電阻點(diǎn)焊-電極

1、點(diǎn)焊電極的研究進(jìn)展點(diǎn)焊電極的研究進(jìn)展點(diǎn)焊電極為什么容易失效？點(diǎn)焊電極為什么容易失效？ 電極是點(diǎn)焊中的易耗零件，在點(diǎn)焊過(guò)電極是點(diǎn)焊中的易耗零件，在點(diǎn)焊過(guò)程中，電極的主要功能是傳輸電流、加壓程中，電極的主要功能是傳輸電流、加壓和散熱，由于電極和焊件接觸時(shí)的溫度較和散熱，由于電極和焊件接觸時(shí)的溫度較高，而且自身具有一定的電阻，也會(huì)發(fā)熱，高，而且自身具有一定的電阻，也會(huì)發(fā)熱，因此，電極頭部的溫升很快，達(dá)到了稍低因此，電極頭部的溫升很快，達(dá)到了稍低于焊點(diǎn)熔核的高溫，使電極頭部在高溫及于焊點(diǎn)熔核的高溫，使電極頭部在高溫及高壓力作用下很快失效。高壓力作用下很快失效。點(diǎn)焊電極的失效形式點(diǎn)焊電極的失效形式1.

2、塑性變形塑性變形 電極的塑性變形都導(dǎo)致電極端部形成蘑菇狀和電極直徑的增加，這種塑性電極的塑性變形都導(dǎo)致電極端部形成蘑菇狀和電極直徑的增加，這種塑性變形的產(chǎn)生是由于電極頭部在焊接時(shí)承受壓力和高溫作用的結(jié)果。一般來(lái)講，電變形的產(chǎn)生是由于電極頭部在焊接時(shí)承受壓力和高溫作用的結(jié)果。一般來(lái)講，電極表面的溫度與焊件表面的溫度應(yīng)相等，點(diǎn)焊時(shí)鋼板的表面溫度大約為極表面的溫度與焊件表面的溫度應(yīng)相等，點(diǎn)焊時(shí)鋼板的表面溫度大約為700度左度左右，點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時(shí)，電流密度比點(diǎn)焊無(wú)鍍層鋼板電流密度要高右，點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時(shí)，電流密度比點(diǎn)焊無(wú)鍍層鋼板電流密度要高30%左右，電極左右，電極表面的溫度能達(dá)到表面的溫度能達(dá)到800

3、-900度。正是由于電極頭部的溫度分布不均勻，使得電極度。正是由于電極頭部的溫度分布不均勻，使得電極頭部產(chǎn)生了不均勻的塑性變形。此外，電極與工件表面的高溫還導(dǎo)致了在電極頭頭部產(chǎn)生了不均勻的塑性變形。此外，電極與工件表面的高溫還導(dǎo)致了在電極頭部產(chǎn)生低屈服強(qiáng)度的部產(chǎn)生低屈服強(qiáng)度的Zn-Cu合金，這將加重電極局部的塑性變形。塑性變形的產(chǎn)合金，這將加重電極局部的塑性變形。塑性變形的產(chǎn)生，使得電極頭部的直徑隨焊點(diǎn)數(shù)目的增加而增加，從而導(dǎo)致焊接電流密度下降，生，使得電極頭部的直徑隨焊點(diǎn)數(shù)目的增加而增加，從而導(dǎo)致焊接電流密度下降，熔核焊透率降低，直到焊核直徑減小，焊點(diǎn)強(qiáng)度下降趨近允許值，此時(shí)必須修整熔核焊透

