電阻焊技術

電阻焊(resistance welding)是將被焊工件壓緊于兩電極之間,并施以電流,利用電流流經工件接觸面及鄰近區域產生的電阻熱效應將其加熱到熔化或塑性狀態,使之形成金屬結合的一種方法。
電阻焊方法主要有四種,即點焊、縫焊、凸焊、對焊,(見圖)

電阻焊概述

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電阻焊的種類很多,常用的有、、和三種。
一、點焊
點焊是將焊件裝配成搭接接頭,并壓緊在兩柱狀電極之間,利用電阻熱熔化母材金屬,形成焊點的電阻焊方法。點焊主要用于薄板焊接。
點焊的工藝過程:
1、預壓,保證工件接觸良好。
2、通電,使焊接處形成熔核及塑性環。
3、斷電鍛壓,使熔核在壓力繼續作用下冷卻結晶,形成組織致密、無縮孔、裂紋的焊點。
二、縫焊
縫焊的過程與點焊相似,只是以旋轉的圓盤狀滾輪電極代替柱狀電極,將焊件裝配成搭接或對接接頭,并置于兩滾輪電極之間,滾輪加壓焊件并轉動,連續或斷續送電,形成一條連續焊縫的電阻焊方法。
縫焊主要用于焊接焊縫較為規則、要求密封的結構,板厚一般在3mm以下。
三、對焊
對焊是使焊件沿整個接觸面焊合的電阻焊方法。
四、凸焊
凸焊是點焊的一種變型形式;在一個工件上有預制的凸點,凸焊i時,一次可在接頭處形成一個或多個熔核。
1、電阻對焊
電阻對焊是將焊件裝配成對接接頭,使其端面緊密接觸,利用電阻熱加熱至塑性狀態,然后斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法,
電阻對焊主要用于截面簡單、直徑或邊長小于20mm和強度要求不太高的焊件。
2、閃光對焊
閃光對焊是將焊件裝配成對接接頭,接通電源,使其端面逐漸移近達到局部接觸,利用電阻熱加熱這些接觸點,在大電流作用下,產生閃光,使端面金屬熔化,直至端部在一定深度范圍內達到預定溫度時,斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。
閃光焊(han)(han)(han)(han)(han)的接頭質量比電阻(zu)焊(han)(han)(han)(han)(han)好,焊(han)(han)(han)(han)(han)縫力學(xue)性能與(yu)母材(cai)相當(dang),而且焊(han)(han)(han)(han)(han)前不(bu)需要(yao)清理接頭的預焊(han)(han)(han)(han)(han)表面。閃光對(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)常用于重要(yao)焊(han)(han)(han)(han)(han)件的焊(han)(han)(han)(han)(han)接。可(ke)焊(han)(han)(han)(han)(han)同種金屬(shu)(shu),也可(ke)焊(han)(han)(han)(han)(han)異(yi)種金屬(shu)(shu);可(ke)焊(han)(han)(han)(han)(han)0.01mm的金屬(shu)(shu)絲(si),也可(ke)焊(han)(han)(han)(han)(han)20000mm的金屬(shu)(shu)棒和型材(cai)。

電阻焊接的品質是由以下4個要素決定的:
1.電流(liu),2.通(tong)電時間(jian),3.加壓力,4.電阻頂端直徑

電阻焊的優點

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1、熔核形成時,始終被塑性環包圍,熔化金屬與空氣隔絕,冶金過程簡單。
2、加熱時間短,熱量集中,故熱影響區小,變形與應力也小,通常在焊后不必安排校正和熱處理工序。
3、不需要焊絲、焊條等填充金屬,以及氧、乙炔、氫等焊接材料,焊接成本低。
4、操作簡單,易于實現機械化和自動化,改善了勞動條件。
5、生產(chan)率高(gao),且無(wu)噪聲及有(you)害氣體,在大批量生產(chan)中(zhong),可以和其他制(zhi)造工(gong)序一起編到(dao)組(zu)裝線上。但閃(shan)光對焊因有(you)火花噴濺(jian),需要隔離。

電阻焊的缺點

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1、目前還缺乏可靠的無損檢測方法,焊接質量只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗來檢查,以及靠各種監控技術來保證。
2、點、縫焊的搭接接頭不僅增加了構件的重量,且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角,致使接頭的抗拉強度和疲勞強度均較低。
(3)設備(bei)功率(lv)(lv)大,機械(xie)化(hua)、自動化(hua)程度(du)較高,使設備(bei)成本較高、維修較困難(nan),并且常用的大功率(lv)(lv)單相交流焊機不利于電(dian)網的平衡運行。

我國電阻焊的應用現狀(zhuang)

