电阻焊基本知识

第4节电阻焊技术4.1电阻焊概述4.1.1、电阻焊基本原理1.定义：电阻焊，是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生电阻热进行焊接的方法，属压焊。

2.电阻焊热源的产生电阻焊是将焊件组合后通过电极施压，利用电流通过接头接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接。

要形成一个牢固的焊接接头，两焊件必须具有足够的共同晶粒。

熔焊是利用外加热源使连接处熔化，凝固晶粒而形成焊缝的，而电阻焊则是利用本身的电阻热和塑性变形的能量，形成结合面的共同晶粒而形成焊缝的，从连接的物理本质来看，二者都是靠焊接金属原子之间的结合力结合在一起的。

但他们的热源不同，在接头的形成过程中有无必要的塑性变形也不同，即实现接头坚固结合的途径不同。

这便是电阻焊与一般的熔焊的不同之处。

4.1.2、电阻焊分类电阻焊的种类很多，可根据所使用的焊接的不同特征进行分类。

图14.1.3、电阻焊的特点1．电阻焊的优点1)焊接生产率高。

点焊时通用点焊机每分钟可焊60点，若用快速点焊机则每分钟可达500点以上；对焊直径为40mm的棒材每分钟可焊一个接头；缝焊厚度为l～3mm的薄板时，其焊接速度通常为0．5～lm／min，滚对焊最高焊接速度可达60m／min。

因此电阻焊非常适合大批量生产。

2)焊接质量好。

从焊接接头来说，由于冶金过程简单，且不易受空气的有害作用，所以焊接接头的化学成分均匀，并且与母材基本一致。

从整体结构来看，由于热量集中，受热范围小，热影响区也很小，所以焊接变形不大，并且易于控制。

此外，点、缝焊时由于焊点处于焊件内部，焊缝表面平整光滑，因而焊件表面质量也较好。

3)焊接成本较低。

电阻焊时不用焊接材料，一般也不用保护气体，所以在正常情况下除必需的电力消耗外，几乎没有什么消耗，因而使用成本低廉。

4)劳动条件较好。

电阻焊时既不会产生有害气体，也没有强光辐射，所以劳动条件比较好。

此外，电阻焊焊接过程简单，易于实现机械化、自动化，因而工人的劳动强度较低。

2．电阻焊的缺点1)由于焊接过程进行得很快，若焊接时因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；同时焊后也没有很简便的无损检验方法，所以在重要的承力结构中使用电阻焊时应该慎重。

2)设备比较复杂。

除了需要大功率的供电系统外，还需精度高、刚度较大的机械系统，因而设备成本较高。

3)焊件的厚度、形状和接头形式受到一定程度的限制。

如点、缝焊一般只适用于薄板搭接接头，厚度太大则受到设备功率的限制，而搭接接头又难免会增加材料的消耗，降低承载能力。

对焊主要适用于紧凑断面的对接接头，而对薄板类零件焊接则比较困难。

4.2电阻焊设备简介4.2．1、电阻焊设备4.2.2、电阻焊的电极材料电极在电阻焊过程中起传导电流、传递压力和导散工件表面热量的作用。

1.对电极材料的要求1）导电性与导热性高2）硬度高3）不易氧化4）不与焊件材料形成合金2.常用的电极材料与应用范围（1）纯铜Cu%≥99.9%，焊接轻、硬度小的合金。

（2）镉青铜Ge=0.9%～1.2%，焊接各种钢和有色合金。

（3）铬青铜Cr=0.4%～1.0%，焊接不锈钢和耐热钢。

4.3电阻热及影响因素4.3.1、电阻热的产生电阻焊的热源是电阻热。

由电工学可知，电流通过导体时，导体将吸热，其温度会升高。

同一个道理，当焊接电流通过两电极间的金属区域时，由于焊接区有电阻，就会吸热，并且在焊接区内形成热源—电阻热4.3.2、影响产生热源的因素1.电阻的影响焊接区内总电阻R包括焊接件内部总电阻R W、焊接件接触电R C、焊件和电极间的电阻R EW之和。

