電阻壓焊方法與工藝

電阻壓焊方法與工藝第1頁/共45頁第一節(jié)電阻壓焊的實質、分類及特點一、電阻焊(resistancewelding)的實質

定義：將被焊工件壓緊于兩電極之間，利用流經工件接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成接頭的一種焊接方法。二、電阻焊的分類

點焊（spotwelding）縫焊（beamwelding）對焊（ButtResistanceWelding）

按接頭特點分：第2頁/共45頁

材料：碳素鋼、合金鋼、鋁、銅及其合金等

結構：廣泛（多為輕型接頭）

四、電阻焊的應用三、電阻焊的特點缺點：優(yōu)點：生產率高焊接質量好焊接成本低勞動條件好

對參數波動敏感焊后難于無損檢測結構受較多限制設備功率大、復雜第3頁/共45頁第二節(jié)電阻焊的基本原理一、電阻熱及影響因素（一）電阻熱的產生

1、電阻熱——電阻焊的熱源：Q=I2Rt2、影響產熱的因素：⑴電阻焊件本身電阻RW=ρL/s

其中ρ是一個重要參數且會隨溫度的升高而增大。

接觸電阻RC（可從R

=ρL/s進行解釋）

當表面清理十分潔凈時，RC僅在通電開始極短的時間內存在，隨后會迅速消失。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)定性仍有顯著影響。

第4頁/共45頁⑵焊接電流焊接電流（密度）對產熱的影響比電阻和時間兩者都大，在焊接過程中是一個必須嚴格控制的參數。⑶通電時間與焊接電流在一定范圍內可互為補充⑷電極壓力對總電阻R影響顯著，壓力增大，R減小。⑸電極材料及端面形狀主要是電阻率和導熱性⑹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得優(yōu)質接頭的必要條件。第5頁/共45頁（二）溫度分布：點（對）焊——中心高，四周低二、熱平衡及溫度分布

（一）熱平衡：熱量小部分（10~30%）有用，大部分散失，其中主要通過電極的熱傳導而散失。

縫焊——由于焊點間相互影響，溫度分布比點焊的平坦，且前后不對稱。溫度分布曲線越平坦，接頭HAZ越寬，工件表面越容易過熱，電極越容易磨損。第6頁/共45頁三、（點焊）焊接循環(huán)預壓通電維持休止軟/硬規(guī)范的概念硬規(guī)范（強規(guī)范）:大電流、短時間軟規(guī)范（弱規(guī)范）：小電流、長時間壓力電流ttii第7頁/共45頁

四、電阻焊對金屬的要求

主要從下列各項指標進行評定：

1、材料的導電性和導熱性導電性和導熱性越高，焊接性越差。

2、材料的高溫強度高溫（0.5~0.7Tm）屈服強度越高，焊接性越差。

3、材料的塑性溫度范圍塑性溫度范圍越窄，對參數波動越敏感，焊接性越差。

4、材料對熱循環(huán)的敏感性敏感性越強，焊接性越差。另外，熔點高、線膨脹系數大、易形成致密氧化膜的金屬，其焊接性一般較差。第8頁/共45頁第三節(jié)點焊、凸焊與縫焊一、點焊（spotwelding）（21）點焊是一種高速、經濟的連接方法。它適用于制造可以采用搭接接頭、不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構件。

點焊有時也用于連接厚度≧6mm的金屬板，但與熔焊的對接相比較，點焊的承載能力低，搭接接頭增加了構件的重量和成本，且需要昂貴的特殊焊機，因而是不經濟的。

1.

點焊接頭形成過程（如圖）

點焊循環(huán)：預壓

通電

鍛壓

休止（可以是復雜的循環(huán)圖）

2.點焊接設計接頭形式：

搭接

折邊接頭設計時應注意考慮：點距、邊距、搭接量、分流、裝配間隙等。第9頁/共45頁

點距最小值主要是考慮分流影響。

點距小時，接頭會因分流而影響其強度；大的點距又會限制可安排的點焊數量。因此，必須兼顧點距和焊點數量，才能獲得最大的接頭強度。多列焊點最好交錯排列而不要作矩形排列。采用強條件和大的電極壓力時，點距可以適當減小。若采用熱膨脹監(jiān)控或可能夠順序改變各點電流的控制器時，以及采用能有效地補償分流影響的其它裝置時，點距可以不受限制。如果受工件尺寸限制，點距無法拉開而又無上述控制手段時，為保證榕核尺寸一致，就必須以適當電流先焊各工件的第一點，然后調大電流，再焊其相鄰點。

