第一章電阻焊ppt課件

1、第一章 電阻焊主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、電阻焊概述一、電阻焊概述 二、電阻焊的加熱二、電阻焊的加熱 三、點焊時的電阻及加熱三、點焊時的電阻及加熱 四、對焊時的電阻及加熱四、對焊時的電阻及加熱一、電阻焊概述一、電阻焊概述一、電阻焊概述一、電阻焊概述按接頭形式分按接頭形式分 ：搭接和對接：搭接和對接 點焊點焊spot welding） 縫焊縫焊seam welding） 按工藝方法分 ：凸焊（凸焊（ Projection Welding） 對焊（對焊（ Butt Resistance Welding）按電源種類分：按電源種類分：電阻焊電阻焊交流交流脈沖脈沖二次整流二次整流工頻工頻低頻低頻中頻中頻高頻高

2、頻一次單相一次單相一次三項一次三項一次變頻一次變頻電容貯能電容貯能直流沖擊波直流沖擊波1.3 各類電阻焊的特征各類電阻焊的特征1.4 電阻焊的優(yōu)缺點電阻焊的優(yōu)缺點 焊接成本低焊接成本低 焊接質(zhì)量好焊接質(zhì)量好 生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高 勞動條件好勞動條件好 焊后難于無損檢測焊后難于無損檢測 結(jié)構(gòu)受較多限制，接頭強度低結(jié)構(gòu)受較多限制，接頭強度低 設(shè)備功率大、復(fù)雜設(shè)備功率大、復(fù)雜缺點：缺點：優(yōu)點：優(yōu)點：1.5 電阻焊的發(fā)展方向電阻焊的發(fā)展方向1保證焊接質(zhì)量保證焊接質(zhì)量 (1) 監(jiān)控與自控的發(fā)展。監(jiān)控與自控的發(fā)展。 (2) 改進焊機機械系統(tǒng)。改進焊機機械系統(tǒng)。 (3) 發(fā)展無損探傷。發(fā)展無損探傷。 (4) 基

3、礎(chǔ)理論研究。基礎(chǔ)理論研究。2擴大使用范圍擴大使用范圍 (1) 擴大焊機功率。擴大焊機功率。 (2) 改進電源特性。改進電源特性。 (3) 采用聯(lián)合工藝。采用聯(lián)合工藝。1.5 電阻焊的發(fā)展方向電阻焊的發(fā)展方向3提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率 為了提高生產(chǎn)率，縮短輔助生產(chǎn)時間，在焊為了提高生產(chǎn)率，縮短輔助生產(chǎn)時間，在焊機結(jié)構(gòu)、電極、控制方面皆有發(fā)展。機結(jié)構(gòu)、電極、控制方面皆有發(fā)展。 (1) 焊機專業(yè)化。焊機專業(yè)化。 (2) 改進工藝過程。改進工藝過程。 (3) 尋求性能更好的電極，來延長電極壽尋求性能更好的電極，來延長電極壽命。命。二、電阻焊的加熱二、電阻焊的加熱 2.1 物理本質(zhì)物理本質(zhì) 2.2 電阻焊的

4、熱源電阻焊的熱源 2.3 影響產(chǎn)熱的因素影響產(chǎn)熱的因素 2.4 熱平衡和溫度分布熱平衡和溫度分布 2.5 焊接循環(huán)焊接循環(huán) 2.6 焊接電流的種類和適用范圍焊接電流的種類和適用范圍 2.7 電阻焊對金屬的要求電阻焊對金屬的要求 2.8 電阻焊熱源的特點電阻焊熱源的特點2.1 物理本質(zhì)物理本質(zhì) 實質(zhì)：利用焊接區(qū)本身的電阻熱和大量塑實質(zhì)：利用焊接區(qū)本身的電阻熱和大量塑性變形能量，使兩個分離表面的金屬原子性變形能量，使兩個分離表面的金屬原子之間接近到晶格距離形成金屬鍵，在結(jié)合之間接近到晶格距離形成金屬鍵，在結(jié)合面上產(chǎn)生足夠量的共同晶粒而得到焊點，面上產(chǎn)生足夠量的共同晶粒而得到焊點，焊縫或?qū)咏宇^。焊

