電阻焊的原理

關(guān)于電阻焊的原理第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間,并通以電流,利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加工到熔化或塑性狀態(tài),使之形成金屬結(jié)合的一種方法.一.電阻焊及其焊接原理第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月二.電阻焊形成的幾個階段預壓階段：通電之前向焊接件加壓，建立良好的接觸與導電通路，保持電阻穩(wěn)定。焊接時間：向焊件通電加熱形成熔核。維持時間：切斷焊接電流，電極壓力繼續(xù)維持至熔核凝固到足夠強度。冷卻結(jié)晶階段：當熔核達到合格的形狀與尺寸之后，切斷焊接電流，熔核在電極力作用下冷卻。第3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月為了改善焊接點的性能，有時需要將下列各項中的一個或多個加于基本循環(huán)：1）加大預壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。

2）用預熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止飛濺；3）加大鍛壓力以壓實熔核，防止產(chǎn)生裂紋或縮孔。

4）用回火或緩冷脈沖消除合金鋼的淬火組織，提高焊接點的力學性能，或在不加大鍛壓力的條件下，防止裂紋和縮孔。第4頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月三.實現(xiàn)焊接的基本條件1).工件接觸間一定的接觸電阻:R 2).接觸電阻R上通過一定的電流:I 3)接觸電阻R上通過電流具有一定的時間:t 4).工件上具有一定的壓力:P5).電極上具有一定的冷卻溫度:T 第6頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：1）生產(chǎn)效率高，無噪聲和有害氣體（閃光對焊有火花要隔離），適合大量生產(chǎn)2）加熱時間短，熱量集中，焊接質(zhì)量好3）無填充材料和保護氣體，低成本、節(jié)省材料4）勞動條件較好5）易于自動化，操作簡單因此廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、電子、汽車、輕工等各工業(yè)部門，是重要的焊接工藝之一。缺點，1）焊接過程進行的很快。若焊接時由于某些工藝因素發(fā)生波動，對焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性有影響時往往來不及進行調(diào)整。

2）設(shè)備比較復雜，對維修人員技術(shù)要求較高。3）焊接的厚度，形狀和接頭形式受到一定程度的限制。4）缺少簡便、實用的無損檢測手段。四.電阻焊的優(yōu)缺點第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月五.電阻焊分類電阻焊交流焊直流焊脈沖焊直流沖擊波焊低頻焊工頻焊高頻焊點焊縫焊對焊對接縫焊電容儲能焊點焊縫焊對焊點焊縫焊點焊縫焊對焊點焊縫焊對焊第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接方式對碰法同一側(cè)直接焊平行焊電極平面-平面圓柱-圓柱凸點-平面圓柱-平面產(chǎn)品第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月點焊:工件搭接柱狀電極熔核連接通常板厚≤4mm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第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月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對焊對接接頭電阻對焊：焊接直徑≤20mm

閃光對焊：大截面工件對接端面平整鉗口式電極焊后接頭處變粗注：閃光對焊接頭處有毛刺第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月反饋變壓器焊接電極互感反饋高頻焊接機焊接電源第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接電極反饋充電電路電容組反饋線圈驅(qū)動器電流分路器半導晶體管組焊接電源直流線性焊接機第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖變壓器充電電路電容組整流電路焊接電源焊接電極電容儲能焊接機

第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接變壓器焊接頭計數(shù)器可控硅交流焊接機焊接電源第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月六.電阻熱產(chǎn)生及其影響因素電阻熱Q=IIRT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—焊接時間影響因素：電流、焊接時間、電阻、電極壓力、電極形狀和材料性能、工件表面狀況等。電阻焊散熱點焊時，只有較小部分用于形成熔核，較大部分將因向臨近物質(zhì)傳導和輻射掉。Q=Q1+Q2其中：Q1——形成熔核的熱量,10%-30%QQ2——損失的熱量（電極，工件，大氣）第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電阻R=2Rew+2Rw+ReRew--電極和板材接觸面處的電阻(一般忽略）Re--板材與板材接觸面處的電阻Rw--板材自身的電阻焊接電阻分布第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月電阻Rw為電極間電阻包括工件本身，取決于它本身的電阻率。電阻率高的金屬（Rw大），導電性和導熱性差（如不銹鋼）；相反，電阻率低的金屬導電性和導熱性好（如鋁），故點焊不銹鋼時產(chǎn)熱多而散熱慢，可采用較小電流（幾千安培）；點焊鋁時，產(chǎn)熱少而散熱快，必須用大電流（幾萬安培）。電阻率與金屬的熱處理狀態(tài)和加工方式有關(guān)。通常金屬中含合金元素越多，電阻率超高；淬火狀態(tài)又比退火狀態(tài)的電阻率高。各種金屬的電阻率與溫度有關(guān)。隨著溫度的升高，電阻率增大，且金屬熔化時的電阻率比熔化前高1～2倍。第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月電阻Re為焊件間接觸電阻,接觸電阻存在的時間是短暫，一般存在于焊接初期，由兩方面原因形成：

