焊接电阻焊分析课件

1、焊接电阻焊分析课件焊接电阻焊分析课件第一节 电阻焊的实质、分类及特点一、电阻焊(resistance welding)的实质 定义：将被焊工件压紧于两电极之间，利用流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成接头的一种焊接方法。二、电阻焊的分类点焊（spot welding）缝焊（beam welding）对焊（ Butt Resistance Welding） 按接头特点分：第一节 电阻焊的实质、分类及特点一、电阻焊(resist材料：碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金等结构：广泛（多为轻型接头）四、电阻焊的应用三、电阻焊的特点缺点：优点：生产率高(滚缝60m/min)

2、 焊接质量好：冶金；HAZ小；表面好 焊接成本低：无材料；保护气； 劳动条件好：无光；气；自动化 对参数波动敏感:t短 焊后难于无损检测 结构受较多限制 设备功率大、复杂材料：碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金等四、电阻焊的应用三、第二节电阻焊的基本原理一、电阻热及影响因素 1、电阻热的产生 电阻热电阻焊的热源：Q=I2Rt 2、影响产热的因素： 电阻 焊件本身电阻RW=L/s是重要参数,随温度的升高而增大。（熔化后是熔化前的12倍） 接触电阻RC（可从R =L/s进行解释） 当表面清理十分洁净时，RC仅在通电开始极短的时间内存在，随后会迅速消失。但它在焊接时间很短的情况下（如焊薄铝），对熔核的形

3、成和焊点强度的稳定性仍有显著影响。 第二节电阻焊的基本原理一、电阻热及影响因素 1、焊接电流焊接电流（密度）对产热的影响比电阻和时间两者都大，在焊接过程中是一个必须严格控制的参数。通电时间与焊接电流在一定范围内可互为补充，（软、硬规范）电极压力压力增大，总电阻R减小。电极材料及端面形状主要是电阻率和导热性焊件表面状况主要影响接触电阻。彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。焊接电流（二）温度分布： 点（对）焊中心高，四周低二、热平衡及温度分布（一）热平衡：热量小部分（1030%）有用，大部分散失，其中主要通过电极的热传导而散失。 缝焊由于焊点间相互影响，温度分布比点焊的平坦，且前后不对称

4、。温度分布曲线越平坦，接头HAZ越宽，工件表面越容易过热，电极越容易磨损。（二）温度分布：二、热平衡及温度分布（一）热平衡：热量小*三、（点焊）焊接循环预压 通电 维持 休止典型点焊循环图（P179 图7-8）*软/硬规范的概念硬规范（强规范）:大电流、短时间软规范（弱规范）：小电流、长时间压力电流ttii*三、（点焊）焊接循环预压 通电 维持 四、电阻焊对金属的要求主要从下列各项指标进行评定：1、材料的导电性和导热性导电性和导热性越高，焊接性越差。2、材料的高温强度高温（0.50.7Tm）屈服强度越高，焊接性越差。易产生裂纹,缩孔,飞溅等缺陷3、材料的塑性温度范围塑性温度范围越窄，对参数波动

5、越敏感，焊接性越差。要求：焊机控制精度高、电机随动性好4、材料对热循环的敏感性敏感性越强，焊接性越差。另外熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属，其焊接性一般较差。四、电阻焊对金属的要求第三节 点焊、凸焊与缝焊一、点焊（spot welding）点焊是一种高速、经济的连接方法。它适用于制造可以采用搭接接头、不要求气密、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。点焊有时也用于连接厚度6mm的金属板，但与熔焊的对接相比较，点焊的承载能力低，搭接接头增加了构件的重量和成本，且需要昂贵的特殊焊机，因而是不经济的。第三节 点焊、凸焊与缝焊一、点焊（spot wel1）点距最小值主要是考虑分流影响。（1

6、）点距小时，接头会因分流而影响其强度；大的点距又会限制可安排的点焊数量。因此，必须兼顾点距和焊点数量，才能获得最大的接头强度。（2）多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。 （3）采用强条件和大的电极压力时，点距可以适当减小。（4）如果受工件尺寸限制，点距无法拉开而又无上述控制手段时，为保证榕核尺寸一致，就必须以适当电流先焊各工件的第一点，然后调大电流，再焊其相邻点。 1）点距最小值主要是考虑分流影响。2）搭接量：一般是边距的两倍。3）装配间隙必须尽可以能小，通常为0.10.2mm。刚度、厚度越大，许用间隙越小，电极的可达性要好。 单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积。焊透率应介于20

7、%80%之间（两板上的焊透率应分别测量）。焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%。2）搭接量：一般是边距的两倍。3）装配间隙必须尽可以 3. 点焊方法与工艺 点焊方法：单点、多点焊/单面、双面焊 3. 点焊方法与工艺 点焊工艺：焊前清理：清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用砂布、钢丝刷清理等。不同的金属和合金，须采用不同的清理方法。 工艺参数及选择： 电流（KA） 通电时间（周） ：对塑性指标影响较大 电极压力（KN） 点焊工艺：通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取。首先确定电极的端面形状和尺寸，其次初步