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隨著航(hang)空航(hang)天、電(dian)(dian)子(zi)、汽車、家用(yong)(yong)電(dian)(dian)器等(deng)工業的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展、電(dian)(dian)阻(zu)焊(han)(han)(han)越加受到廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)視。同時,對電(dian)(dian)阻(zu)焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)質量也提出了(le)更高的(de)(de)(de)(de)(de)要求。可喜的(de)(de)(de)(de)(de)是,我(wo)國微電(dian)(dian)子(zi)技術的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展和大功率可控硅(gui)、整流(liu)器的(de)(de)(de)(de)(de)開發(fa),給電(dian)(dian)阻(zu)焊(han)(han)(han)技術的(de)(de)(de)(de)(de)提高提供(gong)了(le)條件(jian)。目前我(wo)國已生產了(le)性能優良的(de)(de)(de)(de)(de)次(ci)級(ji)整流(liu)焊(han)(han)(han)機。由集(ji)成電(dian)(dian)路和微型(xing)計(ji)算(suan)機構成的(de)(de)(de)(de)(de)控制箱(xiang)已用(yong)(yong)于新(xin)焊(han)(han)(han)機的(de)(de)(de)(de)(de)配套和老(lao)焊(han)(han)(han)機的(de)(de)(de)(de)(de)改造。恒流(liu)、動態電(dian)(dian)阻(zu),熱膨脹等(deng)先進(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)閉(bi)環監控技術已開始在生產中推廣應(ying)用(yong)(yong)。這(zhe)一(yi)切(qie)都將有利于提高電(dian)(dian)阻(zu)焊(han)(han)(han)質量,并擴大其應(ying)用(yong)(yong)領(ling)域。

電阻焊基本原理

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焊接熱的產生及影響產熱的因素點焊時產生的熱量由下式決定:
Q =I″Rt (6-1)
式中Q——產生的熱量(J)
I″——焊接電流(A)的平方
R——電極間電阻(Ω)
t——焊接時間(s)
1.電阻R及影響R的因素式(6-1)中的電極間電阻包括工件本身電阻R。,兩工件間接觸電阻R},電極與工作間接觸電
阻R

點焊時的電阻
R =2Rw,-l-Rc-I-2Rm (6-2)分布和電流線
當工件和電(dian)(dian)(dian)極(ji)已定時(shi),工件的電(dian)(dian)(dian)阻(zu)取決于它的電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率。因(yin)此,電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率是被焊(han)材(cai)料的重(zhong)要性(xing)能(neng)。電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率高的金(jin)屬其導熱性(xing)差(如(ru)不(bu)銹(xiu)鋼),電(dian)(dian)(dian)阻(zu)率低的金(jin)屬其導熱性(xing)好(如(ru)鋁合金(jin))。因(yin)此,點(dian)(dian)焊(han)不(bu)銹(xiu)鋼時(shi)產熱易(yi)而(er)散(san)熱難(nan),點(dian)(dian)焊(han)鋁合金(jin)時(shi)產熱難(nan)而(er)散(san)熱易(yi)。點(dian)(dian)焊(han)時(shi),前者可以用較小電(dian)(dian)(dian)流(liu)(幾千(qian)安(an)培),后者就必須用很大電(dian)(dian)(dian)流(liu)(幾萬安(an)培)。

主要(yao)參數對焊接的影響

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1.焊接電流的影響
從公式(1)可見,電流對產熱的影響比電阻和時間兩者都大。因此,在點焊過程中,它是一個必須嚴格控制的參數。引起電流變化的主要原因是電網電壓波動和交流焊機次級回路阻抗變化。阻抗變化是因回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入了不同量的磁性金屬。對于直流焊機,次級回路阻抗變化,對電流無明顯影響。
除焊接電流總量外,電流密度也對加熱有顯著影響。通過已焊成焊點的分流,以及增大電極接觸面積或凸焊時的凸點尺寸,都會降低電流密度和焊熱接熱,從而使接頭強度顯著下降。
2.焊接時間的影響
為了保證熔核尺寸和焊點強度,焊接時間與焊接電流在一定范圍內可以互為補充。為了獲得一定強度的焊點,可以采用大電流和短時間(強條件,又稱強規范),也可以采用小電流和長時間(弱條件,又稱弱規范)。選用強條件還是弱條件,則取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。但對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時間,都仍有一個上、下限,超過此限,將無法形成合格的熔核。
3.電極壓力的影響
電極壓力對兩電極間總電阻R有顯著影響,隨著電極壓力的增大,R顯著減小。此時焊接電流雖略有增大,但不能影響因R減小而引起的產熱的減少。因此,焊點強度總是隨著電極壓力的增大而降低。在增大電極壓力的同時,增大焊接電流或延長焊接時間,以彌補電阻減小的影響,可以保持焊點強度不變。采用這種焊接條件有利于提高焊點強度的穩定性。電極壓力過小,將引起飛濺,也會使焊點強度降低。
4.電極形狀及材料性能的影響
由于電極的接觸面積決定著電流密度,電極材料的電阻率和導熱性關系著熱量的產生和散失,因而電極的形狀和材料對熔核
的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損,接觸面積將增大,焊點強度將降低。
5.工件表面狀況的影響
工件(jian)表面上的(de)氧(yang)化物、污垢、油和其他雜質增大(da)了接(jie)(jie)觸電(dian)阻(zu)。過(guo)厚的(de)氧(yang)化物層(ceng)甚至會(hui)(hui)使電(dian)流(liu)不能通過(guo)。局部的(de)導通,由于電(dian)流(liu)密度過(guo)大(da),則(ze)會(hui)(hui)產生飛濺和表面燒損。氧(yang)化物層(ceng)的(de)不均勻性(xing)還會(hui)(hui)影響各個焊點(dian)加(jia)熱的(de)不一致,引起焊接(jie)(jie)質量(liang)的(de)波動。因(yin)此,徹底(di)清(qing)理工件(jian)表面是(shi)保證獲(huo)得(de)優(you)質接(jie)(jie)頭的(de)必要條件(jian)。