a）工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物質(zhì)層，會使電流遭到較大阻礙。過厚的氧化物和臟物質(zhì)層甚至會使電流不能導通。b）在表面十分潔凈的條件下，由于表面的微觀不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點。在接觸點處形成電流線的集中。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.焊接電流電流對產(chǎn)熱的影響比電阻和時間兩者都大。因此，在焊接過程中，它是一個必須嚴格控制的參數(shù)。焊接時電流選用應(yīng)接近C點處，抗剪強度增加緩慢，越過C后，由于飛濺或工件表面壓痕過深，抗剪強度會明顯降低引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動和回路阻抗變化。阻抗變化是因為回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入不同量的磁性金屬。對于直流焊機，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。3.焊接時間為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補充。為了獲得一定強度的焊點，可以采用大電流和短時間（強條件，又稱硬規(guī)范），也可采用小電流和長時間（弱條件，也稱軟規(guī)范）。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范，取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時間，都有一個上下限,使用時以此為準。第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月4.電極壓力電極壓力對兩電極間總電阻R有明顯的影響，隨著電極壓力的增大，R顯著減小，而焊接電流增大的幅度卻不大，不能影響因R減小引起的產(chǎn)熱減少。因此，焊點強度總隨著焊接壓力增大而減小。解決的辦法是在增大焊接壓力的同時，增大焊接電流，以彌補電阻減小的影響，保持焊接強度不變。電極壓力過小，將引起飛濺，也會使焊點強度降低。第21頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月6.工件表面

工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產(chǎn)生飛濺和表面燒損。氧化物層的存在還會影響各個焊點加熱的不均勻性，引起焊接質(zhì)量波動。因此徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。5.電極材料和形狀電極是保證阻焊質(zhì)量的重要零件，它應(yīng)具備向工件傳導焊接電流、壓力、散熱等功能。電極材質(zhì)應(yīng)具有足夠高的電導率、熱導率和高溫硬度。電極的結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度、剛度以及充分冷卻的條件。由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因此，電極的形狀和材料對熔核的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損，接觸面積增大，焊點強度將降低，對電極頭的維護尤為重要。第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月電阻焊三要素第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊點最小間距:焊點間距過小,易通過已焊點而產(chǎn)生分流現(xiàn)象,使得熔核尺寸減小,焊點強度降低七.點焊幾個注意點:第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月不同材料和板厚當進行不同材料或厚度的點焊時，熔核將不對稱于其交界，而是向厚板或?qū)щ?、導熱性差的一邊偏移，偏移的結(jié)果將使焊點強度降低。熔核偏移是由兩工件產(chǎn)熱、散熱條件不相同引起的。厚度不等時：熔核偏向厚件。材料不同時：熔核偏向?qū)щ?、導熱性差的材料?cè)。導電導熱差不同厚度不同材料第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月熔核偏移的調(diào)整調(diào)整熔核偏移的原則是：增加薄板或?qū)щ?、導熱性好的工件的產(chǎn)熱而減少其散熱。常用的方法有：（1）采用強條件：使工件間接觸電阻產(chǎn)熱的影響增大，電極散熱的影響降低。（2）采用不同接觸表面直徑的電極在薄件或?qū)щ?、導熱性好的工件一?cè)采用較小直徑，以增加這一側(cè)的電流密度、并減小電極散熱的影響，相反的則用大直徑的。（3）采用不同的電極材料薄件或?qū)щ?、導熱性好的工件一?cè)采用導熱性較差的銅合金，以減少這一側(cè)的熱損失。（4）采用工藝墊片在薄件或?qū)щ?、導熱性好的工件一?cè)墊一塊由導熱性較差的金屬墊片（厚度為0.2～0.3mm）．以減少這一側(cè)的散熱。第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月機器工藝材料焊接工藝材料質(zhì)量控制優(yōu)化參數(shù)設(shè)置焊接位置,焊接要求，材料成分

