電阻點焊CAE分析與實驗

1、電阻點焊CAE分析和驗證2017/2/92017/2/92一、電阻點焊的原理介紹1、電阻點焊的能量是電阻熱，因此，它符合焦耳定律： Q= I2RT其中，Q 電阻點焊能量； I 焊接電流； R 電焊過程中的動態(tài)電阻； T 焊接時間2、 焊接電阻的構(gòu)成如右圖所示：電極與工件間接觸電阻Rew、 工件間的接觸電阻Re （ Rew 和Re 被稱為接觸電阻）和工件自身的電阻Rw（ Rw 成為內(nèi)部電阻）構(gòu)成了點焊時電阻熱的發(fā)生機構(gòu)。其中，接觸電阻產(chǎn)熱約為5%-10%，內(nèi)部電阻產(chǎn)熱約90%-95%3、焊接電阻隨著電極壓力的增大，焊接電阻迅速減小，當(dāng)電極壓力增加到一定值時，焊接電阻趨于穩(wěn)定。3一、電阻點焊的原理

2、介紹圖 基本點焊焊接循環(huán)示意圖1-預(yù)壓時間 2-焊接時間 3-維持時間 4-休止時間a-預(yù)壓階段 b-通電加熱階段 c-冷卻結(jié)晶階段柳汽機器人焊接參數(shù)組-不包含壓力焊接規(guī)范預(yù)壓時間（cyc）加壓時間（cyc）斜坡上升（cyc）焊接時間1（cyc）冷卻時間1（cyc）焊接時間2（cyc）冷卻時間2（cyc）焊接時間3（cyc）保持時間（cyc）焊接電流1（KA）焊接電流2（KA）焊接電流3（KA）電極壓力（KN）預(yù)壓階段：由電極開始下降到焊接電流開始接通的時間.這是為了確保在通電之前電極壓緊工件,使工件間有適當(dāng)?shù)膲毫?10-30周波（2）通電加熱階段：在力和熱的共同作用下形成塑性環(huán)、熔核，并隨通

3、電加熱的進行而長大，10-20周波（3）冷卻結(jié)晶階段：使液態(tài)熔核在壓力作用下冷卻結(jié)晶，這樣可以提高液相中的溫度梯度使柱狀晶組織演變成等軸晶組織，提高焊點強度，5-10周波。4一、電阻點焊的原理介紹1、工頻焊機與中頻焊機的區(qū)別1)頻率高的焊接能力要強,焊接效果要好. 因為,我們在焊接即加熱工件的同時,工件和設(shè)備在散熱,頻率高的熱 量集中,更容易融接工件.2)工頻焊機輸出的是交流電受到網(wǎng)壓波動影響比較大；中頻輸出的是直流電，輸出的電流比較穩(wěn)定。2、電極帽柳汽的電極帽規(guī)格：13/16mm，電極端面直徑6mm形成比板材厚度還大的熔核，則需要選擇具有更大頂端面積的電極，當(dāng)然同時還需要使用較大的焊接電流以

4、保證所需的電流密度。板材厚度的組合決定了電極頂端直徑。5一、電阻點焊的原理介紹-常見焊點缺陷序號缺陷定義原因?qū)Σ?焊穿焊穿是焊點中含有穿透 所有板材的通孔的現(xiàn)象，它是熔核成長過大穿過板材表面的結(jié)果電流過大、壓力太小、板材表面有雜質(zhì)、冷卻效果差、電極頭表面不平或有雜質(zhì) ；焊接時間長打磨電極并適當(dāng)增加電極接觸面積；適當(dāng)減小電流； 適當(dāng)增加壓力；檢查電纜的溫度；適當(dāng)減小焊接時間2虛焊無熔核或者熔核的尺寸小 不能滿足額定載荷要求的焊點稱為虛焊焊點。當(dāng)焊點直徑小于 時是不可接受。焊接時間短；焊接壓力高；焊接電流低；電極頭部面積過小；電極頭部面積過大；冷卻效果差；配合狀態(tài)差；焊點相鄰太近；焊點接近板材邊緣