4、率降低，直到焊核直徑減小，焊點(diǎn)強(qiáng)度下降趨近允許值，此時(shí)必須修整電極或更換電極。電極或更換電極。2.磨損磨損 電極的磨損主要發(fā)生在電極頭部，表現(xiàn)為電極頭部的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到被焊工電極的磨損主要發(fā)生在電極頭部，表現(xiàn)為電極頭部的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到被焊工件表面，使得電極磨損，導(dǎo)致電極直徑增大和焊接電流密度下降。另外，影件表面，使得電極磨損，導(dǎo)致電極直徑增大和焊接電流密度下降。另外，影響磨損的因素還有在正常焊接規(guī)范下電極撞擊工件和電極缺乏充足的冷卻。響磨損的因素還有在正常焊接規(guī)范下電極撞擊工件和電極缺乏充足的冷卻。3.合金化合金化 電極的合金化主要發(fā)生在電極和鍍層鋼板的交界面上，合金主要產(chǎn)生在電電極的合金化主要發(fā)生在

5、電極和鍍層鋼板的交界面上，合金主要產(chǎn)生在電極工作端面及頭部的周?chē)?。電極合金化的程度取決于在焊接循環(huán)過(guò)程中電極與工極工作端面及頭部的周?chē)ｋ姌O合金化的程度取決于在焊接循環(huán)過(guò)程中電極與工件交界面作用的溫度和時(shí)間，鍍層元素與電極材料的擴(kuò)散速度，以及生成物質(zhì)在件交界面作用的溫度和時(shí)間，鍍層元素與電極材料的擴(kuò)散速度，以及生成物質(zhì)在電極端面的形核和長(zhǎng)大。一般來(lái)講，電極端面與工件作用時(shí)間越長(zhǎng)、工作溫度越電極端面的形核和長(zhǎng)大。一般來(lái)講，電極端面與工件作用時(shí)間越長(zhǎng)、工作溫度越高，越易合金化，而合金化的產(chǎn)生不僅使電極端面的電導(dǎo)率下降，提高了焊接時(shí)高，越易合金化，而合金化的產(chǎn)生不僅使電極端面的電導(dǎo)率下降，提高了焊接

6、時(shí)電極表面的溫度，加快了合金化，而且影響了電極表面的電流分布。電極表面的溫度，加快了合金化，而且影響了電極表面的電流分布。4.坑蝕坑蝕 坑蝕是導(dǎo)致電極失效的主要方式之一。在點(diǎn)焊電極焊接鍍層鋼板時(shí)，由坑蝕是導(dǎo)致電極失效的主要方式之一。在點(diǎn)焊電極焊接鍍層鋼板時(shí)，由于高溫的作用，在電極表層產(chǎn)生了低熔點(diǎn)合金，當(dāng)電極離開(kāi)工件時(shí)，有些低于高溫的作用，在電極表層產(chǎn)生了低熔點(diǎn)合金，當(dāng)電極離開(kāi)工件時(shí)，有些低熔點(diǎn)合金在飛濺作用下離開(kāi)了電極端面，即在電極端面產(chǎn)生了一個(gè)小的弧坑，熔點(diǎn)合金在飛濺作用下離開(kāi)了電極端面，即在電極端面產(chǎn)生了一個(gè)小的弧坑，許多小的孤坑連成一起的過(guò)程叫坑蝕，坑蝕的結(jié)果便形成了蝕坑。蝕坑的產(chǎn)許多小

7、的孤坑連成一起的過(guò)程叫坑蝕，坑蝕的結(jié)果便形成了蝕坑。蝕坑的產(chǎn)生，提高了坑蝕周?chē)碾娏髅芏群凸ぷ鲏毫Γ瑢?dǎo)致了蝕坑周?chē)a(chǎn)生更嚴(yán)重的生，提高了坑蝕周?chē)碾娏髅芏群凸ぷ鲏毫Γ瑢?dǎo)致了蝕坑周?chē)a(chǎn)生更嚴(yán)重的塑性變形和脫落，從而增加了電極端面的直徑和降低了焊點(diǎn)直徑。塑性變形和脫落，從而增加了電極端面的直徑和降低了焊點(diǎn)直徑。5.熱疲勞熱疲勞 點(diǎn)焊電極在工作過(guò)程中不僅要在高溫下傳遞壓力，而且還承受著加點(diǎn)焊電極在工作過(guò)程中不僅要在高溫下傳遞壓力，而且還承受著加熱和冷卻的熱應(yīng)力作用，在兩者的作用下，產(chǎn)生熱疲勞，使得電極最終失熱和冷卻的熱應(yīng)力作用，在兩者的作用下，產(chǎn)生熱疲勞，使得電極最終失效或電極表層脫落效或電極表層脫

