電阻焊基本原理的培訓(xùn)

關(guān)于關(guān)于電阻焊基本原理的培訓(xùn)第1頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三一、點阻焊的定義和特點焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法稱為電阻焊。電阻焊具有生產(chǎn)效率高、低成本、節(jié)省材料、易于自動化等特點，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。

第2頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三二、焊接熱的產(chǎn)出及影響因素

點焊時產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：Q=IIRt（J）————（1）

式中：Q——產(chǎn)生的熱量（J）、I——焊接電流（A）、R——電極間電阻（歐姆）、t——焊接時間（s）

第3頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三第4頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三第5頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三1.電阻R及影響R的因素電極間電阻包括工件本身電阻Rw，兩工件間接觸電阻Rc，電極與工件間接觸電阻Rew.即R=2Rw+Rc+2Rew——（2）.第6頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三RW：當(dāng)工件和電極一定時，工件的電阻取決與它的電阻率.因此，電阻率是被焊材料的重要性能.電阻率高的金屬其導(dǎo)電性差（如不銹鋼）電阻率低的金屬其導(dǎo)電性好（如鋁合金）。因此，點焊不銹鋼時產(chǎn)熱易而散熱難，點焊鋁合金時產(chǎn)熱難而散熱易.點焊時，前者可用較小電流（幾千安培），而后者就必須用很大電流（幾萬安培）。電阻率不僅取決與金屬種類，還與金屬的熱處理狀態(tài)、加工方式及溫度有關(guān)。

第7頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三RC：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：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?xí)闺娏鞑荒軐?dǎo)通。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收攏。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。

第8頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三電極與工件間的電阻Rew與Rc和Rw相比，由于銅合金的電阻率和硬度一般比工件低，因此很小，對熔核形成的影響更小，我們較少考慮它的影響。

第9頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三下表是幾種金屬導(dǎo)體在20℃時的電阻率.

材料電阻率(Ωm)銀1.6×10-8鉑1.0×10-7銅1.7×10-8鐵1.0×10-7鋁2.9×10-8汞9.6×10-7鉻鋁合金1.4×10-6

第10頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三2.焊接電流的影響

從公式（1）可見，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(yán)格控制的參數(shù)。引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動和交流焊機(jī)次級回路阻抗變化。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(jī)，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。

第11頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三

3.焊接時間的影響

為了保證熔核尺寸和焊點強(qiáng)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(qiáng)度的焊點，可以采用大電流和短時間（強(qiáng)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(jī)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(zhǔn)。

第12頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三4.電極壓力的影響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(qiáng)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。第13頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三5.電極形狀及材料性能的影響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(dǎo)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(qiáng)度將降低。

第14頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三6.工件表面狀況的影響工件表面的氧化物、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?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^。局部的導(dǎo)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。

第15頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三三、熱平衡及散熱點焊時，產(chǎn)生的熱量只有一小部分用于形成焊點，較大部分因向臨近物質(zhì)傳導(dǎo)或輻射而損失掉了，其熱平衡方程式：

Q=Q1+Q2————（3）其中：Q1——形成熔核的熱量、Q2——損失的熱量

有效熱量Q1取決與金屬的熱物理性能及熔化金屬量，而與所用的焊接條件無關(guān)。Q1=10%-30%Q，導(dǎo)熱性好的金屬（鋁、銅合金等）取下限；電阻率高、導(dǎo)熱性差的金屬（不銹鋼、高溫合金等）取上限。損失熱量Q2主要包括通過電極傳導(dǎo)的熱量（30%-50%Q）和通過工件傳導(dǎo)的熱量（20%Q左右）。輻射到大氣中的熱量5%左右。第16頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三四、焊接循環(huán)

點焊和凸焊的焊接循環(huán)由四個基本階段（如圖點焊過程）：

1）預(yù)壓階段——電極下降到電流接通階段，確保電極壓緊工件，使工件間有適當(dāng)壓力。

2）焊接時間——焊接電流通過工件，產(chǎn)熱形成熔核。

3）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(qiáng)度。

4）休止時間——電極開始提起到電極再次開始下降，開始下一個焊接循環(huán)。第18頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三為了改善焊接接頭的性能，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(yù)壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。

2）用預(yù)熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止飛濺；凸焊時這樣做可以使多個凸點在通電焊接前與平板均勻接觸，以保證各點加熱的一致。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，提高接頭的力學(xué)性能，或在不加大鍛壓力的條件下，防止裂紋和縮孔。

第19頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三五、焊接電流的種類和適用范圍1.交流電可以通過調(diào)幅使電流緩升、緩降，以達(dá)到預(yù)熱和緩冷的目的，這對于鋁合金焊接十分有利。交流電還可以用于多脈沖點焊，即用于兩個或多個脈沖之間留有冷卻時間，以控制加熱速度。這種方法主要應(yīng)用于厚鋼板的焊接。

2.直流電主要用于需要大電流的場合，由于直流焊機(jī)大都三相電源供電，避免單相供電時三相負(fù)載不平衡。

第20頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三六、金屬電阻焊時的焊接性

1.材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性電阻率小而熱導(dǎo)率大的金屬需用大功率焊機(jī)，其焊接性較差。

2.材料的高溫強(qiáng)度高溫（0.5-0.7Tm）屈服強(qiáng)度大的金屬，點焊時容易產(chǎn)生飛濺，縮孔，裂紋等缺陷，需要使用大的電極壓力。必要時還需要斷電后施加大的鍛壓力，焊接性較差。

