电阻点焊CAE分析与实验

1、电阻点焊CAE分析和验证2017/2/92017/2/92一、电阻点焊的原理介绍1、电阻点焊的能量是电阻热，因此，它符合焦耳定律： Q= I2RT其中，Q 电阻点焊能量； I 焊接电流； R 电焊过程中的动态电阻； T 焊接时间2、 焊接电阻的构成如右图所示：电极与工件间接触电阻Rew、 工件间的接触电阻Re （ Rew 和Re 被称为接触电阻）和工件自身的电阻Rw（ Rw 成为内部电阻）构成了点焊时电阻热的发生机构。其中，接触电阻产热约为5%-10%，内部电阻产热约90%-95%3、焊接电阻随着电极压力的增大，焊接电阻迅速减小，当电极压力增加到一定值时，焊接电阻趋于稳定。3一、电阻点焊的原理

2、介绍图 基本点焊焊接循环示意图1-预压时间 2-焊接时间 3-维持时间 4-休止时间a-预压阶段 b-通电加热阶段 c-冷却结晶阶段柳汽机器人焊接参数组-不包含压力焊接规范预压时间（cyc）加压时间（cyc）斜坡上升（cyc）焊接时间1（cyc）冷却时间1（cyc）焊接时间2（cyc）冷却时间2（cyc）焊接时间3（cyc）保持时间（cyc）焊接电流1（KA）焊接电流2（KA）焊接电流3（KA）电极压力（KN）预压阶段：由电极开始下降到焊接电流开始接通的时间.这是为了确保在通电之前电极压紧工件,使工件间有适当的压力.10-30周波（2）通电加热阶段：在力和热的共同作用下形成塑性环、熔核，并随通

3、电加热的进行而长大，10-20周波（3）冷却结晶阶段：使液态熔核在压力作用下冷却结晶，这样可以提高液相中的温度梯度使柱状晶组织演变成等轴晶组织，提高焊点强度，5-10周波。4一、电阻点焊的原理介绍1、工频焊机与中频焊机的区别1)频率高的焊接能力要强,焊接效果要好. 因为,我们在焊接即加热工件的同时,工件和设备在散热,频率高的热 量集中,更容易融接工件.2)工频焊机输出的是交流电受到网压波动影响比较大；中频输出的是直流电，输出的电流比较稳定。2、电极帽柳汽的电极帽规格：13/16mm，电极端面直径6mm形成比板材厚度还大的熔核，则需要选择具有更大顶端面积的电极，当然同时还需要使用较大的焊接电流以

4、保证所需的电流密度。板材厚度的组合决定了电极顶端直径。5一、电阻点焊的原理介绍-常见焊点缺陷序号缺陷定义原因对策1焊穿焊穿是焊点中含有穿透 所有板材的通孔的现象，它是熔核成长过大穿过板材表面的结果电流过大、压力太小、板材表面有杂质、冷却效果差、电极头表面不平或有杂质 ；焊接时间长打磨电极并适当增加电极接触面积；适当减小电流； 适当增加压力；检查电缆的温度；适当减小焊接时间2虚焊无熔核或者熔核的尺寸小 不能满足额定载荷要求的焊点称为虚焊焊点。当焊点直径小于 时是不可接受。焊接时间短；焊接压力高；焊接电流低；电极头部面积过小；电极头部面积过大；冷却效果差；配合状态差；焊点相邻太近；焊点接近板材边缘

5、；板材金属特性；焊接角度不垂直设置合理的焊接参数：提高电流和焊接时间，检查电极帽，焊点位置，调整电极垂直度3焊点扭曲焊点造成板材表面扭曲变形的现象称为焊点扭曲。当变形角度超过25时是不可接受的电极对中性差；焊接角度与板材不垂直；工人在焊接结束前手对焊钳有摆动调整机器人姿态，人工增加导向，前期的工艺分析4内部裂纹存在于熔核内部的裂纹焊接保持时间短；板材表面有杂质；板材金属特性增加保持时间；清理板材表面使之干净无杂质5表面裂纹分布于焊点表面的裂纹电极头面积太小；保持时间短；焊接压力高；电极使用时间长；板材金属特性打磨电极适当增加电极接触面积；适当减小焊接压力；适当增加保持时间；更换电极6毛刺飞溅出

6、的液体金属附 着在板材表面凝固后 形成毛刺，即：毛刺来源于飞溅飞溅分为内部飞溅和外部飞溅，飞溅产生的根本原因是接触电阻Rew 和Re太大。影响因素：预压时间短；焊接压力低；板材附着赃物；配合间隙差；焊点接近板材边缘；焊接角度不垂直；焊接电流高；电极对中性差；板材金属特性清理板材表面；矫正焊点位置；调正焊接角度；适当增加预压时间；适当增加压力；适当减小焊接电流强度等6一、电阻点焊的原理介绍-焊接飞溅处理1、二级加压2、缓升3、多段焊接1、检查焊点位置是否在板件边缘，焊枪是否垂直，伺服焊枪静电极是否贴合板件2、提高焊接压力或者适当减小焊接电流3、根据该材料以及电极顶端的消磨状况降低电流、提高电极加

