電阻焊原理和焊接工藝09國際焊接工程師培訓(xùn)17546課件

1、電阻焊原理 工藝及設(shè)備上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏一、電阻焊分類及簡介點焊工件搭接柱狀電極熔核連接通常板厚4mm上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏一、電阻焊分類及簡介凸焊工件搭接工件有凸點平板電極熔核連接一次可焊多點上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏一、電阻焊分類及簡介縫焊工件搭接盤狀滾動電極排點狀焊縫（連續(xù)或斷續(xù)）通常板厚 3mm上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏一、電阻焊分類及簡介電阻對焊對接接頭通常焊接直徑20mm對接端面平整鉗口式電極焊后接頭處變粗上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏一、電阻焊分類及簡介閃光對焊對接接頭大截面工件鉗口式電極焊后接頭處有 毛刺上海交

2、通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏二、電阻焊的特點及工業(yè)應(yīng)用熱量集中、加熱時間短、焊接變形??；冶金過程簡單；能適應(yīng)多類同種及異種金屬的焊接；工藝過程簡單，易于實現(xiàn)機械化及自動化；焊接生產(chǎn)率高，成本低；勞動環(huán)境較好，污染小。設(shè)備一次投資費用大，設(shè)備復(fù)雜，對維修人員技術(shù)要求較高；電網(wǎng)容量大，且多為單相，易造成電網(wǎng)不平衡；缺少簡便、實用的無損檢測手段。特點上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏二、電阻焊的特點及工業(yè)應(yīng)用上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏各種薄板構(gòu)件的生產(chǎn)轎車外殼拼裝，儀表柜、鋼家俱的生產(chǎn)；油桶、油箱、化工原料盛器、食品罐頭等；上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏各種薄板構(gòu)件的生產(chǎn)

3、一輛轎車的白車身上焊點數(shù)：30005000個電阻點焊在汽車白車身焊裝中占據(jù)主導(dǎo)地位上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏各種形狀相同截面對接或環(huán)狀零件的生產(chǎn)建筑鋼筋的接長、鐵路鋼軌的接長、刃具的異種鋼毛坯對接；鋼窗框架、自行車輪圈、汽車輪圈、錨鏈等的生產(chǎn)。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏各種沖壓件、擠壓件之間或?qū)Ρ“宓难b焊物品貨架、動物籠、鋼格柵架、汽車制動閘；電氣觸頭；不銹鋼餐具等。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏三、電阻點焊原理1、點焊的定義及本質(zhì) 定義： 焊件裝配成塔接接頭，并緊壓在兩電極之間，利用電阻熱把焊接區(qū)局部金屬加熱到焊接溫度，在壓力下形成焊點的電阻焊方法稱點焊。 上

4、海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏三、電阻點焊原理1、點焊的定義及本質(zhì) 本質(zhì)：點焊焊點的剖面如右圖，它是通過熱與力的綜合作用在兩板之間形成的永久性連接。 兩要素： 內(nèi)部熱源 施加壓力上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏三、電阻點焊原理2、點焊加熱原理及特點 電阻點焊的熱源是電阻熱。電阻點焊時，當(dāng)焊接電流通過兩電極間的金屬區(qū)焊接區(qū)時，由于焊接區(qū)具有電阻，根據(jù)焦耳定律：Q=I2Rt，會在焊件內(nèi)部形成熱源內(nèi)部熱源。特點：a) 加熱迅速、集中； b) 為獲得合理的溫度分布，焊接區(qū)的散熱非常重要； c) 加熱過程與被焊金屬材料的熱物理性質(zhì)關(guān)系密切；上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏三、電阻點焊原