5、縫或?qū)咏宇^。 電阻焊接頭是在熱電阻焊接頭是在熱-機械力聯(lián)合作用機械力聯(lián)合作用下形成的。下形成的。2.2 電阻焊的熱源電阻焊的熱源1、電阻焊的熱源、電阻焊的熱源 電阻焊的熱源電阻焊的熱源電阻熱：電阻熱： Q=I2Rt 式中：式中： I 焊接電流的有效值；焊接電流的有效值； R焊接區(qū)總電阻的平焊接區(qū)總電阻的平均值；均值； t通過焊接電流的時間。通過焊接電流的時間。 2、總析熱量、總析熱量 由于焊接過程中焊接電流和焊接區(qū)電阻并非保持不變，因此總析熱量Q的確切表達式： Q = 式中： R 焊接區(qū)總電阻的動態(tài)電阻值， R = Rc+2Rew+2Rw是時間的函數(shù)； Rc 焊件間接觸電阻的動態(tài)值； 2Re

6、w 電極與焊件間接觸電阻； 2Rw 焊件內(nèi)部電阻的動態(tài)值。 tRdtI02圖圖1-1 點焊焊接區(qū)示意圖點焊焊接區(qū)示意圖 和等效電路圖和等效電路圖3、不同焊接方法的析熱量、不同焊接方法的析熱量 1). 點焊和縫焊：點焊和縫焊： Q = 2). 對焊：電極和焊件間接觸電阻很小。電阻又遠對焊：電極和焊件間接觸電阻很小。電阻又遠離接觸面，其析熱過程可忽略不計。離接觸面，其析熱過程可忽略不計。 Q = 式中：式中：Rc 焊件間接觸電阻的動態(tài)值；焊件間接觸電阻的動態(tài)值； 2Rew 電極與焊件間接觸電阻；電極與焊件間接觸電阻； 2Rw 焊件內(nèi)部電阻的動態(tài)值。焊件內(nèi)部電阻的動態(tài)值。tdtRwRcI02)2(t

7、dtRwwRcI02)2Re2(2.3 影響產(chǎn)熱的因素影響產(chǎn)熱的因素 電阻電阻 焊件本身電阻焊件本身電阻RW=L/s。 其中其中是電阻率，是電阻率，L為材料的長度為材料的長度, s為面積，為面積，材料的電阻大小正比于材料的長度，而反材料的電阻大小正比于材料的長度，而反比于其面積。其中比于其面積。其中是一個重要參數(shù)，會隨是一個重要參數(shù)，會隨溫度的升高而增大。溫度的升高而增大。 接觸電阻接觸電阻RC可從可從R =L/s進行解釋）進行解釋） 當焊接表面清理十分潔凈時，當焊接表面清理十分潔凈時，RC僅在通僅在通電開始極短的時間內(nèi)存在，隨后會迅速消電開始極短的時間內(nèi)存在，隨后會迅速消失。但它在焊接時間很

8、短的情況下如焊失。但它在焊接時間很短的情況下如焊薄鋁），對熔核的形成和焊點強度的穩(wěn)定薄鋁），對熔核的形成和焊點強度的穩(wěn)定性仍有顯著影響。性仍有顯著影響。2.3 影響產(chǎn)熱的因素影響產(chǎn)熱的因素 焊接電流焊接電流 焊接電流密度對產(chǎn)熱的影響比電阻和時間兩焊接電流密度對產(chǎn)熱的影響比電阻和時間兩者都大，者都大， 在焊接過程中是一個必須嚴格控制的參數(shù)。在焊接過程中是一個必須嚴格控制的參數(shù)。 通電時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可互為補充。通電時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可互為補充。 電極壓力電極壓力 對總電阻對總電阻R影響顯著，壓力增大，影響顯著，壓力增大，R顯著降低。顯著降低。 電極形狀及材料電極形狀及材料 電極

9、基礎(chǔ)面積決定電流密度，電極材料的電阻率電極基礎(chǔ)面積決定電流密度，電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性和導(dǎo)熱性 關(guān)系產(chǎn)熱和散熱。關(guān)系產(chǎn)熱和散熱。 焊件表面狀況焊件表面狀況 主要影響接觸電阻。徹底清理工件表面是保證獲主要影響接觸電阻。徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接得優(yōu)質(zhì)接 頭的必要條件。頭的必要條件。2.4 熱平衡和溫度分布熱平衡和溫度分布（1熱平衡：熱量小部分熱平衡：熱量小部分1030%）有用，大部分散失，）有用，大部分散失，其中主要通過電極的熱傳導(dǎo)而散失。其中主要通過電極的熱傳導(dǎo)而散失。（2溫度分布：溫度分布： 點對焊點對焊中心高，四周低中心高，四周低縫焊由于焊點間相互影響，溫度分布比點焊的平坦，且沿焊