8、落。6.粘附粘附 點(diǎn)焊電極在工作過(guò)程中由于電極頭部和鍍鋅鋼板的接觸溫度高于鍍鋅點(diǎn)焊電極在工作過(guò)程中由于電極頭部和鍍鋅鋼板的接觸溫度高于鍍鋅層的熔點(diǎn)，使熔化的鍍鋅層強(qiáng)烈粘附在電極頭部而產(chǎn)生粘附。層的熔點(diǎn)，使熔化的鍍鋅層強(qiáng)烈粘附在電極頭部而產(chǎn)生粘附。7.再結(jié)晶再結(jié)晶 電極的再結(jié)晶溫度大約在電極的再結(jié)晶溫度大約在700-800C的范圍。雖然電極與工件連接界面的范圍。雖然電極與工件連接界面上的溫度基本低于此溫度，但有些區(qū)域的溫度也有可能達(dá)到此溫度，這取決上的溫度基本低于此溫度，但有些區(qū)域的溫度也有可能達(dá)到此溫度，這取決于工件與電極之間的接觸電阻、焊接速度、冷卻狀況及電極合金類(lèi)型。一旦于工件與電極之間的

9、接觸電阻、焊接速度、冷卻狀況及電極合金類(lèi)型。一旦電極某個(gè)區(qū)域的溫度大于電極的再結(jié)晶溫度，則在電極中將產(chǎn)生再結(jié)晶和晶電極某個(gè)區(qū)域的溫度大于電極的再結(jié)晶溫度，則在電極中將產(chǎn)生再結(jié)晶和晶粒增大，使得電極易于失效。粒增大，使得電極易于失效。延長(zhǎng)點(diǎn)焊電極壽命的措延長(zhǎng)點(diǎn)焊電極壽命的措施施1.電極端面的表面改性電極端面的表面改性2.粉末冶金電極粉末冶金電極3.優(yōu)選焊接規(guī)范優(yōu)選焊接規(guī)范4.電極的深冷處理電極的深冷處理用電流波形控制法用電流波形控制法提高鋅鋼板點(diǎn)焊電極的壽命提高鋅鋼板點(diǎn)焊電極的壽命 在接通焊接電流之前施加焊前電流，使鋅在接通焊接電流之前施加焊前電流，使鋅層先熔化，并在電極壓力作用下將其擠走，從層

10、先熔化，并在電極壓力作用下將其擠走，從而減弱或避免電極而減弱或避免電極/工件界面銅鋅合金化、提高工件界面銅鋅合金化、提高工件工件/工件間接觸電阻，使焊接區(qū)加熱均勻，獲工件間接觸電阻，使焊接區(qū)加熱均勻，獲得同樣熔核所需焊接電流減小，電極壽命增加。得同樣熔核所需焊接電流減小，電極壽命增加。基基 本本 原原 理理表面飛濺率隨焊前電流的變化規(guī)律表面飛濺率隨焊前電流的變化規(guī)律(施加焊前電流時(shí)間施加焊前電流時(shí)間:5周波周波)表面飛濺率隨焊前電流通電時(shí)間的變化規(guī)律表面飛濺率隨焊前電流通電時(shí)間的變化規(guī)律(焊前電流有效值焊前電流有效值:3)電極壽命隨焊前電流的變化規(guī)律電極壽命隨焊前電流的變化規(guī)律（焊前電流時(shí)間（