8、选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样。经检验熔核直径符合要求后，再在适当的范围内调节电极压力、焊接时间和电流，进行试样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取*异种材料及不等厚板点焊的工艺措施：不等厚及异种材料焊接时、熔核偏向（产热多、散热难）一边调整原则：增加薄料或导电、热好工件的产热，减小其散热。具体方法： 薄件一侧电极端面小直径 薄件一侧采用导热性较差之合金作电极材料 采用工艺垫片 采用硬规范*异种材料及不等厚板点焊的工艺措施：4.常用金属材料的点焊 （1）低碳钢及低合金钢 低碳钢的w(

9、c)低于0.25%，具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。可采用工频交流、简单循环，无须特殊工艺措施；磁性材料，注意其对焊接电流的影响。低碳钢和低合金钢如果表面的涂油未被车间的脏物或其他不良导电材料所污染，在电极压力下，油膜容易被挤开，不会影响接头质量。 （2）淬火钢 由于冷却速度极快，在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏组织，在应力较大时还会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能，通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法。 4.常用金属材料的点焊 （2）淬火钢 （3）不锈钢 导电、导热率低，高温强度大。必须采用较高的电极压力，通常采用较短的焊接时间、强有力

10、的内部和外部水冷却，并且要准确地控制加热时间和焊接电流，以防止热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。 马氏体不锈钢由于有淬火倾向，点焊时要求采用较长的焊接时间。为消除淬硬组织，最好采用焊后回火的双脉冲点焊。点焊时一般不采用电极的外部水冷却，以免因淬火而产生裂纹。 （3）不锈钢 （4）铝合金 导电、导热率高，塑性温度范围小，易氧化，焊接性较差； 焊前严格清理后迅速施焊； 必须采用大功率焊机以硬规范焊接（较大电流和较短的时间、较大的电极压力，电极随动性还要好）。选用导电、导热率高的1类电极合金材料，球面电极。 （4）铝合金1类电极：高电导率、中等硬度的铜及铜合金; 2类电极：具有较高的电导率、硬度高

11、于1类的合金; 3类电极：电导率低于1类和2类、硬度高于 2类的合金。 1类电极：高电导率、中等硬度的铜及铜合金; 二、凸焊（projection welding）凸焊是点焊的一种特殊形式。在焊接过程中充分利用“凸点”的作用，使焊接易于达成且表面平整无压痕（如图） 。凸焊的特点：多个焊点可同时焊接，生产率高；小电流焊接可以可靠地形成小熔核；凸点位置、尺寸准确，强度均匀；压痕浅，电极磨损少；焊前对表面质量要求（比点焊）低。缺点是结构需要有凸点（往往需要专门冲制）、电极复杂，需要高电极压力、高精度大功率焊机。二、凸焊（projection welding）凸凸焊的适用范围：凸焊主要用于焊接低碳钢和

12、低合金钢的冲压件，最适宜的厚度为0.54mm。另外，铁线制品等的焊接也属于凸焊。下图是其它一些凸焊结构。 凸焊接头形成过程： 预压：形成导电回路 通电加热：凸点压溃 形 核 冷却结晶：压力维持凸焊的适用范围：凸焊主要用 凸焊接头形成过程：凸点接头和凸点设计凸焊接头设计凸焊搭接接头的设计与点焊相似。但通常凸焊接头的搭接量比点焊的小，凸点间的间距没有严格限制。凸点设计凸点的作用是将电流和压力局限在工件的特定位置上，其形状和尺寸取决于应用的场合和需要的焊点强度，有各种各样的形式。凸点的形状通常有圆球形和圆锥形两种，一般多用圆球形凸点。防止挤出金属残留在凸点周围形成板间间隙，可用带环形溢出槽的凸点。凸

13、点接头和凸点设计凸焊的工艺特点和工艺参数凸焊的工艺特点由于电流集中，克服了点焊时熔核偏移的缺点，因此凸焊工件的厚度比可以6：1。凸焊时，电极必须随着凸点的压溃而迅速下降，所以应采用电极随动性好的焊机。多点焊时，还要采取措施防止凸点移位。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数主要有：电极压力、焊接时间、焊接电流。凸焊的工艺特点和工艺参数凸焊的工艺参数电极压力：取决于被焊金属的性能、凸点尺寸和一次焊成的凸点数量，应使凸点在达到焊接温度时被完全压溃，并使工件贴合紧密。 焊接时间：确定合适的电极压力和焊接电流后，再调节焊接时间。通常凸焊的焊接时间比点焊长，而电流比点焊小，多点凸焊的时间应适当稍长。焊接电流：一般