10、件前進方向前后不對稱。 溫度分布曲線越平緩，接頭HAZ越大，工件表面越容易過熱，電極越容易磨損。圖圖1-2 點焊原理圖及加熱時焊點形貌點焊原理圖及加熱時焊點形貌2.5 焊接循環(huán)焊接循環(huán)點焊和凸焊的焊接循環(huán)由四個基本階段組成：點焊和凸焊的焊接循環(huán)由四個基本階段組成： 1預(yù)壓時間預(yù)壓時間t1 2通電時間通電時間t2 3維持時間維持時間t3 4休止時間休止時間t4圖圖1-3 焊接循環(huán)示意圖焊接循環(huán)示意圖F 電極壓力電極壓力 I 焊接電流焊接電流 t1 預(yù)壓時間預(yù)壓時間 t2 通電加熱時間通電加熱時間 t3 維持時間維持時間 t4 休止時間休止時間 通電焊接必須在電極壓力達到規(guī)定的值后才能進行，否則會

11、因壓力過低通電焊接必須在電極壓力達到規(guī)定的值后才能進行，否則會因壓力過低引起飛濺。引起飛濺。 電極提升必須在焊接電流切斷后進行，否則電極間引起火花，有時會燒電極提升必須在焊接電流切斷后進行，否則電極間引起火花，有時會燒穿焊件。穿焊件。2.5 焊接循環(huán)焊接循環(huán) 為了改善接頭的性能，有時會將下列各項中的一為了改善接頭的性能，有時會將下列各項中的一項或多項加于基本循環(huán)：項或多項加于基本循環(huán)： 1). 加入預(yù)壓力，以消除厚焊件之間的間隙。加入預(yù)壓力，以消除厚焊件之間的間隙。 2). 預(yù)熱提高金屬的塑性。使焊件之間緊密結(jié)合，預(yù)熱提高金屬的塑性。使焊件之間緊密結(jié)合，防止飛防止飛 濺。濺。 3). 加大鍛壓

12、力，以使熔核致密，防止產(chǎn)生裂紋加大鍛壓力，以使熔核致密，防止產(chǎn)生裂紋和縮孔。和縮孔。 4). 用回火或緩流脈沖消除合金鋼的淬火組織，用回火或緩流脈沖消除合金鋼的淬火組織，提高接頭提高接頭 的力學(xué)性能。的力學(xué)性能。2.6 焊接電流的種類和適用范圍焊接電流的種類和適用范圍 交流電和直流電都可以用于點焊、縫焊和凸焊，其適用交流電和直流電都可以用于點焊、縫焊和凸焊，其適用范圍有所不同。范圍有所不同。 1). 交流電：交流電： 單相單相50Hz，電壓為，電壓為125V，電流為，電流為1100kA。 交流電可通過調(diào)幅是電流緩升與緩降，以達到預(yù)交流電可通過調(diào)幅是電流緩升與緩降，以達到預(yù)熱和緩冷的作用。另外，

13、交流電還可以用于多脈沖點焊，熱和緩冷的作用。另外，交流電還可以用于多脈沖點焊，主要用于厚板的焊接。主要用于厚板的焊接。 2). 直流電：直流電： 用于大電流場合，可避免單相交流焊機造成的三用于大電流場合，可避免單相交流焊機造成的三項負荷不平衡。項負荷不平衡。2.7 電阻焊對金屬的要求電阻焊對金屬的要求 主要從下列各項指標進行評定：主要從下列各項指標進行評定： 1、材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性越高，焊接性越差。導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性越高，焊接性越差。2、材料的高溫強度、材料的高溫強度 高溫高溫0.50.7Tm屈服強度越高，焊接性屈服強度越高，焊接性越差。越差。3、材料的塑性

14、溫度范圍、材料的塑性溫度范圍 塑性溫度范圍越小，對工藝參數(shù)波動越敏感，塑性溫度范圍越小，對工藝參數(shù)波動越敏感，焊接性越差。焊接性越差。4、材料對熱循環(huán)的敏感性、材料對熱循環(huán)的敏感性 敏感性越強，焊接性越差。敏感性越強，焊接性越差。另外，熔點高、線膨脹系數(shù)大、易形成致密氧化另外，熔點高、線膨脹系數(shù)大、易形成致密氧化膜的金屬，其焊接性也比較差。膜的金屬，其焊接性也比較差。2.8 電阻焊熱源的特點電阻焊熱源的特點 1). 熱源產(chǎn)生于焊件內(nèi)部，與熔化焊時的外部熱源熱源產(chǎn)生于焊件內(nèi)部，與熔化焊時的外部熱源(電弧、氣體火焰等電弧、氣體火焰等)相比，對焊接區(qū)的加熱更敏相比，對焊接區(qū)的加熱更敏為迅速、集中。為

