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它是最通用的电极材料,广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不 锈钢、高温合金、电导率低的铜合金、以及镀层钢等。还适用于制造 轴、夹钳、台板、电极夹头、机臂等电阻焊机中各种导电构件。
第三类:导电较差,但强度(主要是高温强度)最好,具有更高 的力学性能,耐磨性好,如铬锌青铜、MЦ4合金、Mo、WCu、W。
适用于焊接强度及硬度较高的不锈钢、高温合金等。
4.电极压力 电极压力对两电极间总电阻R有明显的影响,随着电极压力的增大,
R显著减小,而焊接电流增大的幅度却不大,不能影响因R减小引起的产 热减少。因此,焊点强度总随着焊接压力增大而减小。解决的办法是在 增大焊接压力的同时,增大焊接电流,以弥补电阻减小的影响,保持焊 接强度不变。电极压力过小,将引起飞溅,也会 使焊点强度降低。
稳定。
焊接时间: 向焊件通电加热形成熔核。
维持时间: 切断焊接电流,电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。
冷却结晶阶段: 当熔核达到合格的形状与尺寸之后,切断焊接电流,熔核在电极
力作用下冷却。
为了改善焊接点的性能,有时需要将下列各项中的一个或多个加于 基本循环:
1)加大预压力以消除厚工件之间的间隙,使之紧密贴合。
6.工件表面 工件表面的氧化物、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。氧化物层的存在还会影响 各个焊点加热的不均匀性,引起焊接质量波动。因此彻底清理工 件表面是保证获得优质接头的必要条件。
电阻焊三要素
七. 点焊几个注意点:
清除以及电缆接头是否有松动,表面是否有破损及是否发烫。(应 切断电源后进行)
每年应利用仪器检查焊接电流与设定的参数是否一致。(最好 请专业人员进行检测)
电极: 电极头表面应符合工艺要求,若磨损、氧化、变形或有其他不
正常现象,应及时修磨或更换,以保证焊接作Biblioteka Baidu的质量。需要定义 电极形状及更换标准。
电极间的距离及对中程度应保证电极压紧时有压力,若不能满 足要求,必须及时调整,否则会产生飞溅或焊接不良或压坏产品的 风险。
焊点最小间距:
焊点间距过小,易通过已焊点 而产生分流现象,使得熔核尺 寸减小,焊点强度降低
不同材料和板厚
当进行不同材料或厚度的点焊时,熔核将不对称于其交界, 而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移,偏移的结果将使焊点 强度降低。熔核偏移是由两工件产热、散热条件不相同引起的。 厚度不等时:熔核偏向厚件。 材料不同时:熔核偏向导电、导热性差的材料侧。
材料可焊性及评定指标 可焊性是指用来相对衡量金属在一定焊接工艺条件下,实现优质接头
难易程度的尺度。 评定材料点焊可焊性的指标通常有: 1)材料的导电性和导热性 导电、导热性好的材料 ,其可焊性较差 2)材料的高温和常温强度 此强度越大,可焊性越差,易产生飞溅 3)材料的线胀系数 线胀系数越大,点焊是易产生裂纹等缺陷,焊后
引起电流变化的主要原因是电网电压波动和回路阻 抗变化。阻抗变化是因为回路的几何形状变化或因在次 级回路中引入不同量的磁性金属。对于直流焊机,次级 回路阻抗变化,对电流无明显影响。
3.焊接时间 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
以相互补充。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,又称硬规范),也可采用小电流和长时间(弱条件,也称软规范)。 选用硬规范还是软规范,取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。对 于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间,都有一个上下限,使用时以此 为准。
电阻Rw为电极间电阻包括工件本身,取决于它本身的电阻率。 电阻率高的金属(Rw大),导电性和导热性差(如不锈钢);