5、；板材金屬特性；焊接角度不垂直設(shè)置合理的焊接參數(shù)：提高電流和焊接時間，檢查電極帽，焊點位置，調(diào)整電極垂直度3焊點扭曲焊點造成板材表面扭曲變形的現(xiàn)象稱為焊點扭曲。當(dāng)變形角度超過25時是不可接受的電極對中性差；焊接角度與板材不垂直；工人在焊接結(jié)束前手對焊鉗有擺動調(diào)整機器人姿態(tài)，人工增加導(dǎo)向，前期的工藝分析4內(nèi)部裂紋存在于熔核內(nèi)部的裂紋焊接保持時間短；板材表面有雜質(zhì)；板材金屬特性增加保持時間；清理板材表面使之干凈無雜質(zhì)5表面裂紋分布于焊點表面的裂紋電極頭面積太??；保持時間短；焊接壓力高；電極使用時間長；板材金屬特性打磨電極適當(dāng)增加電極接觸面積；適當(dāng)減小焊接壓力；適當(dāng)增加保持時間；更換電極6毛刺飛濺出

6、的液體金屬附 著在板材表面凝固后 形成毛刺，即：毛刺來源于飛濺飛濺分為內(nèi)部飛濺和外部飛濺，飛濺產(chǎn)生的根本原因是接觸電阻Rew 和Re太大。影響因素：預(yù)壓時間短；焊接壓力低；板材附著贓物；配合間隙差；焊點接近板材邊緣；焊接角度不垂直；焊接電流高；電極對中性差；板材金屬特性清理板材表面；矯正焊點位置；調(diào)正焊接角度；適當(dāng)增加預(yù)壓時間；適當(dāng)增加壓力；適當(dāng)減小焊接電流強度等6一、電阻點焊的原理介紹-焊接飛濺處理1、二級加壓2、緩升3、多段焊接1、檢查焊點位置是否在板件邊緣，焊槍是否垂直，伺服焊槍靜電極是否貼合板件2、提高焊接壓力或者適當(dāng)減小焊接電流3、根據(jù)該材料以及電極頂端的消磨狀況降低電流、提高電極加

7、壓力等后，從理論上來 講就可以消除飛濺。問題是，此種狀況隨著被焊接板材間對接的偏差以及電極的 磨損而會發(fā)生變化。主要采取以下措施，柳汽使用的是措施2/371.模擬企業(yè)可建立自己的命名原則企業(yè)可建立自己的命名原則方便歸檔查詢方便歸檔查詢點焊模擬自動優(yōu)化凸焊及其它電阻焊8板件數(shù)量板件序號板件厚度涂層厚度寬度（焊核中心距板邊緣）板間隙板材類別及規(guī)格涂層類別及規(guī)格電極規(guī)格電極材質(zhì)是否分流水溫及流速9焊機選擇AC-工頻交流DC-中頻直流CD-電容式電壓控制電流控制電能控制脈沖數(shù)量電流斜升時間焊接時間焊接電流電流斜降時間冷卻時間導(dǎo)通角10預(yù)壓時間保壓時間停止時間間隔時間壓力上升時間壓力值加壓方向直接模擬焊

8、核增長曲線焊接窗口自動優(yōu)化網(wǎng)格數(shù)量最小直徑11選第2脈沖優(yōu)化電流分析區(qū)間電流分析步長2個飛濺后停止分析最低熔核要求最低熔深要求焊核增長曲線12焊接窗口（電流-時間）焊接窗口（電流-壓力）電流分析區(qū)間及步長電流分析區(qū)間及步長時間分析區(qū)間及步長壓力分析區(qū)間及步長最低熔核要求及熔深要求最低熔核要求及熔深要求13自動優(yōu)化：板材信息電極帽及焊機信息焊核要求用戶指定優(yōu)化設(shè)置在焊鉗壓力范圍內(nèi)優(yōu)化指定壓力脈沖數(shù)量優(yōu)化第2脈沖指定焊接時間使用Quick設(shè)置1.自動優(yōu)化：輸入板材、電極焊機及焊核自動優(yōu)化：輸入板材、電極焊機及焊核 要求，軟件推薦恰當(dāng)?shù)暮附訁?shù)要求，軟件推薦恰當(dāng)?shù)暮附訁?shù)區(qū)間區(qū)間；2.指定優(yōu)化指定優(yōu)