15、迅速、集中。 2). 內(nèi)部熱源使整個焊接區(qū)發(fā)熱，為獲得合理的內(nèi)部熱源使整個焊接區(qū)發(fā)熱，為獲得合理的溫度分布溫度分布(例如，點焊時應(yīng)使焊件貼合面處溫度高，例如，點焊時應(yīng)使焊件貼合面處溫度高，而表面溫度低而表面溫度低)，散熱作用在電阻點焊的加熱中具，散熱作用在電阻點焊的加熱中具有重要意義。有重要意義。 3). 產(chǎn)生電阻熱的外部條件是電阻焊時焊接區(qū)要產(chǎn)生電阻熱的外部條件是電阻焊時焊接區(qū)要通以強大的焊接電流。由于該熱源產(chǎn)生于焊件內(nèi)通以強大的焊接電流。由于該熱源產(chǎn)生于焊件內(nèi)部，具有內(nèi)部熱源的特點。部，具有內(nèi)部熱源的特點。三、點焊時的電阻及加熱三、點焊時的電阻及加熱 3.1 點焊時的電阻點焊時的電阻 3.

16、2 點焊時的加熱特點點焊時的加熱特點 3.3 點焊的熱平衡點焊的熱平衡3.1 點焊時的電阻點焊時的電阻 點焊時點焊時 R = Rc+2Rew+2Rw 式中：式中：Rc 焊件間接觸電阻的動態(tài)值；焊件間接觸電阻的動態(tài)值； Rew 電極與焊件間接觸電電極與焊件間接觸電阻；阻； Rw 焊件內(nèi)部電阻的動態(tài)值。焊件內(nèi)部電阻的動態(tài)值。 3.1.1 接觸電阻：接觸電阻： (Rc+2Rew) 接觸電阻是一種附加電阻，指的是在點焊電極壓力下所測接觸電阻是一種附加電阻，指的是在點焊電極壓力下所測定的接觸面定的接觸面(焊件焊件-焊件接觸面、焊件焊件接觸面、焊件-電極接觸面電極接觸面)處的電處的電阻值。阻值。 形成原因

17、：接觸表面微觀上的凹凸不平及不良導(dǎo)體形成原因：接觸表面微觀上的凹凸不平及不良導(dǎo)體(表面表面氧化膜、油氧化膜、油 、繡以及吸附氣體層等、繡以及吸附氣體層等)的存在。的存在。 圖圖1-4 接觸電阻形成原因示意圖接觸電阻形成原因示意圖3.1.2 影響接觸電阻的主要因素影響接觸電阻的主要因素 清理方法清理方法1).表面狀態(tài)：表面狀態(tài)： 加工表面的粗糙度加工表面的粗糙度 焊前存放時間焊前存放時間2).電極壓力：電極壓力： 壓力增大，金屬的彈性和塑性變形增加。使接壓力增大，金屬的彈性和塑性變形增加。使接觸壓力變小，隨著壓力的減小，接觸點數(shù)目和接觸壓力變小，隨著壓力的減小，接觸點數(shù)目和接觸面積不能恢復(fù)，接觸

18、電阻將低于原值而呈觸面積不能恢復(fù)，接觸電阻將低于原值而呈 “滯滯后現(xiàn)象。后現(xiàn)象。3.1.2 影響接觸電阻的主要因素影響接觸電阻的主要因素 3). 加熱溫度：加熱溫度： 溫度升高金屬變形阻力下降，塑性變形增大，接溫度升高金屬變形阻力下降，塑性變形增大，接 觸電阻急劇降低直至消失。觸電阻急劇降低直至消失。 鋼材的溫度升高到鋼材的溫度升高到600、鋁合金溫度升高到、鋁合金溫度升高到350時的接觸電阻接時的接觸電阻接 近于零。近于零。 異種金屬材料相接觸，其接觸電阻取決于較軟異種金屬材料相接觸，其接觸電阻取決于較軟的材料。的材料。 同一焊接區(qū)的接觸電阻同一焊接區(qū)的接觸電阻Rc與與Rew存在一定的關(guān)存在