相反,电阻率低的金属导电性和导热性好(如铝),故点焊不锈 钢时产热多而散热慢,可采用较小电流(几千安培);点焊铝时, 产热少而散热快,必须用大电流(几万安培)。
电阻率与金属的热处理状态和加工方式有关。 通常金属中含合金元素越多,电阻率超高;淬火状态又比退
焊接电流过大 电极头冷却不良
电极端面太脏
电极压力过小
焊点有烧痕 或划痕
电极端面修磨粗糙 被焊金属本身缺陷
焊接电流过大 电极头冷却不良
工件或电极太脏
电极压力不足
焊接时飞溅大
工件厚度材质差异太大
焊接电流过大
工件表面太脏
电极压力过小
焊点有裂纹
上下电极未对准
被焊金属本身缺陷 焊机调整不当
九. 电阻焊检验和质量控制
电极分类 第一类:导电最好、强度最差,如铜及铜合金,如E-Cu(、Cu-
Cd、Cu-Ag合金。 适用于要求电流密度高但高温强度差的焊件例如焊铝及铝合金也
可用于镀层钢板的焊接。还常用于制造不受力或低应力的导电部件。
第二类:导电适中、强度亦适中适用于大多数件,汽车行业均采 用此类铜合金,如Cr-Cu(铬青铜),Cr-Zr-Cu(铬锆铜),Co-BeCu(铍钴铜)等。
调整电极时,不允许用铁锤等硬物敲击,应用木锤轻敲调整。 调整后,应拧紧各紧固件,确保电极工作稳定可靠。
十一. 电极的选择
电极的作用是对焊件施加压力并向焊接区传输电流,因此应满足如 下要求: • 高的电导率和热导率,以延长电极的使用寿命,改善焊件表面 受热状况 • 高的高温强度和硬度,具有良好的抗变形和抗磨损能力 • 高温下与焊件形成合金的倾向小,物理性能稳定,不易粘附 • 材料成本低,加工方便,变形或磨损后便于更换 • 综合性能考量。电极材料主要是铜和铜合金,或钨、钼等。
四. 电阻焊的优缺点
优点: 1)生产效率高,无噪声和有害气体(闪光对焊有火花要隔离),适合 大量生产 2)加热时间短,热量集中,焊接质量好 3)无填充材料和保护气体,低成本、节省材料 4)劳动条件较好 5)易于自动化,操作简单
因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部 门,是重要的焊接工艺之一。
2)用预热脉冲提高金属的塑性,使工件易于紧密贴合、防止飞 溅;
3)加大锻压力以压实熔核,防止产生裂纹或缩孔。
4)用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织,提高焊接点的力 学性能,或在不加大锻压力的条件下,防止裂纹和缩孔。
三. 实现焊接的基本条件
1). 工件接触间一定的接触电阻 : R 2). 接触电阻R上通过一定的电流 : I 3) 接触电阻R上通过电流具有一定的时间 : t 4). 工件上具有一定的压力: P 5). 电极上具有一定的冷却温度: T
导电,导热
焊接电流过大
工件或电极太脏
电极压力过大
焊点被烧穿
电极头接触不良
被焊金属本身缺陷 工件厚度材质 差异太大
焊接电流过大
电极端面直径 过小或变形
电极压力过大
焊点压痕大
上下电极未对准 或端面不平行
焊接电流过小 焊接时间过短
工件或电极太脏
电极压力过大
焊接回路接触不良 工件厚度材质 差异太大
焊点太小或 强度不够
不同厚度
导电导热差
不同材料
熔核偏移的调整
调整熔核偏移的原则是:增加薄板或导电、导热性好的工件的 产热而减少其散热。
常用的方法有: (1)采用强条件: 使工件间接触电阻产热的影响增大,电极散热的影响降低。 (2)采用不同接触表面直径的电极 在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径,以增加这一侧 的电流密度、并减小电极散热的影响,相反的则用大直径的。 (3)采用不同的电极材料 薄件或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金,以减 少这一侧的热损失。 (4)采用工艺垫片 在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属垫 片(厚度为0.2~0.3mm).以减少这一侧的散热。
Resistance Welding
一. 电阻焊及其焊接原理
电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电流,利用电流流经工件 接触面及邻近区域产生的电阻热将其加工到熔化或塑性状态,使之形成 金属结合的一种方法.
