电阻点焊

CollegeofMaterialsScienceandEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineering一、电阻点焊介绍二、点焊循环三、焊接工艺参数四、电阻点焊实验操作五、电阻点焊质量检验CollegeofMaterialsScienceandEngineering电阻焊(resistancewelding)是将被焊工件压紧于两电极之间,并施以电流,利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方法.一、电阻点焊介绍。CollegeofMaterialsScienceandEngineering点焊缝焊凸焊对焊CollegeofMaterialsScienceandEngineering(1)冶金过程简单。熔核被塑性环包围，不受外界空气的影响，熔核内不易产生治金缺陷。(2)热影响区小，焊接变形与应力小，一般焊后无须安排校形和热处理工序。(3)不需要焊丝、焊条等填充金属；也不需要氮气、氧气、乙炔、焊剂等辅助材料，成本低。(4)由于加热时间短、焊接速度快，因此生产率高。(5)操作简单，易于实现机械化、自动化。(6)劳动环境好，污染小。CollegeofMaterialsScienceandEngineering（1）设备复杂，需配备较高技术等级的维修人员。造价较高，一次投资费用大。（2）电容量大，且多数为单相焊机，对电网造成不平衡负载严重，必须接入容量较大的电网。（3）对影响强度的某些内在指标目前尚缺少简便、实用的无损检测手段。因此阻碍了电阻焊在质量要求特别高的场合的进一步推广应用。综合上述情况，电阻焊主要用于生产批量大的场合，只有这样才能显示出它所具有的高生产率与高经济效益。CollegeofMaterialsScienceandEngineering（1）各种形状相同截面的对接或环状枣件的生产。例如建筑钢筋的接长、铁路钢轨的接长、刃具的异种钢毛坯对接；钢窗框架、自行车轮圈、汽车轮圈、锚链等的生产。（2）各种薄板构件的生产。例如轿车外壳拼装，仪表柜、钢家俱的生产；油桶、油箱、化工原料盛器、食品罐头等的制造。（3）各种冲压件、挤压件之间及其对薄板的装焊。例如物品货架、动物笼、网格栅架、汽车止动阀、电气触头、不锈钢餐具等零部件的生产。CollegeofMaterialsScienceandEngineering点焊接头焊接循环过程如图。点焊过程由预压、焊接、维持和休止四个基本程序组成焊接循环：CollegeofMaterialsScienceandEngineering这个阶段包括电极压力的上升和恒定两部分。为保证在通电时电极压力恒定，预压时间必须保证，尤其当需连续点焊时，须充分考虑焊机运动机构动作所需时间，不能无限缩短。预压的目的是建立稳定的电流通道，以保证焊接过程获得重复性好的电流密度。对厚板或刚度大的冲压零件，有条件时可在此期间先加大预压力，而后再回复到焊接时的电极力，使接触电阻恒定而又不太小，以提高热效率。CollegeofMaterialsScienceandEngineering这个阶段是焊件加热熔化形成熔核的阶段。在此期间焊件焊接区的温度分布经历复杂的变化后趋向稳定。起初输入热量大于散失热量，温度上升，形成高温塑性状态的连接区，而后在中心部位首先出现熔化区。随着加热的进行熔化区扩大，而其外围的塑性壳亦向外扩大，最后当输入热量与散失热量平衡时达到稳定状态。当焊接参数适当时，可获得尺寸波动小的熔化核心。CollegeofMaterialsScienceandEngineering•此阶段不再输入热量，熔核快速散热、冷却结晶。结晶过程遵循凝固理论。由于熔核体积小，且夹持在水冷电极间，冷却速度甚高。•由于液态金属处于封闭的塑性壳内，如无外力，冷却收缩时将产生三维拉应力，极易产生缩孔、裂纹等缺陷，故在冷却时必须保持足够的电极压力来压缩熔核体积，补偿收缩。此外加后热缓冷电流，降低凝固速度，亦有利于防止缩孔和裂纹的产生。CollegeofMaterialsScienceandEngineering此阶段为恢复到起始状态所需的工艺时间。此外，在焊接淬硬钢时一般要进行回火处理，一般插在维持时间内，当焊接电流结束，熔核完全凝固且冷却到完成马氏体转变之后再插入，其目的是改善金相组织。CollegeofMaterialsScienceandEngineering焊接热的产生及影响产热的因素点焊时产生的热量由下式决定:Q=I2Rt式中Q——产生的热量(J)I2——焊接电流(A)的平方R——电极间电阻(Ω)t——焊接时间(s)CollegeofMaterialsScienceandEngineering1.电阻R及影响R的因素：上式中的电极间电阻包括工件本身电阻，两工件间接触电阻，电极与工件间接触电阻。当工件和电极已定时，工件的电阻取决于它的电阻率。因此，电阻率是被焊材料的重要性能。电阻率高的金属其导热性差(如不锈钢),电阻率低的金属其导热性好(如铝合金)。因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易。点焊时，前者可以用较小电流(几千安培)，后者就必须用很大电流(几万安培)。CollegeofMaterialsScienceandEngineering2.焊接电流的影响从公式可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此,在点焊过程中，它是一个必须严格控制的参数。引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在次级回路中引入了不同量的磁性金属。对于直流焊机，次级回路阻抗变化，对电流无明显影响。除焊接电流总量外，电流密度也对加热有显著影响。通过已焊成焊点的分流，以及增大电极接触面积或凸焊时的凸点尺寸，都会降低电流密度和焊热接热,从而使接头强度显著下降。CollegeofMaterialsScienceandEngineering3.焊接时间的影响为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充。