➢焊接本身电阻当焊件厚度和电极一定时，焊件的电阻取决于焊件的电阻率。

电阻率高的金属导热性差，电阻率低的金属导热性好。

不锈钢焊接时而产热易，散热难。

铝合金焊接时则是产热难，散热易。

因此，前者可采用较小电流进行焊接，后者必须用很大的电流进行焊接。

电阻率不仅取决与金属种类，还于温度有关，随这温度的升高，电阻率增大。

焊接时，随着温度的升高，出电阻率使R W增大外，同时由于金属的压溃强度降低，使焊件与焊件、焊件与电极之间的接触面积增大，因此引起R W减小。

点焊低碳钢时在两种相互矛盾的作用下，电阻率在加热开始时逐渐增大，当熔核形成时，又逐渐降低。

➢焊件接触电阻焊件接触电阻是由以下两方面因素形成的；焊件和电极间有高电阻率的氧化膜或油污，时电流受到大的阻碍致使电流不能导通。

由于焊件的表面的不平整，使焊件只能在粗糙表面的局部形成接触点，在接触点形成焊接电流的集中，由于电流的通路较小增加了接触处的电阻。

电极压力增加时，是金属达到塑性状态时，都会导致焊件间的接触面积增加，使接触电阻减小。

2.焊接电流的影响电流对电阻热的影响比电阻和通电时间的影响都要大，因此在点焊过程中，必须严格控制电流大小。

此外电流密度对焊接加热也有相当大的影响。

通过对焊点的分流增大电极接触面积或凸焊时凸点的位置，都会降低电流密度和电阻热，从而使接头强度降低。

3.通电时间的影响为了保证熔核尺寸和焊点强度，通电时间和焊接电流可以在一段时间内得到补充。

为了获得一定强度的焊点，可以通过大电流和短时间来进行焊接。

4.电极压力的影响电极间的压力对焊接电阻有相当大的影响。

随着电极压力的增加，电阻显著降低。

因此，焊点强度总是随着电极压力的增加而降低。

5.电极端面形状和材料的影响由于电极端面形状决定电极和焊件接触面积，从而决定电流密度。

电极材料的电阻率和导热性与产热和散热有关，因此，电极材料和端面形状对熔核的形成有较大的影响。

6.焊件表面状况的影响焊接表面的油污和氧化膜都能增加接触电阻，过厚的氧化膜甚至能阻止电流的流通。

因此焊前必须清除氧化膜。

4.3.3、金属焊时的焊接性评定金属的焊接性主要依据如下：➢材料的导热性和导电性电阻率小而热导率大的金属焊接性较差，必须使用大功率焊机➢材料的塑性温度范围塑性温度较小的金属，对焊接参数的波动非常敏感，焊接性差。

焊接时使用精度控制的焊机，同时要求电极的随动性要好。

➢材料的高温强度高温下屈服强度大的金属，点焊时易产生裂纹、缩孔、飞溅等缺陷，焊接性较差。

焊接时要使用较大的电极压力、有时还需要断电后施加锻压力。

➢材料对热循环的敏感性在焊接热循环作用下，有淬火倾向的金属易产生淬硬组织或生裂纹、缩孔、飞溅等缺陷，焊接性较差。

焊接时为防止这些缺陷产生，必须采取必要的工艺措施。

此外，熔点高、线膨胀系数大的金属，易形成氧化膜的金属，其焊接性较差。

第五节氩弧焊技术5.1氩弧焊概述氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。

5.1.1、氩弧焊特点、分类及应用1.概念：氩弧焊又称氩气体保护焊，就是在电弧焊的周围通上氩气保护性气体，将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化。

2. 氩弧焊的特点：优点：（1）氩气保护可隔绝空气中的氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响，减少合金元素的烧损，以得到致密、五飞溅、质量高的焊接接头。

（2）氩弧焊的电弧燃烧稳定，热量集中，弧柱温度高，热影响区窄，所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小。

（3）氩弧焊为明弧施焊，操作、观察方便。

（4）电极损耗小，弧长容易保持，焊接时无溶剂、涂药层，所以容易实现机械化和自动化。

（5）氩弧焊几乎能焊接所有金属，特别是一些难熔金属、易氧化金属，如镁、钛、铝及其合金。

（6）不受焊件位置限制，可进行全位置焊接。

缺点：（1）氩气较贵。

（2）在室外焊接时保护气流易被破坏。

（3）氩弧焊因为热影响区域大，工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。

（4）氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些。

3.氩弧焊的应用：氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（目前主要用Al、Mg、Ti及其合金和不锈钢的焊接）；适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。

4．保护气体最常用的惰性气体是氩气。

它是一种无色无味的气体，在空气的含量为0.935％(按体积计算)，氩的沸点为－186℃，介于氧和氦的沸点之间。

氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。

5.氩弧焊的分类及特点氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。

（1）非熔化极氩弧焊的工作原理及特点非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常用氩气)，形成一个保护气罩，使钨极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。

从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。

（2）熔化极氩弧焊的工作原理及特点焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。

它和钨极氩弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是采用保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如Ar 80％＋CO220％的富氩保护气。

通常前者称为MIG，后者称为MAG。

从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。

熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比，有如下特点。

(1)效率高因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。

另外，容易引弧。

(2)需加强防护因弧光强烈，烟气大，所以要加强防护。

5.1.2、氩弧的形成与特性1.氩弧的形成电极在惰性气体氩气的保护下，阳极与阴极之间发射大量的电子，在电场的作用下，电子与原子或分子经多次碰撞，发生了电离现象，产生足够的正、负离子和电子，使气体被电离而导电，于是钨极与焊件之间产生了连续的弧光放电，即产生了氩弧。

2.氩弧的特性氩气是单原子气体，高温时不分解，没有吸热作用。

氩气比其他气体的比热容小，热导率低，所以，在氩气中燃烧的弧热量损失小，电弧热量集中，弧柱的温度高，稳弧性能好。

5.1.3、氩弧焊接过程1.引弧2．〝阴极雾化〞作用当采用交流电源焊接铝合金，焊件为负极半周波时，大量正离子以很高的速度向阴极移动，轰击熔池表面，产生很大的热量，使熔池表面难熔的金属氧化膜破坏、分解和蒸发，显现光亮、清洁的金属表面。

这种现象只是在直流反接或交流焊接、焊件为阴极时才出现。

焊接时无需添加溶剂即可得到熔合良好的光亮焊缝。

直流正接就无这一现象，故称为“阴极雾化”（或“阴极破碎”）作用。

3.交流电弧中的局部整流作用为了减少和消除直流分量，常采用以下措施：（1）在电路中串联一个蓄电池；（2）在电路中串联一个电容器；（3）在电路中串联有效电阻；（4）在电路中串联二级管加并联电阻。