第10頁/共45頁搭接量是邊距的兩倍。推薦的最小搭接量及最小點距見表（點擊）。

裝配間隙必須盡可以能小，通常為0.1~0.2mm。剛度、厚度越大，許用間隙越小。

單個焊點的抗剪強度取決于兩板交界面上熔核的面積。焊透率應介于20%~80%之間（兩板上的焊透率應分別測量）。焊接不同厚度工件時，每一工件上的最小焊透率可為接頭中薄件厚度的20%，壓痕深度不應超過板件厚度的15%

。第11頁/共45頁

3.點焊方法與工藝點焊方法：單點、多點焊/單面、雙面焊

第12頁/共45頁

點焊工藝：①焊前清理：清理方法分機械清理和化學清理兩種。常用的機械清理方法有噴砂、噴丸、拋光以及用砂布、鋼絲刷清理等。不同的金屬和合金，須采用不同的清理方法。②工藝參數及選擇：電流（KA）（圖8—13）通電時間（周）：（圖8—14），對塑性指標影響較大電極壓力（KN）

第13頁/共45頁通常是根據工件的材料和厚度，參考該種材料的焊接條件表選取。首先確定電極的端面形狀和尺寸，其次初步選定電極壓力和焊接時間，然后調節(jié)焊接電流，以不同的電流焊接試樣。經檢驗熔核直徑符合要求后，再在適當的范圍內調節(jié)電極壓力、焊接時間和電流，進行試樣的焊接和檢驗，直到焊點質量完全符合技術條件所規(guī)定的要求為止。

以試樣選擇工藝參數時，要充分考慮試樣和工件在分流、鐵磁性物質影響以及裝配間隙方面的差異，并適當加以調整。

☆點焊工藝參數之間互相影響，而且還受外界因素（如材料、結構、設備等）的影響，參數之間要合理匹配，比較復雜，所以，已將焊接參數標準化，可查閱相關手冊、必要時加以修正而得。

點擊參看點焊工藝參數選擇示例第14頁/共45頁異種材料及不等厚板點焊的工藝措施：不等厚及異種材料焊接時、熔核偏向（產熱多、散熱難）一邊調整原則：增加薄料或導電、熱好工件的產熱，減小其散熱。具體方法：①薄件一側電極端面小直徑②薄件一側同導熱性較差之合金作電極材料③采用工藝墊片④采用硬規(guī)范

點焊質量的檢驗

最常用的檢驗試樣的方法是撕開法。優(yōu)質焊點的標志是：在撕開試樣的一片上有圓孔，而另一片上有圓凸臺。厚板或淬火材料有時不能撕出圓孔和凸臺，但可通過剪切的斷口判斷熔核的直徑，必要時，還需進行低倍測量、拉伸試驗和X射線檢驗等，以判定熔透率、抗剪強度和有無縮孔、裂紋等缺陷。

第15頁/共45頁

4.常用金屬材料的點焊

（1）低碳鋼及低合金鋼

低碳鋼的w(c)低于0.25%，具有良好的焊接性，其焊接電流、電極壓力和通電時間等工藝參數具有較大的調節(jié)范圍?？刹捎霉ゎl交流、簡單循環(huán)，無須特殊工藝措施；磁性材料，注意其對焊接電流的影響。低碳鋼和低合金鋼如果表面的涂油未被車間的臟物或其他不良導電材料所污染，在電極壓力下，油膜容易被擠開，不會影響接頭質量。

（2）淬火鋼由于冷卻速度極快，在點焊淬火鋼時必然產生硬脆的馬氏組織，在應力較大時還會產生裂紋。為了消除淬火組織、改善接頭性能，通常采用電極間焊后回火的雙脈沖點焊方法。

第16頁/共45頁（3）不銹鋼導電、導熱率低，高溫強度大。必須采用較高的電極壓力，通常采用較短的焊接時間、強有力的內部和外部水冷卻，并且要準確地控制加熱時間和焊接電流，以防止熱影響區(qū)晶粒長大和出現晶間腐蝕現象。馬氏體不銹鋼由于有淬火傾向，點焊時要求采用較長的焊接時間。為消除淬硬組織，最好采用焊后回火的雙脈沖點焊。點焊時一般不采用電極的外部水冷卻，以免因淬火而產生裂紋。第17頁/共45頁

（4）鋁合金導電、導熱率高，強度低，易氧化，焊接性較差；焊前嚴格清理后迅速施焊；必須采用大功率焊機以硬規(guī)范焊接（較大電流和較短的時間、較大的電極壓力，電極隨動性還要好）。點焊鋁合金時應選用具有下列特性的焊機：