7、压力等后，从理论上来 讲就可以消除飞溅。问题是，此种状况随着被焊接板材间对接的偏差以及电极的 磨损而会发生变化。主要采取以下措施，柳汽使用的是措施2/371.模拟企业可建立自己的命名原则企业可建立自己的命名原则方便归档查询方便归档查询点焊模拟自动优化凸焊及其它电阻焊8板件数量板件序号板件厚度涂层厚度宽度（焊核中心距板边缘）板间隙板材类别及规格涂层类别及规格电极规格电极材质是否分流水温及流速9焊机选择AC-工频交流DC-中频直流CD-电容式电压控制电流控制电能控制脉冲数量电流斜升时间焊接时间焊接电流电流斜降时间冷却时间导通角10预压时间保压时间停止时间间隔时间压力上升时间压力值加压方向直接模拟焊

8、核增长曲线焊接窗口自动优化网格数量最小直径11选第2脉冲优化电流分析区间电流分析步长2个飞溅后停止分析最低熔核要求最低熔深要求焊核增长曲线12焊接窗口（电流-时间）焊接窗口（电流-压力）电流分析区间及步长电流分析区间及步长时间分析区间及步长压力分析区间及步长最低熔核要求及熔深要求最低熔核要求及熔深要求13自动优化：板材信息电极帽及焊机信息焊核要求用户指定优化设置在焊钳压力范围内优化指定压力脉冲数量优化第2脉冲指定焊接时间使用Quick设置1.自动优化：输入板材、电极焊机及焊核自动优化：输入板材、电极焊机及焊核 要求，软件推荐恰当的焊接参数要求，软件推荐恰当的焊接参数区间区间；2.指定优化指定优

9、化：(设备能力或生产节拍限制时设备能力或生产节拍限制时) a.用户指定压力或压力范围，软件运算用户指定压力或压力范围，软件运算 出恰当的焊接时间和焊接电流区间；出恰当的焊接时间和焊接电流区间； b.用户指定压力或焊接时间，软件运算用户指定压力或焊接时间，软件运算 出恰当的焊接电流区间。出恰当的焊接电流区间。14Quick设置1.设定时间、压力、电流，点选start Quick Test Simulation，软件可以较少网格下快 速模拟当前设置；2. 点选save and Back后，用户指定优化设 置中可使用此处设定的脉冲数量及时间。15直接模拟报告工况信息工艺参数设置定义焊接组合编号电极规

10、格板材规格及板厚涂层性质焊机类型电流峰值电流均值加压力熔核曲线单点能耗功率直接模拟报告温度描述及熔核直径温度线（摄氏度）1.5x103 板材及熔核直径模拟结果模拟结果16自动优化报告推荐电流范围最小熔核要求出现飞溅线推荐焊接参数工况信息定义焊接组合编号电极规格板材规格及板厚涂层性质焊机类型加压力电流峰值电流均值单点能耗功率温度描述及熔核直径温度线（摄氏度）1.5x103 板材及熔核直径优化结果-优化工艺参数图表优化结果-优化焊接区间及参数推荐17焊核增长曲线报告没有熔核熔核较小最低熔核要求线飞溅线可焊区域电流分析步长1.0kA18焊接窗口报告（电流-压力）可焊区域熔核较小飞溅区域电极熔化最低熔

11、核要求线飞溅线电流分析步长1.0kA压力分析步长0.5kN19焊接窗口报告（电流-时间）可焊区域熔核较小飞溅区域电极熔化可能出现飞溅最低熔核要求线飞溅线电流分析步长1.0kA时间分析步长2CYC20材料库：21五、焊点检验试验方法方法观测或者测量项目外观试验目视压痕深度、裂纹、凹坑、表面情况金相试验切断截面熔核直径、熔透率（熔核厚度）、翘离、焊接组织、气泡、裂纹硬度试验焊接组织、硬度分布剥离试验简易 试验焊接直径、焊核（plug）直径、塑性金属环区直径、 断裂形态扭转试验同上凿检试验焊接部强度的判定量评价/焊接直径、断裂形态剪切力试验拉伸试 验机剪切强度和焊接直径、焊核(plug)直径、断裂形

12、态十字拉伸力试验拉伸强度和焊接直径、焊核(plug)直径、断裂形态超声波检验超声波探伤设备适用于平面的焊点整车全破检验液压钳焊点处拆解，确认焊点熔核直径22五、焊点检验-剪切力试片23试验结果-拉剪实验BS3BS3拉剪实验拉剪实验试样编号试样编号拉脱（断）最大力（拉脱（断）最大力（N N）SORPAS SORPAS 计算值（计算值（N N）偏差偏差% %备注备注1-1215502734926.9 于焊点处剥脱1-2229802734919.0 于焊点处剥脱1-3218502734925.2 于焊点处剥脱2-165204339-33.5 薄端钢板于焊点处撕裂2-264304339-32.5 薄端钢板于焊点处撕裂2-367104339-35.3 薄端钢板于焊点