二. 电阻焊形成的几个阶段
预压阶段: 通电之前向焊接件加压,建立良好的接触与导电通路,保持电阻
b)在表面十分洁净的条件下,由于表面的微观不平度,使 工件只能在粗糙表面的局部形成接触点。在接触点处形成电流线 的集中。由于电流通路的缩小而增加了接触处的电阻。
2.焊接电流 电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此,
在焊接过程中,它是一个必须严格控制的参数。 焊接时电流选用应接近C点处,抗剪强度增加缓慢,越 过C后,由于飞溅或工件表面压痕过深,抗剪强度会明 显降低
缝焊 工件搭接 盘状滚动电极 排点状焊缝(连续或 断续) 通常板厚 ≤3mm
对焊 •对接接头 •电阻对焊:焊接直径≤20mm 闪光对焊:大截面工件 •对接端面平整 •钳口式电极 •焊后接头处变粗 注:闪光对焊接头处有毛刺
焊接电源
反馈
变压器
焊接电极
互感反馈
直流线性焊接机
焊接电源
驱动器
反馈
焊接电极
电阻焊散热
点焊时,只有较小部分用于形成熔核,较大部分将因向临近物质传 导和辐射掉。
Q=Q1+Q2 其中: Q1——形成熔核的热量, 10%-30%Q
Q2——损失的热量(电极,工件,大气)
1.电阻
R=2Rew+2Rw+Re
焊接电阻分布
Rew--电极和板材接触面处的电阻(一般忽略) Re--板材与板材接触面处的电阻 Rw--板材自身的电阻
低频焊
工频焊
高频焊 点焊 缝焊 对焊 电容储能焊 点焊 缝焊
点焊 缝焊 对焊 点焊 缝焊 对焊
对接缝焊
点焊 缝焊 对焊
焊接方式
对碰法
电极
同一侧直接焊
平行焊
产品
平面-平面
圆柱-圆柱
圆柱-平面
凸点-平面
点焊: •工件搭接 •柱状电极 •熔核连接 •通常板厚≤4mm
凸焊 工件搭接 工件有凸点 平板电极 熔核连接 一次可焊多点
反馈线圈
充电电路
半导晶体管组 电容组
电流分路器
电容储能焊接机
焊接电源
整流电路
脉冲变压器
焊接电极
充电电路
电容组
焊接电源
计数器
可控硅
焊接变压器
焊接头
六. 电阻热产生及其影响因素
电阻热 Q=IIRT 其中Q — 电阻点焊能量 I — 焊接电流 R — 电焊过程中的动态电阻 T — 焊接时间
影响因素:电流、焊接时间、电阻、电极压力、电极形状和材料性 能、工件表面状况等。
缺点, 1)焊接过程进行的很快。若焊接时由于某些工艺因素发生波动,对焊 接质量的稳定性有影响时往往来不及进行调整。 2)设备比较复杂,对维修人员技术要求较高。 3)焊接的厚度,形状和接头形式受到一定程度的限制。 4)缺少简便、实用的无损检测手段。
五. 电阻焊分类
电阻焊
交流焊
直流焊
脉冲焊 直流冲击波焊
5.电极材料和形状 电极是保证阻焊质量的重要零件,它应具备向工件传导焊接
电流、压力、散热等功能。 电极材质应具有足够高的电导率、热导率和高温硬度。电极
的结构必须有足够的强度、刚度以及充分冷却的条件。 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,因此,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,接触面积增 大,焊点强度将降低,对电极头的维护尤为重要。
每年检查水管等有无老化破损,若有请及时更换。
加压系统: 每日检查空气过滤器内是否有积水,应及时将其排去。 每周检查油雾器和空气过滤器。 每月注意清除消音器上的灰尘和堵塞物,保持毛细孔的畅通,气缸
和活塞杆动作是否平滑,是否有磨损需要更换。
控制系统: 每日对控制系统进行检查,检查焊接参数的设置是否正确。 每月对主电路板可控硅组件等部件上的灰尘油污等杂质应及时
八. 电阻焊常见故障分析
8.1 焊点被烧穿 8.2 焊点压痕过大 8.3 焊点太小或强度不够 8.4 焊点有烧痕或划痕 8.5 焊接时飞溅大 8.6 焊点有裂纹
工艺
人
焊接位置, 焊接要求,
环境
优化参数设置
材料质量控制
机器
焊接工艺
焊接电源, 焊接头
电极。。。
EQUIPMENT
SELECTION
材料
材料成分 表面镀层, 硬度,
火状态的电阻率高。
各种金属的电阻率与温度有关。 随着温度的升高,电阻率增大,且金属熔化时的电阻率比熔
化前高1~2倍。
电阻Re为焊件间接触电阻,接触电阻存在的时间是短暂,一般存 在于焊接初期,由两方面原因形成:
a)工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层,会 使电流遭到较大阻碍。过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不 能导通。
9.1 破坏性试验
9.2 非破坏性检验及微观检验 9.3 电阻点焊实时监控
十. 焊接机的维护保养
冷却系统 每日检查水流是否畅通,是否有漏水现象,电极、握杆局部是否
发热。 每月检查冷却系统是否畅通,及时发现和清除水管中的水垢或阻
塞物,对各个水管接头进行检查,若有渗透现象应及时排除,以确保 变压器、可控硅等重要部件的工作安全和焊接作业的正常进行。