1）能在短時間內提供大電流；

2）電流波形最好有緩升緩降的特點；

3）能精確控制工藝參數，且不受網路電壓波動的影響；

4）能提供階梯形和馬鞍形電極壓力；

5）機頭的慣性和摩擦力小，電極隨動性好。

第18頁/共45頁當前國內使用的300~1000KVA的直流脈沖、三相低頻和二次整流焊機均具有上述特性；單相交流焊機僅限于點焊不重要薄件。選用導電、導熱率高的1類電極合金材料，球面電極?？煽紤]采用復雜循環(huán)。很容易產生電極沾著，為此需經常修整電極。防銹鋁如3A21強度低、延性好，有較好的焊接性，不產生裂紋，通常采用固定不變的電極壓力，而硬鋁、超硬鋁必須采用階形曲線的壓力，否則容易產生裂紋。第19頁/共45頁5.點焊設備（1）點焊機通用、專用、特殊型/固定式、移動式、輕便式固定式通用點焊機固定式專用多點焊機移動式點焊機輕便式點焊機第20頁/共45頁

電流形式：交流、低頻、電容儲能、直流（點擊了解更多）加壓機構：腳踏式電動滾輪式氣壓式、液壓式、復合式電極運動軌跡：垂直行程式圓弧行程式焊點數目：單點、多點第21頁/共45頁

（2）電極材料：要求導電、導熱好高溫強、硬度高耐磨形成合金傾向小結構：端部、主體、尾部、冷卻水孔形式：標準特殊標準電極的五種形式（下圖）

第22頁/共45頁標準電極帽的五種形式（下圖）電極與電極握桿的結合形式見右圖電極通常用銅合金制造（點擊了解電極材料）。第23頁/共45頁電阻焊各種形式的電極

★注意電極的拆裝及修磨方法。第24頁/共45頁二、凸焊（projectionwelding）（23）

凸焊是點焊的一種特殊形式。在焊接過程中充分利用“凸點”的作用，使焊接易于達成且表面平整無壓痕（如圖）。

凸焊的特點：

①多個焊點可同時焊接，生產率高；

②小電流焊接可以可靠地形成小熔核；

③凸點位置、尺寸準確，強度均勻；

④壓痕淺，電極磨損少；

⑤焊前對表面質量要求（比點焊）低。缺點是結構需要有凸點（往往需要專門沖制）、電極復雜，需要高電極壓力、高精度大功率焊機。第25頁/共45頁

凸焊的適用范圍：凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件，最適宜的厚度為0.5～4mm。另外，鐵線制品等的焊接也屬于凸焊。下圖是其它一些凸焊結構。

凸焊接頭形成過程：預壓：形成導電回路通電加熱：凸點壓潰形核冷卻結晶：壓力維持第26頁/共45頁

凸點接頭和凸點設計

凸焊接頭設計凸焊搭接接頭的設計與點焊相似。但通常凸焊接頭的搭接量比點焊的小，凸點間的間距沒有嚴格限制。

凸點設計凸點的作用是將電流和壓力局限在工件的特定位置上，其形狀和尺寸取決于應用的場合和需要的焊點強度，有各種各樣的形式。凸點的形狀通常有圓球形和圓錐形兩種，一般多用圓球形凸點。防止擠出金屬殘留在凸點周圍形成板間間隙，可用帶環(huán)形溢出槽的凸點。

第27頁/共45頁凸焊的工藝特點和工藝參數

凸焊的工藝特點由于電流集中，克服了點焊時熔核偏移的缺點，因此凸焊工件的厚度比可以≧6：1。凸焊時，電極必須隨著凸點的壓潰而迅速下降，所以應采用電極隨動性好的焊機。多點焊時，還要采取措施防止凸點移位。凸焊的工藝參數凸焊的工藝參數主要有：電極壓力、焊接時間、焊接電流。第28頁/共45頁

電極壓力：取決于被焊金屬的性能、凸點尺寸和一次焊成的凸點數量，應使凸點在達到焊接溫度時被完全壓潰，并使工件貼合緊密。焊接時間：確定合適的電極壓力和焊接電流后，再調節(jié)焊接時間。通常凸焊的焊接時間比點焊長，而電流比點焊小，多點凸焊的時間應適當稍長。焊接電流：一般比點焊的小。應采用在合適的電極壓力下不致于擠出過多金屬的最大電流。

☆由于材料、結構和凸點的不同，凸焊的焊接工藝參數差異較大，建議參考相關手冊上的數據來確定焊接工藝參數，必要時作適當調整。

其它工藝措施：電極：通常采用2類電極合金，3類電極合金亦可。常用平面電極，電極接觸面直徑不小于凸點直徑的2倍。焊接模具和夾具：凸焊通常需要模具和夾具的配合。模具用于保持和夾緊工件于適當位置，同時也作電極；夾具是不導電的輔助定位裝置（小工件的電極和定位夾具可合二為一，而大工件的模具和夾具則很復雜）。第29頁/共45頁