19、一定的關(guān)系：系： Rew(1/2)Rc (鋼材、表面化學(xué)清洗、鋼材、表面化學(xué)清洗、銅合金極銅合金極) Rew(1/25)Rc (鋁合金、表面化學(xué)清洗、鋁合金、表面化學(xué)清洗、銅合金極銅合金極) RewRc (鉬材、表面化學(xué)清洗、鉬材、表面化學(xué)清洗、銅合金極銅合金極) 3.1.3 焊件內(nèi)部電阻焊件內(nèi)部電阻2Rw 定義： 是焊接區(qū)金屬材料本身所具有的電阻，該區(qū)域的體積要 大于以電極-焊件接觸面為底的圓柱體體積。主要是點焊 的邊緣效應(yīng)造成的。 定義：定義： 指電流通過板件時，其電流線在板件指電流通過板件時，其電流線在板件(單塊板單塊板)中間部分將向邊緣擴展，使電流場中間部分將向邊緣擴展，使電流場呈現(xiàn)鼓

20、形的現(xiàn)象。當電流通過重合的兩焊件時，由于邊緣效應(yīng)，電極下的電流呈現(xiàn)鼓形的現(xiàn)象。當電流通過重合的兩焊件時，由于邊緣效應(yīng)，電極下的電流場將呈雙鼓形。場將呈雙鼓形。 特點：特點： 邊緣效應(yīng)是一種僅與幾何因素有關(guān)的物理現(xiàn)象，產(chǎn)生的根本原因是電極與焊件邊緣效應(yīng)是一種僅與幾何因素有關(guān)的物理現(xiàn)象，產(chǎn)生的根本原因是電極與焊件接觸面積遠遠小于焊件的橫截面。接觸面積遠遠小于焊件的橫截面。 點焊加熱是不均勻的，焊接區(qū)內(nèi)各點溫度不同點焊加熱是不均勻的，焊接區(qū)內(nèi)各點溫度不同(由于熱傳導(dǎo)，通常中心溫度高而由于熱傳導(dǎo)，通常中心溫度高而向邊緣溫度逐漸降低向邊緣溫度逐漸降低)，電阻率亦不同，這就引起焊接電流繞過較熱部分金屬呈，

21、電阻率亦不同，這就引起焊接電流繞過較熱部分金屬呈現(xiàn)繞流現(xiàn)象，進一步促進電流場向邊緣擴展。現(xiàn)繞流現(xiàn)象，進一步促進電流場向邊緣擴展。邊緣效應(yīng)邊緣效應(yīng)(fringing effect) :3.1.4 總電阻總電阻R 不同的金屬材料在加熱過程中焊接區(qū)動態(tài)總電阻不同的金屬材料在加熱過程中焊接區(qū)動態(tài)總電阻R的變化規(guī)律相差很大。的變化規(guī)律相差很大。 不銹鋼、鈦合金等材料呈單調(diào)下降的特性；不銹鋼、鈦合金等材料呈單調(diào)下降的特性； 鋁及鋁合金在加熱初期呈迅速下降后趨于穩(wěn)定；鋁及鋁合金在加熱初期呈迅速下降后趨于穩(wěn)定； 低碳鋼在點焊加熱過程中期總電阻低碳鋼在點焊加熱過程中期總電阻R的變化曲的變化曲線上卻線上卻 明顯的

22、有一峰值。明顯的有一峰值。1). 典型材料的動態(tài)電阻比較典型材料的動態(tài)電阻比較焊接時間焊接時間t/ms圖圖1-5 典型材料的動態(tài)電阻比較典型材料的動態(tài)電阻比較1-低碳鋼；低碳鋼； 2-不銹鋼；不銹鋼； 3-鋁鋁 5014012010080604020100 150 200 250 300321總電阻總電阻(動態(tài)度動態(tài)度)R/U2)、低碳鋼動態(tài)電阻曲線、低碳鋼動態(tài)電阻曲線 1). 下降段下降段(t0t1) 時間短，曲線呈陡降，焊接時間短，曲線呈陡降，焊接區(qū)金屬未熔化但有明顯加熱痕區(qū)金屬未熔化但有明顯加熱痕跡。跡。 2). 上升段上升段(t1t2) 焊接區(qū)溫度升高，金屬電阻焊接區(qū)溫度升高，金屬電阻