为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间(强条件,又称强规范)，也可以采用小电流和长时间(弱条件,又称弱规范)。选用强条件还是弱条件则取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都仍有一个上、下限，超过此限，将无法形成合格的熔核。CollegeofMaterialsScienceandEngineering4.电极压力的影响电极压力对两电极间总电阻R有显著影响，随着电极压力的增加，R显著减小。此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因R减小而引起的产热的减少。因此，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低。在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性，电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低。CollegeofMaterialsScienceandEngineering5.电极形状及材料性能的影响由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，接触面积将增大，焊点强度将降低。6.工件表面状况的影响工件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的不均匀性还会影响各个焊点加热的不一致，引起焊接质量的波动。因此，彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。CollegeofMaterialsScienceandEngineering本电阻点焊实验所用的电焊机为YR155S型松下电阻焊机，所用阻焊控制器分别为松下YZ-0201Z5型和松下YF-0701DHGE型。CollegeofMaterialsScienceandEngineering•在焊接时，绝对不能将手放入电极之间，电极加压力大，会造成重伤。•检修、整形、更换电极头时，一定要关闭控制装置的电源开关。•检修焊机本体内部及控制装置或更换部分时，一定要关闭焊接电源及控制装置的电源开关。•焊接时会产生飞溅，请着用防护服、防护镜、防护手套等防护用具。•焊接烟尘和一氧化碳气体对人体有害，一定要在实施换气对策的基础上进行实验。•请确认焊接作业时产生的飞溅绝对不能飞溅到周围的可燃物上。CollegeofMaterialsScienceandEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineeringa.条件选择指示灯b.启动指示灯c.启动序号显示器表示启动序号（1—4）d.焊接条件指示灯e.焊接条件序号显示器表示焊接条件序号（1－9或者A-F）f.SOL指示灯g.SOL序号显示h.程序指示灯i.数据显示器A显示运转时的数据及程序监视模式的各种数据j.数据显示器B显示运转时的数据及运转时的各种数据k.监视指示灯l.全负载引弧指示焊接电流已临近界限，不能再上升时亮灯m.准备焊接指示灯n.焊接电源指示灯CollegeofMaterialsScienceandEngineeringTsd:初期等待时间Ts:初期加压时间Tu:上升时间Tw1:焊接时间1Tc:冷却时间Tw2:焊接时间2Pu:脉冲数Td:下降时间Th:保持时间To:开放时间CollegeofMaterialsScienceandEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineering1.打开冷却水开关（水龙头）说明：请使用常温在30℃以下的冷却水，特别是采用循环水冷的要充分注意。2.打开总电源开关，然后再给电机通电。3.打开控制面板开关。4.在控制面板进行焊接参数的调整。CollegeofMaterialsScienceandEngineering5.进行电极加压调整，方法如下：向上提升减压阀的旋柄后，顺时针转动旋柄电极加压力增加，逆时针转动旋柄压力减少，确认调整压力合适后，按下旋柄。6.进行试焊，方法如下：按按“运转键(Run)”，再按“试验选择键Test”,然后拿一块试验样品放在两电极间，用脚踩下脚踏开关。如果上下电极闭合，程序正确运行一遍，就可进行正式焊接。如果不成功，则进行程序调整，方法如上所述。7.试焊成功后，可以进行正式焊接，此时请操作人员带上手套操作。按按“运转键(Run)”，再按“焊接选择键Weld”，把试样放在两电极之间，踩下脚踏开关，直至焊接完成（程序运行完毕）后，松开脚踏开关。8.实验完成后，关闭控制器开关，然后再关闭电机开关和总电源，最后请关闭冷却水开关。CollegeofMaterialsScienceandEngineering目测法观察焊点形貌，焊点表面氧化区大小，工件变形状况。拉伸试验在拉伸试验机上，测试焊接试样的抗拉强度。即测试焊点的抗剪切能力。CollegeofMaterialsScienceandEngineering拉伸实验台CollegeofMaterialsScienceandEngineering内容焊接结果原因焊接结果不好焊接处有孔电极压力不足焊接电流过大通电时间过长电极头端部形状不好电极头水冷不充分焊接强度弱焊接电流不足电极压力过大通电时间短电极头端部形状不好飞溅多被焊物表面质量差（有油、锈等）初期加压时间短电极加压力不足焊接电流过大未焊透保持时间短电极加压力不足加压头动作不好（断油等）CollegeofMaterialsScienceandEngineering1.试样在焊点处脱离（剪切）2.试样在热影响区断裂（脆断）3.试样在非受焊点断裂（韧断）CollegeofMaterialsScienceandEngineering根据拉伸实验的结果，试分析焊接时间（焊接电流）对电阻点焊质量的影响CollegeofMa