14、比点焊的小。应采用在合适的电极压力下不致于挤出过多金属的最大电流。其它工艺措施：电极：通常采用2类电极合金，3类电极合金亦可。常用平面电极，电极接触面直径不小于凸点直径的2倍。电极压力：取决于被焊金属的性能、凸点尺寸和一次焊其它三、缝焊 工件装配成搭接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并滚动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。三、缝焊形式电流电极特点应用连续缝焊连续导通连续旋转设备简单、生产率高，但电极磨损严重小功率焊机非重要结构断续缝焊断续导通连续旋转应用广泛，（黑色金属）步进缝焊断续断续设备复杂，要求高，电极磨损少，焊接质量高多用于铝，镁合多）1. 缝焊的分类的特点形式电

15、流电极特点应用连续缝焊连续导通连续旋转设备简 2. 缝焊工艺参数及选择焊接参数：焊接电流、电极压力、焊接时间 、休止时间 、焊接速度 、滚轮直径宽度等。电流：比点焊大15%40%。电极压力：对熔核的影响与电焊一致，数值通常比点焊大20%50%。焊接时间和休止时间：主要通过时间控制熔核尺寸，通过休止时间控制重叠量。低速焊接时，焊接/休止时间之比1.25：12：1，高速焊时则3：1。 焊接速度：焊接速度与被焊金属、板件厚度以及焊缝强度、质量的要求等有关。通常较低。 2. 缝焊工艺参数及选择电流：比点焊大15%43. 常用金属材料的缝焊（1）低碳钢：低碳钢是焊接性最好的缝焊材料，有高速、中速、低速三

16、种方案。手工移动工件时，多采用中速；自动焊接时可以采用高速；焊机的容量不够，只能采用低速。应注意其磁性在焊接回路中对电流的影响并采取相应措施。（2）不锈钢：小电流，短时间，大电极压力，中焊速（3）铝合金：焊接性差，应用强规范；电极粘连严重，加强电极清理修整；建议用步进缝焊。3. 常用金属材料的缝焊4. 缝焊设备滚轮式：单轮 双轮馈电方式：双侧 单侧4. 缝焊设备滚轮式：单轮 双轮馈电方式：双侧 单侧第四节 对焊（Butt resistance welding）一、对焊的特点和方式 对焊：以整个对接接触面焊合的电阻焊方法。 特点：效率高、易于实现自动焊 形式：电阻对焊 闪光对焊 滚对焊 二、电阻

17、对焊（upset butt welding）接头形成过程： 预压形成导电回路，保证接头紧密接触 通电加热使接头一定范围内达到塑性状态 顶锻挤出氧化物、使接头在压力下形成共同晶粒第四节 对焊（Butt resistance weldin三、闪光对焊（FBW ：flash butt welding）三、闪光对焊（FBW ：flash butt weldin接头形成过程连续闪光对焊：闪光 顶锻预热闪光对焊（241）：预热 闪光 顶锻接头形成过程连续闪光对焊：闪光 顶锻特点：对焊前准备要求低，可焊材料广，焊接质量好，可焊大截面工件。 应用：杆件的接长，如钢筋、钢轨的接长等； 环形工件的对焊，如锚链、车

18、轮钢圈的对接焊等； 部件的组焊，如发动机排气阀体与阀杆的对接焊等； 异种金属的对焊，如铝/铜导电接头、刀头与刀杆的对接焊等。特点：对焊前准备要求低，可焊材料广，焊接质量好，可焊大截预热的作用： 减小焊机需用功率；降低焊后冷却速度；缩短闪光时间。但预热又延长了焊接周期、降低生产效率，同时使焊接过程更复杂，而且预热的控制比较困难。闪光的作用：主要是加热工件，同时形成的液态金属通过闪光被排出，对接头起到清理作用；形成的气氛对接头产生一定的保护作用，有利于提高焊接质量。闪光必须稳定而强烈，尤其在闪光后期。稳定闪光过程中不短路（会使工件过烧甚至报废）、不断路（会失去保护作用）。强烈闪光越强烈，自保护作用越强。顶锻的作用：封闭工件端面间隙和液体金属爆破后留下的火口，挤出端面的液体金属及氧化物夹杂，同时使接头在压力下结晶。焊接工艺参数：伸出长度 闪光留量 闪光速度 闪光电流密度 顶锻力、顶锻留量、顶锻速度、夹钳夹持力等。预热的作用： 减小焊机需用功率；降低焊后冷却速度；闪光对焊新技术1、程控降低电压闪光对焊闪光开始阶段采用较高的二次空载电压（利于激起闪光），当端面温度升高后，再采用低电压闪光（以提高热效率），接近顶锻时又提高二次电压（使闪光强烈，增强自保护作用）。与预热闪光对焊相比，焊接时间短、需用功率低、加热均匀。2、脉冲闪光对焊通过液压振