23、率增加，焊接區(qū)金屬處于固態(tài)，率增加，焊接區(qū)金屬處于固態(tài)，增大起主要作用，曲線上升增大起主要作用，曲線上升快。加熱一段時間后，快。加熱一段時間后，增大增大速率變小，焊接區(qū)導(dǎo)電面積增速率變小，焊接區(qū)導(dǎo)電面積增加較快，總電阻加較快，總電阻R增加速率減增加速率減慢，最終到最大值。慢，最終到最大值。Rt3t0t2t1tO圖圖1-6 低碳鋼典型動態(tài)電阻曲線圖低碳鋼典型動態(tài)電阻曲線圖2)、低碳鋼動態(tài)電阻曲線、低碳鋼動態(tài)電阻曲線 3). 再次下降段再次下降段(t2t3) 由于繞流現(xiàn)象，主要通過焊接電流的金屬區(qū)域電阻率由于繞流現(xiàn)象，主要通過焊接電流的金屬區(qū)域電阻率沒有明顯增大，另外，由于金屬軟化使金屬接觸面積迅

24、沒有明顯增大，另外，由于金屬軟化使金屬接觸面積迅速增大，電流場的邊緣效應(yīng)減弱。使得焊接區(qū)電阻減小，速增大，電流場的邊緣效應(yīng)減弱。使得焊接區(qū)電阻減小，曲線下降。曲線下降。 4). 平穩(wěn)段平穩(wěn)段(t3以后以后) 由于電極與焊件接觸面尺寸的限制以及塑性金屬被擠由于電極與焊件接觸面尺寸的限制以及塑性金屬被擠到兩焊件之間，使焊件間間隙加大，限制了熔核和導(dǎo)電到兩焊件之間，使焊件間間隙加大，限制了熔核和導(dǎo)電面積的增大。同時，由于電流場和溫度場均進入準穩(wěn)態(tài)，面積的增大。同時，由于電流場和溫度場均進入準穩(wěn)態(tài)，熔核和塑性環(huán)尺寸也基本保持不變，動態(tài)電阻曲線進入熔核和塑性環(huán)尺寸也基本保持不變，動態(tài)電阻曲線進入平穩(wěn)階段

25、，此時平穩(wěn)階段，此時R(或內(nèi)部或內(nèi)部2Rw)趨于定值趨于定值2Rw。3.2 點焊時的加熱特點點焊時的加熱特點 3.2.1 電阻對點焊加熱的影響電阻對點焊加熱的影響 點焊的電阻是產(chǎn)生內(nèi)部熱源點焊的電阻是產(chǎn)生內(nèi)部熱源電阻熱的基礎(chǔ)，電阻熱的基礎(chǔ)，是形成焊接溫度場的內(nèi)部因素。是形成焊接溫度場的內(nèi)部因素。 1) 1) 接觸電阻：產(chǎn)熱接觸電阻：產(chǎn)熱510% 510% 作用：接觸電阻產(chǎn)熱對建立焊接初期的溫度場及焊接電作用：接觸電阻產(chǎn)熱對建立焊接初期的溫度場及焊接電流的均勻化流過起重要作用流的均勻化流過起重要作用 2) 2) 內(nèi)部電阻：產(chǎn)熱內(nèi)部電阻：產(chǎn)熱9095% 9095% 作用：這部分熱量是形核的基礎(chǔ)，與

26、電流場共同建立了作用：這部分熱量是形核的基礎(chǔ)，與電流場共同建立了焊接區(qū)的溫度場分布及其變化規(guī)律。焊接區(qū)的溫度場分布及其變化規(guī)律。 3.2.2 電流對點焊加熱的影響電流對點焊加熱的影響 焊接電流是產(chǎn)生內(nèi)部熱源焊接電流是產(chǎn)生內(nèi)部熱源電阻熱的外部條件，電阻熱的外部條件，它通過二個途徑對點焊的加熱過程施加影響。它通過二個途徑對點焊的加熱過程施加影響。 其一：調(diào)節(jié)焊接電流有效值的大小會使內(nèi)部熱其一：調(diào)節(jié)焊接電流有效值的大小會使內(nèi)部熱源的析熱量發(fā)生變化，影響加熱過程；源的析熱量發(fā)生變化，影響加熱過程； 其二，焊接電流在內(nèi)部電阻其二，焊接電流在內(nèi)部電阻2Rw上所形成的電上所形成的電流場分布特征，將使焊接區(qū)各