5、理3、焊接區(qū)電阻及變化規(guī)律 點焊時焊接區(qū)存在三個種類的電阻見右圖： （a）焊件本身電阻Rw （b）焊件間的接觸電阻Rc （c）焊件與電極間的接 觸電阻Rew上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏1）焊件本身電阻 電流通過焊件而產(chǎn)生的電阻熱與焊件本身電阻有關(guān)，該電阻按下式計算： 其中焊件電阻系數(shù) 1、2兩焊件厚度 S對應(yīng)于電極接觸面積 K考慮電流在板中擴散的系統(tǒng)1，K僅與電極與焊件的幾何形狀有關(guān)。 由于一般隨溫度升高而增大，故加熱時間越長，電阻越大，產(chǎn)熱多，對形成焊點的貢獻(xiàn)越大。 上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏2）接觸電阻 Rc 2Rew 接觸電阻是一種附加電阻，通常是指在點焊電極壓力下

6、所測定的接觸面（焊件焊件接觸面、焊件電極接觸面）處的電阻值。 影響接觸電阻的主要因素： 表面狀態(tài) 電極壓力 加熱溫度：鋼600，鋁350時的接觸電阻接近為零 。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏焊件清理方法對接觸電阻Rc的影響上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏接觸電阻與電極壓力間的關(guān)系（板厚為1mm) 1低碳鋼 2鋁合金上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏點焊過程中接觸電阻的變化上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏焊接區(qū)總電阻的分配（舉例）上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏點焊過程中焊接區(qū)電阻的變化規(guī)律上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏三、電阻點焊原理4、點焊時的熱量分配

7、Q1加熱焊接區(qū)母材金屬形成熔核的熱量;Q2通過電極熱傳導(dǎo)損失的熱量。Q3通過焊接區(qū)周圍金屬熱傳導(dǎo)損失的熱量 上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝1、點焊分類 雙面點焊上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝1、點焊分類 單面點焊上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝2、點焊流程上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝 點焊流程舉例上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝3、電阻點焊典型控制參數(shù) 碳鋼電阻點焊參數(shù)（t為板厚）上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝幾種材料的點焊工藝參數(shù)上海交通大學(xué) 材料科學(xué)

8、與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝4、點焊工藝參數(shù)對接頭質(zhì)量的影響1）焊接電流上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝2）電極壓力的影響上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝強規(guī)范（硬規(guī)范）： 大電流，短時間弱規(guī)范（軟規(guī)范）： 小電流，長時間 取決于工件材料的性能、厚度及所用焊機的功率。但有上、下限。3）焊接時間的影響上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝4）電極端面形狀及尺寸的影響電極工作端面分圓柱形、圓錐形、球面形三種，以圓錐形、球面形最廣泛，主要是可以加強冷卻降低電極溫度。雖然球面形電極壽命長、散熱快、焊點外觀好、但制造，尤其是修復(fù)比較困難，故

9、一般使用圓錐形電極居多。工作面的選定與壓力大小有關(guān)。壓力大 、工作面需大些，以免電極端面壓壞，所以隨板厚的加大，工作面直徑亦需增加，工作面是不斷磨損而增大的，所以在焊接生產(chǎn)中要定時修復(fù)，否則因電流密度下降而導(dǎo)致熔透下降甚至無熔核。采用隨焊點數(shù)增加而電流自動提升的方法可以延長兩次修復(fù)之間的時間。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝5、電阻點焊的幾個影響因素1）分流及影響因素點距越小，板材越厚，材料導(dǎo)電性越好，分流越嚴(yán)重。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝焊接順序?qū)Ψ至鞯挠绊?焊件表面狀態(tài)對分流的影響 表面處理不良時，油污和氧化膜使接觸電阻增大，導(dǎo)致焊接區(qū)總電

10、阻增大，分路電阻相對減小，使分流增大。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝電極與工件非焊接區(qū)接觸焊件裝配不良或裝配過緊單面點焊上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝分流的不良影響1）焊點強度降低；2）單面點焊產(chǎn)生局部接觸表面過熱和飛濺消除和減少分流的措施1）選擇合理的焊點距；2）嚴(yán)格清理被焊工件表面；3）注意結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性；4）對敞開性焊件。采用專用電極和電極握桿；5）連續(xù)點焊時，可適當(dāng)提高焊接電流；6）單面多點焊時，采用調(diào)幅焊接電流波形。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝2）感應(yīng)電阻對焊接電流的影響 由于窗口內(nèi)的工件存在感應(yīng)電阻，感應(yīng)電