3.材料的塑性溫度范圍塑性溫度范圍較窄的金屬（如鋁合金），對焊接工藝參數(shù)的波動非常敏感，要求使用能精確控制工藝參數(shù)的焊機(jī)，并要求電極的隨動性好。焊接性差。

4.材料對熱循環(huán)的敏感性在焊接熱循環(huán)的影響下，有淬火傾向的金屬，易產(chǎn)生淬硬組織，冷裂紋；與易熔雜質(zhì)易于形成低熔點的合金易產(chǎn)生熱裂紋；經(jīng)冷卻作強(qiáng)化的金屬易產(chǎn)生軟化區(qū)。防止這些缺陷應(yīng)該采取相應(yīng)的工藝措施。因此，熱循環(huán)敏感性大的金屬焊接性也較差。第21頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三七、點焊工藝參數(shù)選擇通常是根據(jù)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(diào)節(jié)焊接電流，以不同的電流焊接試樣，經(jīng)檢查熔核直徑符合要求在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)電極壓力，焊接時間和電流，進(jìn)行試樣的焊接和檢驗，直到焊點質(zhì)量完全符合技術(shù)條件所規(guī)定的要求為止。第22頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三2、最常用的檢驗試樣的方法最常用的檢驗試樣的方法是撕開法，優(yōu)質(zhì)焊點的標(biāo)志是：在撕開試樣的一片上有圓孔，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。第23頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三3、低碳鋼點焊的焊接條件

低碳鋼點焊的焊接條件板厚電極最小點距最小搭接距最佳條件（A類）中等條件（B類）最差條件（C類）最大最小D電極壓力焊接時間焊接電流熔核直徑抗剪強(qiáng)度±4%電極壓力焊接時間焊接電流熔核直徑抗剪強(qiáng)度±17%電極壓力焊接時間焊接電流熔核直徑抗剪強(qiáng)度±20%dmmmmmm(KN)周（KA)(mm)(KN)KN周KAmmKNKN周KAmmKN0.64.81010111.566.64.731115.54.32.80.5224.342.25第24頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三額定電壓3~420V50HZ額定電流296KVA開放線路電壓:3.5V二次側(cè)電流:6-14.2KA短路電流:6-24KA最高焊接壓力:2500N/壓縮空氣5bar第25頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三第26頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三八、縫焊工藝及參數(shù)1、焊接電流縫焊形成熔核所需的熱量來源與點焊相同，都是利用電流通過焊接區(qū)電阻產(chǎn)生的熱量。在其他條件給定的情況下，焊接電流的大小決定了熔核的焊透率和重疊量。在焊接低碳鋼時，熔核平均焊透率為鋼板厚度的30-70%，以45-50%為最佳。為了獲得氣密縫焊熔核重疊量應(yīng)不小于15-20%。第27頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三2、電極壓力縫焊時電極壓力對熔核尺寸的影響與點焊一致。電極壓力過高會使壓痕過深，同時會加速滾盤的變形和損耗。壓力不足則易產(chǎn)生縮孔，并會因接觸電阻過大易使?jié)L盤燒損而縮短其使用壽命。第28頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三3、焊接時間和休止時間

縫焊時，主要通過焊接時間控制熔核尺寸，通過冷卻時間控制重疊量。在較低的焊接速度時，焊接與休止時間之比為1.25:1-2:1，可獲得滿意結(jié)果。當(dāng)焊接速度增加時，焊點間距增加，此時要獲得重疊量相同的焊縫，就必須增大比例。為此，在較高焊接速度時，焊接與休止時間之比為3:1或更高。第29頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三4、焊接速度（24S）

焊接速度與被焊金屬、板件厚度、以及對焊縫強(qiáng)度和質(zhì)量的要求等有關(guān)。焊接速度決定了滾盤與板件的接觸面積、以及滾盤與加熱部位的接觸時間，因而影響了接頭的加熱和散熱。當(dāng)焊接速度增大時，為了獲得足夠的熱量，必須增大焊接電流。過大的焊接速度會引起板件表面燒損和電極粘附，因而即使采用外部水冷卻，焊接速度也要受到限制。第30頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三5、低碳鋼縫焊的焊接條件厚Mm滾盤尺寸mm電極壓力（KN）最小搭接量（mm）高速焊接中速焊接最小B標(biāo)準(zhǔn)b最大B最小標(biāo)準(zhǔn)最小b標(biāo)準(zhǔn)b焊接時間（周）休止時間（周）焊接電流（KA）焊接速度（cm/mIn）焊接時間（周）休止時間（周）焊接電流（KA）焊接速度cM/min）0.64.25.9122.22.88112113.52702211.5190第31頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三U1380VP100KVAI2c二級電流25.5-30KA焊接變壓變壓器變壓比：113壓縮空氣壓力5bar焊接時電極擠壓力7-8KN直線行走焊接速度5m/min轉(zhuǎn)角行走時的焊接速度1.5m/min直線行走時的焊接電流100A轉(zhuǎn)角行走時的焊接電流80~90A焊輪直徑230~270mm焊輪寬度18mm焊輪電極寬度4mm焊輪最大直徑時的焊接速度調(diào)節(jié)范圍：3.7~11.5m/min第32頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三第33頁，講稿共38頁，2023年5月2日，星期三九、凸焊的工藝特點和參數(shù)

1、電極壓力

凸焊的電極壓力取決于被焊金屬的性能，凸點的尺寸和一次焊成的凸點數(shù)量等。電極壓力應(yīng)足以在凸點達(dá)到焊接溫度時將其完全壓饋，并使兩工件緊密貼合。電極壓力過大會過