27、處加熱強度不均勻，流場分布特征，將使焊接區(qū)各處加熱強度不均勻，從而影響點焊的加熱過程。從而影響點焊的加熱過程。 其中電流線的含義是在它所限定的范圍內(nèi)的電流占總電流其中電流線的含義是在它所限定的范圍內(nèi)的電流占總電流的百分數(shù)，例如，的百分數(shù)，例如，80的電流線是指它限定的范圍內(nèi)通過的電流線是指它限定的范圍內(nèi)通過的電流占總電流的的電流占總電流的80。圖圖1-7 點焊時的電場點焊時的電場 圖圖1-8 點焊時各典型截面的點焊時各典型截面的 電流密度分布電流密度分布 3.2.2 電流對點焊加熱的影響電流對點焊加熱的影響 3.3 點焊的熱平衡點焊的熱平衡熱平衡熱平衡 Q=Q1+Q2+Q3+Q4 式中：式中：

28、Q焊接區(qū)總析熱量；焊接區(qū)總析熱量； Q1熔化母材金屬形成熔核的熱熔化母材金屬形成熔核的熱量；量； Q2通過電極熱傳導(dǎo)而損失的熱通過電極熱傳導(dǎo)而損失的熱量；量； Q3通過焊件熱傳導(dǎo)而損失的熱通過焊件熱傳導(dǎo)而損失的熱量；量； Q4通過對流、輻射散失到空氣通過對流、輻射散失到空氣介質(zhì)中的熱量。介質(zhì)中的熱量。3 32 24 4圖圖1-9 點焊的熱平衡組成點焊的熱平衡組成 3.3.1 點焊的熱平衡特征點焊的熱平衡特征 Q Q的大小取決于焊接參數(shù)特征和金屬的熱物理性質(zhì)。的大小取決于焊接參數(shù)特征和金屬的熱物理性質(zhì)。 例如：電焊時例如：電焊時2Al2-T4(LY12CZ)2Al2-T4(LY12CZ)鋁合金板

29、材，獲得鋁合金板材，獲得直徑直徑6mm6mm熔核時，硬規(guī)范熔核時，硬規(guī)范(t=0.02s)(t=0.02s)時時Q=400JQ=400J；軟；軟規(guī)范規(guī)范(t=0.02s)(t=0.02s)時時Q=1200JQ=1200J；點焊鋼材時：同樣獲；點焊鋼材時：同樣獲得得6mm6mm熔核，則熔核，則Q=1700JQ=1700J。 Q1Q1取決于金屬的熱物理性質(zhì)及熔化金屬量，與熱取決于金屬的熱物理性質(zhì)及熔化金屬量，與熱源種類和焊接參數(shù)無關(guān)，點焊時源種類和焊接參數(shù)無關(guān)，點焊時Q1=(1030)%QQ1=(1030)%Q。 Q2Q2與電極材料、形狀及冷卻條件有關(guān)，是主要的與電極材料、形狀及冷卻條件有關(guān)，是主

30、要的散熱損失，散熱損失，Q1=(3050)%QQ1=(3050)%Q。 Q3Q3與板件厚度、材料的熱物理性質(zhì)以及焊接參數(shù)與板件厚度、材料的熱物理性質(zhì)以及焊接參數(shù)特征等因素有關(guān)，特征等因素有關(guān)，Q320%QQ320%Q；Q45%QQ45%Q。 3.3.2 焊接區(qū)的溫度分布圖焊接區(qū)的溫度分布圖 最高溫度總處在焊接區(qū)中心，超過被焊金屬熔點Tm的部分形成熔核，核內(nèi)的溫度可能超過Tm(焊接鋼時超出200300K)。 由于Q2、Q3的強烈作用，離開熔核邊界溫度降低很快。 當被焊金屬導(dǎo)熱性差(鋼)或用硬規(guī)范 點焊時，溫度梯度將很大； 而被焊金屬導(dǎo)熱性好(鋁)或用軟規(guī)范 點焊時，溫度梯度將較小。圖圖1-10

31、點焊時的溫度分布點焊時的溫度分布四、對焊時的電阻及加熱四、對焊時的電阻及加熱 4.1 閃光對焊時的熱源及加熱特點閃光對焊時的熱源及加熱特點 4.2 電阻對焊時的熱源及加熱特點電阻對焊時的熱源及加熱特點4.1 閃光對焊時的熱源及加熱特點閃光對焊時的熱源及加熱特點熱源熱源:是焊接區(qū)析出的電阻熱。是焊接區(qū)析出的電阻熱?？傠娮杩傠娮鑂=Rc+2RwRc為兩焊件端面間液體金屬過梁的總電阻。為兩焊件端面間液體金屬過梁的總電阻。取決于存在的液體過梁數(shù)目，其橫截面積以取決于存在的液體過梁數(shù)目，其橫截面積以及各過梁上電流線收縮所引起的電阻增加。及各過梁上電流線收縮所引起的電阻增加。4.1.1 閃光對焊時的總電阻