11、阻越大，焊點的焊接電流越小，故焊點6的焊接電流必焊點1的電流小。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏四、電阻點焊工藝3）不同厚度和不同材料的點焊 由于工件厚度和材料不同，會產(chǎn)生熔核偏移現(xiàn)象，克服的方法是： a)采用硬規(guī)范； b)不同直徑或材質(zhì)電極； c)附加導(dǎo)熱性差的工藝墊片； d)采用凸焊方法。 上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏五、電阻點焊設(shè)備1、點焊機的構(gòu)成上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏五、電阻點焊設(shè)備2、點焊電極1）電極結(jié)構(gòu)上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏五、電阻點焊設(shè)備2、點焊電極1）電極結(jié)構(gòu)（電極端面形狀）上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏五、電阻點焊設(shè)備2

12、、點焊電極2）電極材料 第一類：導(dǎo)電最好、強度最差，適用于要求電流密度高但高溫強度差的焊件例如鋁合金； 第二類：導(dǎo)電適中、強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，有CrCu及CrZrCu等； 第三類：導(dǎo)電較差，但強度（主要是高溫強度）最好，適用于焊接強度及硬度較高的不銹鋼、高穩(wěn)合金等。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏五、電阻點焊設(shè)備2、點焊電極2）電極材料（硬度和軟化溫度）上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏五、電阻點焊設(shè)備2、點焊電極2）電極材料（導(dǎo)電率）上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏六、金屬的焊接性1、材料可焊性及評定指標(biāo) 可焊性是指用來相對衡量金屬在一定焊接工

13、藝條件下，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)接頭難易程度的尺度。評定材料點焊可焊性的指標(biāo)通常有：1）材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好的材料 ，其可焊性較差2）材料的高溫和常溫強度 此強度越大，可焊性越差，易產(chǎn)生飛濺3）材料的線脹系數(shù) 線脹系數(shù)越大，點焊是易產(chǎn)生裂紋等缺陷，焊 后翹曲變形大。4）材料的熱敏感性 熱敏感性越強的材料，焊接易出現(xiàn)淬硬組織或裂紋等缺陷。5）材料的熔點以及電極材料形成合金的傾向 熔點越高，點焊時電極易變形和磨損，可焊性差。有些表面鍍有低熔點且易與電極形成合金的鍍層材料，焊接時易使電極沾污，可焊性差。上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏六、金屬的焊接性上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏六、

14、金屬的焊接性2、典型材料的焊接上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏六、金屬的焊接性2、典型材料的焊接上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏六、金屬的焊接性2、典型材料的焊接上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏七、電阻縫焊1、縫焊原理及分類按滾盤滾動及饋電方式分：1）連續(xù)縫焊 滾盤連續(xù)轉(zhuǎn)動，電流不斷通過2）斷續(xù)縫焊 滾盤連續(xù)轉(zhuǎn)動，電流斷續(xù)通過3）步進(jìn)縫焊 滾盤斷續(xù)轉(zhuǎn)動，電流在轉(zhuǎn)盤停頓時通過上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏七、電阻縫焊1、縫焊原理及分類 按接頭形式分：上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏七、電阻縫焊2、縫焊設(shè)備及分類上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏八、凸焊1、凸焊

15、原理及分類凸焊分為：單點凸焊、多點凸焊、環(huán)焊、T型焊、滾凸焊、線材交叉焊上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏八、凸焊1、凸焊原理及分類上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏八、凸焊2、凸焊工藝上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏八、凸焊2、凸焊工藝上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏九、閃光對焊1、閃光對焊循環(huán)上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏九、閃光對焊2、閃光對焊過程示意上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 王敏九、閃光對焊3、閃光對焊工藝參數(shù)1）伸出長度（夾持長度）2）附加長度（預(yù)熱、閃光、頂端留量）3）頂鍛力5500N/mm24）預(yù)熱電流2.5-10A/mm25）閃光電流1.8-7A/mm26）二次空載電壓15V7）預(yù)熱速度2mm/s8）閃光速度0.52mm/s9