電阻焊的原理

1、Resistance Welding電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間,并通以電流,利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加工到熔化或塑性狀態(tài),使之形成金屬結(jié)合的一種方法.一一. 電阻焊及其焊接原理電阻焊及其焊接原理二二. 電阻焊形成的幾個階段電阻焊形成的幾個階段預(yù)壓階段： 通電之前向焊接件加壓，建立良好的接觸與導(dǎo)電通路，保持電阻穩(wěn)定。焊接時間： 向焊件通電加熱形成熔核。維持時間： 切斷焊接電流，電極壓力繼續(xù)維持至熔核凝固到足夠強(qiáng)度。 冷卻結(jié)晶階段： 當(dāng)熔核達(dá)到合格的形狀與尺寸之后，切斷焊接電流，熔核在電極力作用下冷卻。為了改善焊接點(diǎn)的性能，有時需要將下列各項中的一個或多個加于基本循

2、環(huán)：1）加大預(yù)壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。2）用預(yù)熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止飛濺；3）加大鍛壓力以壓實(shí)熔核，防止產(chǎn)生裂紋或縮孔。4）用回火或緩冷脈沖消除合金鋼的淬火組織，提高焊接點(diǎn)的力學(xué)性能，或在不加大鍛壓力的條件下，防止裂紋和縮孔。三三. 實(shí)現(xiàn)焊接的基本條件實(shí)現(xiàn)焊接的基本條件1). 工件接觸間一定的接觸電阻 : R2). 接觸電阻R上通過一定的電流 : I3) 接觸電阻R上通過電流具有一定的時間 : t4). 工件上具有一定的壓力: P5). 電極上具有一定的冷卻溫度: T優(yōu)點(diǎn)：1）生產(chǎn)效率高，無噪聲和有害氣體（閃光對焊有火花要隔離），適合大量生產(chǎn)2）加熱時

3、間短，熱量集中，焊接質(zhì)量好3）無填充材料和保護(hù)氣體，低成本、節(jié)省材料4）勞動條件較好5）易于自動化，操作簡單 因此廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、電子、汽車、輕工等各工業(yè)部門，是重要的焊接工藝之一。缺點(diǎn)，1）焊接過程進(jìn)行的很快。若焊接時由于某些工藝因素發(fā)生波動，對焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性有影響時往往來不及進(jìn)行調(diào)整。2）設(shè)備比較復(fù)雜，對維修人員技術(shù)要求較高。3）焊接的厚度，形狀和接頭形式受到一定程度的限制。4）缺少簡便、實(shí)用的無損檢測手段。四四. 電阻焊的優(yōu)缺點(diǎn)電阻焊的優(yōu)缺點(diǎn)五五. 電阻焊分類電阻焊分類電阻焊交流焊直流焊脈沖焊直流沖擊波焊低頻焊工頻焊高頻焊點(diǎn)焊縫焊對焊對接縫焊電容儲能焊點(diǎn)焊縫焊對焊點(diǎn)焊縫焊點(diǎn)

4、焊縫焊對焊點(diǎn)焊縫焊對焊焊接方式焊接方式對碰法同一側(cè)直接焊平行焊電極平面-平面圓柱-圓柱凸點(diǎn)-平面圓柱-平面產(chǎn)品點(diǎn)焊:工件搭接柱狀電極熔核連接通常板厚4mm凸焊工件搭接工件有凸點(diǎn)平板電極熔核連接一次可焊多點(diǎn)縫焊工件搭接盤狀滾動電極排點(diǎn)狀焊縫（連續(xù)或斷續(xù)）通常板厚 3mm對焊對接接頭電阻對焊：焊接直徑20mm 閃光對焊：大截面工件對接端面平整鉗口式電極焊后接頭處變粗注：閃光對焊接頭處有毛刺反饋?zhàn)儔浩髯儔浩骱附与姌O焊接電極互感反饋互感反饋焊接電源焊接電源焊接電極焊接電極反饋反饋充電電路充電電路電容組電容組反饋線圈反饋線圈驅(qū)動器驅(qū)動器電流分路器電流分路器半導(dǎo)晶體管組半導(dǎo)晶體管組焊接電源焊接電源 直流線