32、閃光對焊時的總電阻 動態(tài)接觸電阻動態(tài)接觸電阻Rc較大，并在閃光過較大，并在閃光過程中始終存在，隨著閃光過程的進程中始終存在，隨著閃光過程的進行，零件的接近速度加大、液態(tài)過行，零件的接近速度加大、液態(tài)過梁的數(shù)目和橫截面面積增大，導(dǎo)致梁的數(shù)目和橫截面面積增大，導(dǎo)致Rc減小。減小。 焊件內(nèi)部電阻焊件內(nèi)部電阻2Rw由于光閃時的加由于光閃時的加熱而增大，但始終小于熱而增大，但始終小于Rc。在整個。在整個閃光階段由于閃光階段由于Rc的降低超過的降低超過2Rw的的增加，放總電阻增加，放總電阻R呈下降趨勢。呈下降趨勢。 閃光對焊時接觸電阻閃光對焊時接觸電阻Rc對加熱起主對加熱起主要作用，約占總析熱量的要作用，

33、約占總析熱量的85%90%。圖圖1-11 閃光對焊時閃光對焊時rc、2rw、r的變化的變化4.1.2 閃光對焊時的溫度場閃光對焊時的溫度場圖圖1-12 連續(xù)閃光對焊時的溫度場連續(xù)閃光對焊時的溫度場(低碳鋼，低碳鋼，Tpl 塑性變形的起始溫度，隨頂鍛壓強塑性變形的起始溫度，隨頂鍛壓強增大而降低增大而降低)1). 連續(xù)閃光對焊連續(xù)閃光對焊連續(xù)閃光對焊焊接循環(huán)包含四個過程：連續(xù)閃光對焊焊接循環(huán)包含四個過程： 1.閃光閃光2.頂鍛頂鍛 3.堅持堅持 4.休止休止其中閃光、頂鍛二個連續(xù)階段組成連續(xù)閃光對焊接其中閃光、頂鍛二個連續(xù)階段組成連續(xù)閃光對焊接頭形成過程；頭形成過程；而保持、休止等程序則是對焊操作

34、中所必須的。而保持、休止等程序則是對焊操作中所必須的。預(yù)熱閃光對焊，是在上述焊接循環(huán)中增沒有預(yù)熱預(yù)熱閃光對焊，是在上述焊接循環(huán)中增沒有預(yù)熱程序程序(或預(yù)熱階段或預(yù)熱階段)。預(yù)熱方法有二種：電阻預(yù)熱和閃光預(yù)熱。預(yù)熱方法有二種：電阻預(yù)熱和閃光預(yù)熱。圖圖1-13 閃光對焊焊接循環(huán)閃光對焊焊接循環(huán)a) 連續(xù)閃光對焊連續(xù)閃光對焊 b) 預(yù)熱閃光對焊預(yù)熱閃光對焊(電阻預(yù)熱電阻預(yù)熱)I-電流電流 F-壓力壓力 S-行程行程(位移位移) 閃光對焊時，為獲得優(yōu)質(zhì)接頭應(yīng)做到：閃光對焊時，為獲得優(yōu)質(zhì)接頭應(yīng)做到： (1) 閃光階段結(jié)束時閃光階段結(jié)束時 a 對口處金屬盡量不被氧化，這就要求閃光對口處金屬盡量不被氧化，這就要求閃光應(yīng)進行得穩(wěn)定而又激烈，尤其應(yīng)控制好從應(yīng)進行得穩(wěn)定而又激烈，尤其應(yīng)控制好從閃光后期至頂鍛開始瞬間，閃光不能中斷閃光后期至頂鍛開始瞬間，閃光不能中斷和應(yīng)有更高頻率的過梁爆破。和應(yīng)有更高頻率的過梁爆破。b 也應(yīng)控制好閃光過程中工件不應(yīng)產(chǎn)生短路，也應(yīng)控制好閃光過程中工件不應(yīng)產(chǎn)生短路，否則將使端面局部過熱。否則將使端面局部過熱。c 在對口及其附近區(qū)域獲得一合適的溫度分在對口及其附近區(qū)域獲得一合適的溫度分布，即沿對口端面加熱均勻。沿零件長度布，即沿對口端面加熱均勻。沿零件長度獲得合適的溫度分布。端面上有一層較厚獲得合適的溫度分布。端面上有一層較厚的液