電阻焊的常用設備

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1.點焊機

點焊機是由機座,加壓機構,焊接回路,電極,傳動機構和開關及調節裝置組成,其中主要部分是加壓機構,焊接回路和控制裝置。
加壓機構 是電阻焊在焊接是負責加壓的機構。
焊接回路 焊接回路是指除焊接之外參與焊接電流導通的全部零件所組成的導電通路。
控制裝(zhuang)置(zhi) 控制裝(zhuang)置(zhi)是(shi)由開(kai)關和同步控制兩部分(fen)組成,在點(dian)焊(han)中(zhong)開(kai)關的作用(yong)是(shi)控制電(dian)流(liu)的通斷,同步控制的作用(yong)是(shi)調(diao)節焊(han)接電(dian)流(liu)的大(da)小,精確控制焊(han)接程序,當網(wang)路電(dian)壓有波(bo)動時,能自(zi)動進(jin)行補(bu)償。

2 對焊機
對焊機是由機架,導軌,固定座板和動板,送進機構,夾緊機構,支點(頂座),變壓器,控制系統幾部分組成。
其主要部分是,機架和導軌,送進機構,夾緊機構。
機架和導軌 機架上固定著對焊機的全部基本部件。導軌用來保證動板可靠的移動,以便送進焊件。
送進機構 送進機構的作用是使焊件同動板一起移動,并保證有所需的頂鍛力。
夾(jia)(jia)緊(jin)機構 夾(jia)(jia)緊(jin)機構由兩個(ge)夾(jia)(jia)具構成,一個(ge)是(shi)固(gu)定的,稱(cheng)為固(gu)定夾(jia)(jia)具,另一個(ge)是(shi)可移動(dong)的,稱(cheng)為動(dong)夾(jia)(jia)具。固(gu)定夾(jia)(jia)具直接安裝(zhuang)在機架上(shang),動(dong)夾(jia)(jia)具安裝(zhuang)在動(dong)板上(shang),可隨動(dong)板左右(you)移動(dong)。

電阻焊電源
電阻焊常采用工頻變壓器作為電源,電阻焊變壓器的外特性采用下降的外特性,與常用變壓器及弧焊變壓器相比,電阻焊變壓器有以下特點。
(1) 電流大 電壓低
常用的電流是2~40KA,在鋁合金點焊或鋼軌對焊時甚至可以達到150~200KA,由于焊件焊接回路電阻通常只有若干微歐,所以電源電壓低,固定式焊機通常在10V以內,懸掛式點焊機才可達到24V。
(2)功率大 可調節
由于焊接電流很大,雖然電壓不高,旱機仍可達到比較大的功率,大功率電源甚至高達1000KW以上,為了適應各種不同焊件的需要,還要求焊機的功率應能方便調節。
(3)斷續工作狀態 無空載運行
電(dian)(dian)阻焊(han)通常(chang)在焊(han)件(jian)裝配好之后才接通電(dian)(dian)源的,電(dian)(dian)源一(yi)(yi)旦接通,變壓器就在負(fu)載(zai)狀(zhuang)態下運(yun)行,一(yi)(yi)般(ban)無空(kong)載(zai)運(yun)行的情況發(fa)生,其(qi)他(ta)工序,如(ru)裝載(zai),夾緊等(deng),一(yi)(yi)般(ban)不需要接通電(dian)(dian)源,因此變壓器處于斷(duan)續工作狀(zhuang)態