5、性焊接機(jī)直流線性焊接機(jī)脈沖變壓器脈沖變壓器充電電路充電電路電容組電容組整流電路整流電路焊接電源焊接電源焊接電極焊接電極 電容儲能焊接機(jī)電容儲能焊接機(jī) 焊接變壓器焊接變壓器焊接頭焊接頭計數(shù)器計數(shù)器可控硅可控硅焊接電源焊接電源六六. 電阻熱產(chǎn)生及其影響因素電阻熱產(chǎn)生及其影響因素電阻熱 Q=IIRT 其中Q 電阻點(diǎn)焊能量 I 焊接電流 R 電焊過程中的動態(tài)電阻 T 焊接時間影響因素：電流、焊接時間、電阻、電極壓力、電極形狀和材料性能、工件表面狀況等。電阻焊散熱點(diǎn)焊時，只有較小部分用于形成熔核，較大部分將因向臨近物質(zhì)傳導(dǎo)和輻射掉。 Q=Q1+Q2其中： Q1形成熔核的熱量, 10%-30%Q Q2損失

6、的熱量（電極，工件，大氣）1.電阻 R=2Rew+2Rw+ReRew-電極和板材接觸面處的電阻(一般忽略）Re-板材與板材接觸面處的電阻Rw-板材自身的電阻焊接電阻分布焊接電阻分布電阻Rw為電極間電阻包括工件本身，取決于它本身的電阻率。 電阻率高的金屬（Rw大），導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性差（如不銹鋼）；相反，電阻率低的金屬導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好（如鋁），故點(diǎn)焊不銹鋼時產(chǎn)熱多而散熱慢，可采用較小電流（幾千安培）；點(diǎn)焊鋁時，產(chǎn)熱少而散熱快，必須用大電流（幾萬安培）。電阻率與金屬的熱處理狀態(tài)和加工方式有關(guān)。 通常金屬中含合金元素越多，電阻率超高；淬火狀態(tài)又比退火狀態(tài)的電阻率高。各種金屬的電阻率與溫度有關(guān)。 隨著溫度

7、的升高，電阻率增大，且金屬熔化時的電阻率比熔化前高12倍。 電阻Re為焊件間接觸電阻,接觸電阻存在的時間是短暫，一般存在于焊接初期，由兩方面原因形成： a）工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物質(zhì)層，會使電流遭到較大阻礙。過厚的氧化物和臟物質(zhì)層甚至?xí)闺娏鞑荒軐?dǎo)通。 b）在表面十分潔凈的條件下，由于表面的微觀不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點(diǎn)。在接觸點(diǎn)處形成電流線的集中。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。2.焊接電流 電流對產(chǎn)熱的影響比電阻和時間兩者都大。因此，在焊接過程中，它是一個必須嚴(yán)格控制的參數(shù)。焊接時電流選用應(yīng)接近C點(diǎn)處，抗剪強(qiáng)度增加緩慢，越過C后，由于飛濺或工件表面

8、壓痕過深，抗剪強(qiáng)度會明顯降低 引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動和回路阻抗變化。阻抗變化是因為回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入不同量的磁性金屬。對于直流焊機(jī)，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。3.焊接時間 為了保證熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補(bǔ)充。為了獲得一定強(qiáng)度的焊點(diǎn)，可以采用大電流和短時間（強(qiáng)條件，又稱硬規(guī)范），也可采用小電流和長時間（弱條件，也稱軟規(guī)范）。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范，取決于金屬的性能、厚度和所用焊機(jī)的功率。對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時間，都有一個上下限,使用時以此為準(zhǔn)。4.電極壓力 電極壓力對兩電極間總電阻R有明顯的影響，隨著電

9、極壓力的增大，R顯著減小，而焊接電流增大的幅度卻不大，不能影響因R減小引起的產(chǎn)熱減少。因此，焊點(diǎn)強(qiáng)度總隨著焊接壓力增大而減小。解決的辦法是在增大焊接壓力的同時，增大焊接電流，以彌補(bǔ)電阻減小的影響，保持焊接強(qiáng)度不變。電極壓力過小，將引起飛濺，也會使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低。6.工件表面 工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^。局部的導(dǎo)通，由于電流密度過大，則會產(chǎn)生飛濺和表面燒損。氧化物層的存在還會影響各個焊點(diǎn)加熱的不均勻性，引起焊接質(zhì)量波動。因此徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。5.電極材料和形狀 電極是保證阻焊質(zhì)量的重要零件，它應(yīng)具備向工件傳導(dǎo)焊