表面鍍層,硬度,

導電，導熱焊接電源,焊接頭電極。。。EQUIPMENT

SELECTION人環(huán)境八.電阻焊常見故障分析8.6焊點有裂紋8.1焊點被燒穿8.2焊點壓痕過大8.3焊點太小或強度不夠8.4焊點有燒痕或劃痕8.5焊接時飛濺大第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊點被燒穿焊接電流過大電極壓力過大工件或電極太臟電極頭接觸不良被焊金屬本身缺陷工件厚度材質(zhì)差異太大第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊點壓痕大焊接電流過大電極壓力過大電極端面直徑過小或變形上下電極未對準或端面不平行第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊點太小或強度不夠焊接電流過小電極壓力過大工件或電極太臟焊接時間過短焊接回路接觸不良工件厚度材質(zhì)差異太大第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊點有燒痕或劃痕焊接電流過大電極壓力過小電極端面太臟電極頭冷卻不良電極端面修磨粗糙被焊金屬本身缺陷第31頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接時飛濺大焊接電流過大電極壓力不足工件或電極太臟電極頭冷卻不良工件厚度材質(zhì)差異太大第32頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月焊點有裂紋焊接電流過大電極壓力過小工件表面太臟上下電極未對準被焊金屬本身缺陷焊機調(diào)整不當?shù)?3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月九.電阻焊檢驗和質(zhì)量控制9.1破壞性試驗第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月9.2非破壞性檢驗及微觀檢驗9.3電阻點焊實時監(jiān)控第35頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月十.焊接機的維護保養(yǎng)冷卻系統(tǒng)每日檢查水流是否暢通，是否有漏水現(xiàn)象，電極、握桿局部是否發(fā)熱。每月檢查冷卻系統(tǒng)是否暢通，及時發(fā)現(xiàn)和清除水管中的水垢或阻塞物，對各個水管接頭進行檢查，若有滲透現(xiàn)象應(yīng)及時排除，以確保變壓器、可控硅等重要部件的工作安全和焊接作業(yè)的正常進行。每年檢查水管等有無老化破損，若有請及時更換。加壓系統(tǒng)：每日檢查空氣過濾器內(nèi)是否有積水，應(yīng)及時將其排去。每周檢查油霧器和空氣過濾器。每月注意清除消音器上的灰塵和堵塞物，保持毛細孔的暢通，氣缸和活塞桿動作是否平滑，是否有磨損需要更換。第36頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月控制系統(tǒng)：每日對控制系統(tǒng)進行檢查，檢查焊接參數(shù)的設(shè)置是否正確。每月對主電路板可控硅組件等部件上的灰塵油污等雜質(zhì)應(yīng)及時清除以及電纜接頭是否有松動，表面是否有破損及是否發(fā)燙。（應(yīng)切斷電源后進行）每年應(yīng)利用儀器檢查焊接電流與設(shè)定的參數(shù)是否一致。（最好請專業(yè)人員進行檢測）

電極：電極頭表面應(yīng)符合工藝要求，若磨損、氧化、變形或有其他不正?，F(xiàn)象，應(yīng)及時修磨或更換，以保證焊接作業(yè)的質(zhì)量。需要定義電極形狀及更換標準。電極間的距離及對中程度應(yīng)保證電極壓緊時有壓力，若不能滿足要求，必須及時調(diào)整，否則會產(chǎn)生飛濺或焊接不良或壓壞產(chǎn)品的風險。

調(diào)整電極時，不允許用鐵錘等硬物敲擊，應(yīng)用木錘輕敲調(diào)整。調(diào)整后，應(yīng)擰緊各緊固件，確保電極工作穩(wěn)定可靠。第37頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月十一.電極的選擇電極的作用是對焊件施加壓力并向焊接區(qū)傳輸電流，因此應(yīng)滿足如下要求：高的電導率和熱導率，以延長電極的使用