凸焊設備：

可在點焊機上實現凸焊，也可用專用的凸焊機如TNXX、TNXX等。

第30頁/共45頁三、縫焊工件裝配成搭接接頭，并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓工件并滾動，連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法。形式電流電極特點應用連續(xù)縫焊連續(xù)導通連續(xù)旋轉設備簡單、生產率高，但電極磨損嚴重小功率焊機／非重要結構斷續(xù)縫焊斷續(xù)導通連續(xù)旋轉

應用廣泛，（黑色金屬）步進縫焊斷續(xù)斷續(xù)設備復雜，要求高，電極磨損少，焊接質量高多用于鋁，鎂合多）1.縫焊的分類的特點第31頁/共45頁

縫焊的適用范圍：廣泛應用于1.5mm以下的各種鋼、高溫合金和鈦合金的縫焊，很容易產生表面過熱、縮孔和裂紋。

2.縫焊工藝參數及選擇焊接參數：焊接電流、電極壓力、焊接時間

、休止時間

、焊接速度

、滾輪直徑寬度等。電流：比點焊大15%~40%。電極壓力：對熔核的影響與電焊一致，數值通常比點焊大20%~50%。焊接時間和休止時間：主要通過時間控制熔核尺寸，通過休止時間控制重疊量。低速焊接時，焊接/休止時間之比1.25：1～2：1，高速焊時則≥3：1。

焊接速度：焊接速度與被焊金屬、板件厚度以及焊縫強度、質量的要求等有關。通常較低。第32頁/共45頁

☆2.縫焊工藝參數及選擇焊接參數：焊接電流、電極壓力、焊接時間

、休止時間

、焊接速度

、滾輪直徑寬度等。

電流：比點焊大15%~40%。電極壓力：對熔核的影響與電焊一致，數值通常比點焊大20%~50%。焊接時間和休止時間：主要通過時間控制熔核尺寸，通過休止時間控制重疊量。低速焊接時，焊接/休止時間之比1.25：1～2：1，高速焊時則≥3：1。

焊接速度：焊接速度與被焊金屬、板件厚度以及焊縫強度、質量的要求等有關。通常較低。第33頁/共45頁

3.常用金屬材料的縫焊（1）低碳鋼：低碳鋼是焊接性最好的縫焊材料，有高速、中速、低速三種方案。手工移動工件時，多采用中速；自動焊接時可以采用高速；焊機的容量不夠，只能采用低速。應注意其磁性在焊接回路中對電流的影響并采取相應措施。（2）不銹鋼：小電流，短時間，大電極壓力，中焊速（3）鋁合金：焊接性差，應用強規(guī)范；電極粘連嚴重，加強電極清理修整；建議用步進縫焊。另外，不同厚度或不同材料縫焊時，滾盤不像點焊電極那樣可以做成特殊形狀，因此設計縫焊結構時，必須注意滾盤的可達性。應避免設計曲率半徑過小的工件。

點擊參看縫焊工藝參數示例。第34頁/共45頁4.縫焊設備焊件移動方向（下圖）：縱縫（左）

橫縫（中）

圓縫（右）

滾輪式：單輪雙輪

饋電方式：雙側

單側第35頁/共45頁加壓機構：腳踏式

電動凸輪式

氣壓式安裝方式：固定式

移動式電極（滾盤）：近年多用3～5mm的窄邊滾輪寬輪縫焊窄輪縫焊第36頁/共45頁其它縫焊方式壓平縫焊（下左）常用于低碳鋼和不銹鋼制成的食品容器等產品的焊接，外觀平整。滾輪通常采用外部冷卻方式。焊接有色金屬和不銹鋼時，用清潔的自來水即可；焊接一般鋼時，為防止生銹，常用含5%硼砂的水溶液冷卻。銅線電極縫焊（下右）是解決鍍層鋼板縫焊時，鍍層粘著滾輪的有效方法。墊箔對接縫焊（下中）是解決厚板縫焊的一種方法。第37頁/共45頁第四節(jié)對焊（Buttresistancewelding）

一、對焊的特點和方式對焊：以整個對接接觸面焊合的電阻焊方法。特點：效率高、易于實現自動焊形式：電阻對焊

閃光對焊

滾對焊

二、電阻對焊（upsetbuttwelding）（25）接頭形成過程：預壓——形成導電回路，保證接頭緊密接觸通電加熱——使接頭一定范圍內達到塑性狀態(tài)頂鍛——擠出氧化物、使接頭在壓力下形成共同晶粒點擊觀看電阻對焊的焊接過程。第38頁/共45頁參數：伸出長度、焊接電流（