10、接電流、壓力、散熱等功能。 電極材質(zhì)應(yīng)具有足夠高的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和高溫硬度。電極的結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度、剛度以及充分冷卻的條件。 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(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因此，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，接觸面積增大，焊點(diǎn)強(qiáng)度將降低，對電極頭的維護(hù)尤為重要。電阻焊三要素電阻焊三要素焊點(diǎn)最小間距:焊點(diǎn)間距過小,易通過已焊點(diǎn)而產(chǎn)生分流現(xiàn)象,使得熔核尺寸減小,焊點(diǎn)強(qiáng)度降低七七. . 點(diǎn)焊幾個注意點(diǎn)點(diǎn)焊幾個注意點(diǎn): :不同材料和板厚 當(dāng)進(jìn)行不同材料或厚度的點(diǎn)焊時，熔核將不對稱于其交界，而是向厚板或?qū)щ?、?dǎo)熱性差的一邊偏移，

11、偏移的結(jié)果將使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低。熔核偏移是由兩工件產(chǎn)熱、散熱條件不相同引起的。厚度不等時：熔核偏向厚件。材料不同時：熔核偏向?qū)щ?、?dǎo)熱性差的材料側(cè)。導(dǎo)電導(dǎo)熱差不同厚度不同材料熔核偏移的調(diào)整 調(diào)整熔核偏移的原則是：增加薄板或?qū)щ?、?dǎo)熱性好的工件的產(chǎn)熱而減少其散熱。 常用的方法有： （1）采用強(qiáng)條件：使工件間接觸電阻產(chǎn)熱的影響增大，電極散熱的影響降低。 （2）采用不同接觸表面直徑的電極在薄件或?qū)щ姟?dǎo)熱性好的工件一側(cè)采用較小直徑，以增加這一側(cè)的電流密度、并減小電極散熱的影響，相反的則用大直徑的。 （3）采用不同的電極材料薄件或?qū)щ?、?dǎo)熱性好的工件一側(cè)采用導(dǎo)熱性較差的銅合金，以減少這一側(cè)的熱損失。 （4

12、）采用工藝墊片在薄件或?qū)щ姟?dǎo)熱性好的工件一側(cè)墊一塊由導(dǎo)熱性較差的金屬墊片（厚度為0.20.3mm）以減少這一側(cè)的散熱。機(jī)器機(jī)器工藝工藝材料材料焊接工藝材料質(zhì)量控制優(yōu)化參數(shù)設(shè)置焊接位置, 焊接要求，材料成分表面鍍層, 硬度,導(dǎo)電，導(dǎo)熱焊接電源, 焊接頭 電極。EQUIPMENTSELECTION人人環(huán)境環(huán)境八八. 電阻焊常見故障分析電阻焊常見故障分析8.6 焊點(diǎn)有裂紋8.1 焊點(diǎn)被燒穿8.2 焊點(diǎn)壓痕過大8.3 焊點(diǎn)太小或強(qiáng)度不夠8.4 焊點(diǎn)有燒痕或劃痕8.5 焊接時飛濺大焊點(diǎn)被燒穿焊點(diǎn)被燒穿焊接電流過大電極壓力過大工件或電極太臟電極頭接觸不良被焊金屬本身缺陷工件厚度材質(zhì)差異太大焊點(diǎn)壓痕大焊點(diǎn)

13、壓痕大焊接電流過大電極壓力過大電極端面直徑過小或變形上下電極未對準(zhǔn)或端面不平行焊點(diǎn)太小或焊點(diǎn)太小或強(qiáng)度不夠強(qiáng)度不夠焊接電流過小電極壓力過大工件或電極太臟焊接時間過短焊接回路接觸不良工件厚度材質(zhì)差異太大焊點(diǎn)有燒痕焊點(diǎn)有燒痕或劃痕或劃痕焊接電流過大電極壓力過小電極端面太臟電極頭冷卻不良電極端面修磨粗糙被焊金屬本身缺陷焊接時飛濺大焊接時飛濺大焊接電流過大電極壓力不足工件或電極太臟電極頭冷卻不良工件厚度材質(zhì)差異太大焊點(diǎn)有裂紋焊點(diǎn)有裂紋焊接電流過大電極壓力過小工件表面太臟上下電極未對準(zhǔn)被焊金屬本身缺陷焊機(jī)調(diào)整不當(dāng)九九. 電阻焊檢驗和質(zhì)量控制電阻焊檢驗和質(zhì)量控制9.1 破壞性試驗9.2 非破壞性檢驗及微觀

