车间的脏物或其他不良导电材料所污染，在电极压力下，油膜容易被挤开，不会影响接头质量。（2）淬火钢由于冷却速度极快，在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏组织，在应力较大时还会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法。（3）不锈钢导电、导热率低，高温强度大。必须采用较高的电极压力，通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却，并且要准确地控制加热时间和焊接电流，以防止热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。马氏体不锈钢由于有淬火倾向，点焊时要求采用较长的焊接时间。为消除淬硬组织，最好采用焊后回火的双脉冲点焊。点焊时一般不采用电极的外部水冷却，以免因淬火而产生裂纹。（4）铝合金导电、导热率高，强度低，易氧化，焊接性较差；焊前严格清理后迅速施焊；必须采用大功率焊机以硬规范焊接（较大电流和较短的时间、较大的电极压力，电极随动性还要好）。点焊铝合金时应选用具有下列特性的焊机：1）能在短时间内提供大电流；2）电流波形最好有缓升缓降的特点；3）能精确控制工艺参数，且不受网路电压波动的影响；4）能提供阶梯形和马鞍形电极压力；5）机头的惯性和摩擦力小，电极随动性好。当前国内使用的300~1000KVA的直流脉冲、三相低频和二次整流焊机均具有上述特性；单相交流焊机仅限于点焊不重要薄件。选用导电、导热率高的1类电极合金材料，球面电极。可考虑采用复杂循环。很容易产生电极沾着，为此需经常修整电极。防锈铝如3A21强度低、延性好，有较好的焊接性，不产生裂纹，通常采用固定不变的电极压力，而硬铝、超硬铝必须采用阶形曲线的压力，否则容易产生裂纹。5.点焊设备（1）点焊机（P194，表8—6）通用、专用、特殊型/固定式、移动式、轻便式固定式通用点焊机固定式专用多点焊机移动式点焊机轻便式点焊机电流形式：交流、低频、电容储能、直流（点击了解更多）加压机构：脚踏式电动滚轮式气压式、液压式、复合式电极运动轨迹：垂直行程式圆弧行程式焊点数目：单点、多点（2）电极材料：要求导电、导热好高温强、硬度高耐磨形成合金倾向小结构：端部、主体、尾部、冷却水孔形式：标准特殊标准电极的五种形式（下图）标准电极帽的五种形式（下图）电极与电极握杆的结合形式见右图电极通常用铜合金制造（点击了解电极材料）。电阻焊各种形式的电极★注意电极的拆装及修磨方法。二、凸焊（projectionwelding）（23）凸焊是点焊的一种特殊形式。在焊接过程中充分利用“凸点”的作用，使焊接易于达成且表面平整无压痕（如图）。凸焊的特点：①多个焊点可同时焊接，生产率高；②小电流焊接可以可靠地形成小熔核；③凸点位置、尺寸准确，强度均匀；④压痕浅，电极磨损少；⑤焊前对表面质量要求（比点焊）低。缺点是结构需要有凸点（往往需要专门冲制）、电极复杂，需要高电极压力、高精度大功率焊机。凸焊的适用范围：凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件，最适宜的厚度为0.5～4mm。另外，铁线制品等的焊接也属于凸焊。下图是其它一些凸焊结构。凸焊接头形成过程：预压：形成导电回路通电加热：凸点压溃形核冷却结晶：压力维持凸点接头和凸点设计凸焊接头设计凸焊搭接接头的设计与点焊相似。但通常凸焊接头的搭接量比点焊的小，凸点间的间距没有严格限制。凸点设计凸点的作用是将电流和压力局限在工件的特定位置上，其形状和尺寸取决于应用的场合和需要的焊点强度，有各种各样的形式。凸点的形状通常有圆球形和圆锥形两种，一般多用圆球形凸点。防止挤出金属残留在凸点周围形成板间间隙，可用带环形溢出槽的凸点。凸焊的工艺特点和工艺参数凸焊的工艺特点由于电流集中，克服了点焊时熔核偏移的缺点，因此凸焊工件的厚度比可以≧6：1。凸焊时，电极必须随着凸点的压溃而迅速下降，所以应采用电极随动性好的焊机。多点焊时，还要采取措施防止凸点移位。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数主要有：电极压力、焊接时间、焊接电流。电极压力：取决于被焊金属的性能、凸点尺寸和一次焊成的凸点数量，应使凸点在达到焊接温度时被完全压溃，并使工件贴合紧密。焊接时间：确定合适的电极压力和焊接电流后，再调节焊接时间。通常凸焊的焊接时间比点焊长，而电流比点焊小，多点凸焊的时间应适当稍长。焊接电流：一般比点焊的小。应采用在合适的电极压力下不致于挤出过多金属的最大电流。☆由于材料、结构和凸点的不同，凸焊的焊接工艺参数差异较大，建议参考相关手册上的数据来确定焊接工艺参数，必要时作适当调整。其它工艺措施：电极：通常采用2类电极合金，3类电极合金亦可。常用平面电极，电极接触面直径不小于凸点直径的2倍。焊接模具和夹具：凸焊通常需要模具和夹具的配合。模具用于保持和夹紧工件于适当位置，同时也作电极；夹具是不导电的辅助定位装置（小工件的电极和定位夹具可合二为一，而大工件的模具和夹具则很复杂）。凸焊设备：可在点焊机上实现凸焊，也可用专用的凸焊机如TNXX、TNXX等。三、缝焊工件装配成搭接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并滚动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。形式电流电极特点应用连续缝焊连续导通连续旋转设备简单、生产率高，但电极磨损严重小功率焊机／非重要结构断续缝焊断续导通连续旋转应用广泛，（黑色金属）步进缝焊断续断续设备复杂，要求高，电极磨损少，焊接质量高多用于铝，镁合多）1.缝焊的分类的特点缝焊的适用范围：