11、焊前電流時(shí)間:5周波）周波）利用深冷處理提高電極的使用壽命利用深冷處理提高電極的使用壽命 深冷處理是指在深冷處理是指在-130以下對(duì)材料進(jìn)行處以下對(duì)材料進(jìn)行處理改變材料性能的一種方法，深冷處理以液氮理改變材料性能的一種方法，深冷處理以液氮(-196)為制冷劑。試驗(yàn)采用氣體法加工深冷為制冷劑。試驗(yàn)采用氣體法加工深冷電極，將電極放入深冷裝置，液氮經(jīng)噴管?chē)姵鲭姌O，將電極放入深冷裝置，液氮經(jīng)噴管?chē)姵龊笤诶湎渲兄苯悠?，利用液氮的汽化潛熱及后在冷箱中直接汽化，利用液氮的汽化潛熱及低溫氮?dú)馕鼰崾估湎浣禍亍Ｍㄟ^(guò)控制液氮的輸?shù)蜏氐獨(dú)馕鼰崾估湎浣禍?。通過(guò)控制液氮的輸入量來(lái)控制降溫速度、保溫溫度、保溫時(shí)間等入量來(lái)

12、控制降溫速度、保溫溫度、保溫時(shí)間等實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。何謂深冷處理？何謂深冷處理？深冷裝置結(jié)構(gòu)深冷裝置結(jié)構(gòu)1-箱體 2-排氣管 3-導(dǎo)風(fēng)板 4-噴管 5-風(fēng)扇 6-測(cè)溫儀表 7-電磁閥 8-截止閥 9-手動(dòng)閥門(mén) 10-液氮容器深冷處理前后鉻鋯銅合金組織背散射深冷處理前后鉻鋯銅合金組織背散射 深冷處理前的銅基體致密性較差深冷處理前的銅基體致密性較差,存在較多的顯微孔存在較多的顯微孔洞洞,這些孔洞的存在使材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的完整性與材料連續(xù)這些孔洞的存在使材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的完整性與材料連續(xù)性遭到破壞。深冷處理后材料中的顯微孔洞數(shù)量比未深冷性遭到破壞。深冷處理后材料中的顯微孔洞數(shù)量比未

13、深冷處理的明顯減少處理的明顯減少,基體致密程度明顯提高?；w致密程度明顯提高。深冷處理前后鉻鋯銅合金中分布深冷處理前后鉻鋯銅合金中分布深冷處理前后鉻鋯銅合金中分布深冷處理前后鉻鋯銅合金中分布深冷處理前后鉻鋯銅合金組織面掃描深冷處理前后鉻鋯銅合金組織面掃描 處理后試樣的處理后試樣的鉻、鋯元素分有鉻、鋯元素分有明顯變化。與深明顯變化。與深冷前相比冷前相比,由于深由于深冷處理導(dǎo)致、冷處理導(dǎo)致、在銅中的溶在銅中的溶解度急劇減小解度急劇減小,過(guò)過(guò)飽和的、飽和的、析析,銅基體上出銅基體上出現(xiàn)了大量彌散分現(xiàn)了大量彌散分布的、布的、顆粒。顆粒。電極電阻率測(cè)試結(jié)果電極電阻率測(cè)試結(jié)果電極壽命試驗(yàn)曲線電極壽命試驗(yàn)曲線 深冷處理深冷處理 未深冷處理未深冷處理電極深冷處理前后所焊焊電極深冷處理前后所焊焊點(diǎn)點(diǎn) 用未深冷電極點(diǎn)焊鍍鋅鋼板用未深冷電極點(diǎn)焊鍍鋅鋼板,始終始終存在飛濺、粘電極等現(xiàn)象存在飛濺、粘電極等現(xiàn)象,而用深冷電而用深冷電極點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時(shí)極點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時(shí),飛濺、粘電極等現(xiàn)飛濺、粘電極等現(xiàn)象大大減小象大大減小,焊點(diǎn)表面質(zhì)量明顯改善。焊點(diǎn)表面質(zhì)量明顯改善。射線衍射的晶粒尺寸分析結(jié)果射線衍射的晶粒尺寸分析結(jié)果 深冷處理提高了電極基體致密性深冷處理提高了電極基體致密