9、化：(設(shè)備能力或生產(chǎn)節(jié)拍限制時設(shè)備能力或生產(chǎn)節(jié)拍限制時) a.用戶指定壓力或壓力范圍，軟件運算用戶指定壓力或壓力范圍，軟件運算 出恰當(dāng)?shù)暮附訒r間和焊接電流區(qū)間；出恰當(dāng)?shù)暮附訒r間和焊接電流區(qū)間； b.用戶指定壓力或焊接時間，軟件運算用戶指定壓力或焊接時間，軟件運算 出恰當(dāng)?shù)暮附与娏鲄^(qū)間。出恰當(dāng)?shù)暮附与娏鲄^(qū)間。14Quick設(shè)置1.設(shè)定時間、壓力、電流，點選start Quick Test Simulation，軟件可以較少網(wǎng)格下快 速模擬當(dāng)前設(shè)置；2. 點選save and Back后，用戶指定優(yōu)化設(shè) 置中可使用此處設(shè)定的脈沖數(shù)量及時間。15直接模擬報告工況信息工藝參數(shù)設(shè)置定義焊接組合編號電極規(guī)

10、格板材規(guī)格及板厚涂層性質(zhì)焊機類型電流峰值電流均值加壓力熔核曲線單點能耗功率直接模擬報告溫度描述及熔核直徑溫度線（攝氏度）1.5x103 板材及熔核直徑模擬結(jié)果模擬結(jié)果16自動優(yōu)化報告推薦電流范圍最小熔核要求出現(xiàn)飛濺線推薦焊接參數(shù)工況信息定義焊接組合編號電極規(guī)格板材規(guī)格及板厚涂層性質(zhì)焊機類型加壓力電流峰值電流均值單點能耗功率溫度描述及熔核直徑溫度線（攝氏度）1.5x103 板材及熔核直徑優(yōu)化結(jié)果-優(yōu)化工藝參數(shù)圖表優(yōu)化結(jié)果-優(yōu)化焊接區(qū)間及參數(shù)推薦17焊核增長曲線報告沒有熔核熔核較小最低熔核要求線飛濺線可焊區(qū)域電流分析步長1.0kA18焊接窗口報告（電流-壓力）可焊區(qū)域熔核較小飛濺區(qū)域電極熔化最低熔

11、核要求線飛濺線電流分析步長1.0kA壓力分析步長0.5kN19焊接窗口報告（電流-時間）可焊區(qū)域熔核較小飛濺區(qū)域電極熔化可能出現(xiàn)飛濺最低熔核要求線飛濺線電流分析步長1.0kA時間分析步長2CYC20材料庫：21五、焊點檢驗試驗方法方法觀測或者測量項目外觀試驗?zāi)恳晧汉凵疃取⒘鸭y、凹坑、表面情況金相試驗切斷截面熔核直徑、熔透率（熔核厚度）、翹離、焊接組織、氣泡、裂紋硬度試驗焊接組織、硬度分布剝離試驗簡易 試驗焊接直徑、焊核（plug）直徑、塑性金屬環(huán)區(qū)直徑、 斷裂形態(tài)扭轉(zhuǎn)試驗同上鑿檢試驗焊接部強度的判定量評價/焊接直徑、斷裂形態(tài)剪切力試驗拉伸試 驗機剪切強度和焊接直徑、焊核(plug)直徑、斷裂形

12、態(tài)十字拉伸力試驗拉伸強度和焊接直徑、焊核(plug)直徑、斷裂形態(tài)超聲波檢驗超聲波探傷設(shè)備適用于平面的焊點整車全破檢驗液壓鉗焊點處拆解，確認(rèn)焊點熔核直徑22五、焊點檢驗-剪切力試片23試驗結(jié)果-拉剪實驗BS3BS3拉剪實驗拉剪實驗試樣編號試樣編號拉脫（斷）最大力（拉脫（斷）最大力（N N）SORPAS SORPAS 計算值（計算值（N N）偏差偏差% %備注備注1-1215502734926.9 于焊點處剝脫1-2229802734919.0 于焊點處剝脫1-3218502734925.2 于焊點處剝脫2-165204339-33.5 薄端鋼板于焊點處撕裂2-264304339-32.5 薄端鋼板于焊點處撕裂2-367104339-35.3 薄端鋼板于焊點