14、檢驗9.3 電阻點(diǎn)焊實(shí)時監(jiān)控十十. 焊接機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)焊接機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)冷卻系統(tǒng) 每日檢查水流是否暢通，是否有漏水現(xiàn)象，電極、握桿局部是否發(fā)熱。 每月檢查冷卻系統(tǒng)是否暢通，及時發(fā)現(xiàn)和清除水管中的水垢或阻塞物，對各個水管接頭進(jìn)行檢查，若有滲透現(xiàn)象應(yīng)及時排除，以確保變壓器、可控硅等重要部件的工作安全和焊接作業(yè)的正常進(jìn)行。 每年檢查水管等有無老化破損，若有請及時更換。加壓系統(tǒng)： 每日檢查空氣過濾器內(nèi)是否有積水，應(yīng)及時將其排去。 每周檢查油霧器和空氣過濾器。 每月注意清除消音器上的灰塵和堵塞物，保持毛細(xì)孔的暢通，氣缸和活塞桿動作是否平滑，是否有磨損需要更換?？刂葡到y(tǒng)： 每日對控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查，檢查焊接參數(shù)

15、的設(shè)置是否正確。 每月對主電路板可控硅組件等部件上的灰塵油污等雜質(zhì)應(yīng)及時清除以及電纜接頭是否有松動，表面是否有破損及是否發(fā)燙。（應(yīng)切斷電源后進(jìn)行） 每年應(yīng)利用儀器檢查焊接電流與設(shè)定的參數(shù)是否一致。（最好請專業(yè)人員進(jìn)行檢測） 電極： 電極頭表面應(yīng)符合工藝要求，若磨損、氧化、變形或有其他不正常現(xiàn)象，應(yīng)及時修磨或更換，以保證焊接作業(yè)的質(zhì)量。需要定義電極形狀及更換標(biāo)準(zhǔn)。 電極間的距離及對中程度應(yīng)保證電極壓緊時有壓力，若不能滿足要求，必須及時調(diào)整，否則會產(chǎn)生飛濺或焊接不良或壓壞產(chǎn)品的風(fēng)險。 調(diào)整電極時，不允許用鐵錘等硬物敲擊，應(yīng)用木錘輕敲調(diào)整。調(diào)整后，應(yīng)擰緊各緊固件，確保電極工作穩(wěn)定可靠。十一十一. 電

16、極的選擇電極的選擇電極的作用是對焊件施加壓力并向焊接區(qū)傳輸電流，因此應(yīng)滿足如下要求： 高的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，以延長電極的使用壽命，改善焊件表面受熱狀況 高的高溫強(qiáng)度和硬度，具有良好的抗變形和抗磨損能力 高溫下與焊件形成合金的傾向小，物理性能穩(wěn)定，不易粘附 材料成本低，加工方便，變形或磨損后便于更換 綜合性能考量。電極材料主要是銅和銅合金，或鎢、鉬等。電極分類 第一類：導(dǎo)電最好、強(qiáng)度最差，如銅及銅合金，如E-Cu（、Cu-Cd、Cu-Ag合金。 適用于要求電流密度高但高溫強(qiáng)度差的焊件例如焊鋁及鋁合金也可用于鍍層鋼板的焊接。還常用于制造不受力或低應(yīng)力的導(dǎo)電部件。 第二類：導(dǎo)電適中、強(qiáng)度亦適中適用于大多數(shù)件，汽車行業(yè)均采用此類銅合金，如Cr-Cu（鉻青銅），Cr-Zr-Cu（鉻鋯銅），Co-Be-Cu（鈹鈷銅）等。 它是最通用的電極材料，廣泛地用于點(diǎn)焊低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、高溫合金、電導(dǎo)率低的銅合金、以及鍍層鋼等。還適用于制造軸、夾鉗、臺板、電極夾頭、機(jī)臂等電阻焊機(jī)中各種導(dǎo)電構(gòu)件。 第三類：導(dǎo)電較差，但強(qiáng)度（主要是高溫強(qiáng)度）最好，具有更高的力學(xué)性能，耐磨性好，如鉻鋅青銅、M4合金、Mo、WCu、W。 適用于焊接強(qiáng)度及硬度較高的不銹鋼、高溫合金等。材料可焊性及評定指標(biāo) 可焊性是指用來相對衡量