《电阻焊》复习题

《电阻焊》课程复习题
1．正常点焊时，为什么会在工件之间形成熔核而不会在电极与工件之间形成熔核？（4分）接触电阻是焊件表面的微观凸凹不平及不良导体层形成的，远远大于焊件内部电阻，在焊接电流相同的情况下，焊件之间的焦耳热远大于工件内部的，而且工件内部散热比接触面处的散热要好，所以熔核在工件之间形成。

2．低碳钢点焊技术要点分析。

（4分）
冷轧板焊前无需专门清理，热轧板则必需清除表面上的氧化层、锈蚀等杂质。

如经冲压加工，则需清除冲压过程中沾上的油污。

如设备容量许可，建议采用硬的焊接参数，以提高热效率和生产率，并可减少变形。

选用中等电导率、中等强度的Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金电极。

表面清理质量较差或冲压精度较差而刚度又大时，可考虑采用调幅电流(渐升)或加预热电流的措施来减少飞溅。

板厚超过3mm时，焊接电流较大，通电时间较长为改善电极工作条件，可采用多脉冲焊接电流。

3．铝合金点焊技术要点分析。

（6分）
铝及铝合金焊前必须严格清理表面，除去氧化膜，推荐用化学法以保证接触电阻值稳定。

清理后应及时焊接，存放期不应大于72h。

采用硬的焊接参数，大容量焊机是点焊铝及铝合金必不可少的。

当板厚较小时，尚可采用单相工频交流电源，大厚度及要求高的铝合金构件一般采用低频半波焊接工艺。

大容量电容放电点焊机常用于点焊纯铝。

用电阻率低的Cd-Cu 合金球面电极，必须加强水冷，有可能时采用外水冷以提高电极寿命。

电极粘损是影响电极寿命的主要因索，要频繁地用细砂布清理电极工作面。

在要求严格的场合，每几十个焊点甚至几个焊点就需清理一次。

厚板点焊建议采用变压式加压工艺(加顶锻力)。

4．镀锌钢点焊技术要点分析。

（6分）
与等厚低碳钢相比电流应增大30%-50%，镀层熔点越低，增加越多。

电极压力则增大20%—30%即可。

与低碳钢相比，同样的电极压力，其临界飞溅电流有所上升。

采用Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金电极。

要加强冷却，允许外水冷。

二次修磨间的焊接点数仅为焊低碳钢时的1／10-1／20。

薄板(<1.2mm)点焊时可采用嵌钨电极。

由于电极粘污严重，是产生质量问题的主要原因，故在结构允许条件下改用凸焊是解决电极粘污的最佳方案。

锌、铅等元素的金属蒸气和氧化物尘埃对人体有毒，需加强通风。

5．不锈钢点焊技术要点分析。

（4分）
为保证耐晶间腐蚀的性能，应尽量减少在敏化温度区停留，宜选用硬的焊接参数，焊接时间一般比相同厚度低碳钢短40%-50%。

因电阻率大、热导率小，焊接电流可比相同厚度低碳钢小些。

电极压力应提高40%-80%，为此需采用软化温度高、硬度高的材料作电极。

一般推荐Be-Co-Cu合金电极，尤其当点焊较厚板时，电极的冷却极为重要，可采用外水冷却。

6．点焊规范参数与接头质量之间的关系？应如何选取？（14分）
焊接电流：焊接电流小，使热源强度不足，不能形成熔核或熔核尺寸很小，焊点拉剪载荷较低且很不稳定。

随着焊接电流的增加，内部热源产热量急剧增大，熔核尺寸稳定增大，拉剪载荷不断提高；到达临界点，由于板间翘离限制了熔核尺寸的扩大和温度场进入准稳态，拉剪载荷变化不大。

电流过大，加热过于强烈，引起金属过热、喷溅、压痕过深等缺陷，接头性能反而降低。

焊接时间：焊接时间对接头力学性能的影响与焊接电流相似。

焊接时间对接头塑性指标影响较大，尤其对承受动载或有脆性倾向的材料，较长的焊接时间将产生较大的不良影响。

当采用大焊接电流、小焊按时间参数时称硬规范；而采用小焊接电流、适当长焊接时间参数时称软规范。

对有淬硬倾向的材料，软规范可减小接头冷裂纹倾向，所用设备装机容量小、控制精度不高，因而较便宜。

但是，软规范易造成焊点压痕深、接头变形大、表面质量差，电极磨损快、生产效率低、能量损耗较大。

对表面和变形要求较高的工件宜采用硬规范。

7．画出连续、断续和步进缝焊焊接循环图，并阐述机电特点及应用状况。

（9分）
8．画出预热闪光焊的焊接循环图，并说明各阶段的作用。

预热阶段：减少需用功率，可在较小容量的焊机上对焊大截面焊件。

加热区域较宽、使顶锻时易于产生塑性变形，并能降低焊后的冷却速度，有利于对可淬硬金属材料的对焊。

缩短闪光加热时间、减小闪光量，不仅可节约金属，对管材尚能减小内毛刺。

闪光阶段：加热焊件；烧掉焊件端面上的脏物和不平；自保护；形成液体层
顶锻阶段：封闭对口间隙，挤平因过梁爆破而留下的火口。

彻底排除端面上的液体金属层，使焊缝中不残留铸造组织。

排除过热金属及氧化夹杂，造成洁净金属的紧密贴合。

使对口和邻近区域获得适当的塑性变形，促进焊缝再结晶过程。

9．分析点焊硬规范的特点。

（6分）
10．分析点焊软规范的特点。

（6分）
加热平稳，焊接质量对规范参数波动的敏感性低，焊点强度稳定；温度场分布平缓、塑性区宽，在压力作用下易变形，可减少熔核内喷溅、缩孔和裂纹倾向；对有淬硬倾向的材料，软规范可减小接头冷裂纹倾向，所用设备装机容量小、控制精度不高，因而较便宜。

但是，软规范易造成焊点压痕深、接头变形大、表面质量差，电极磨损快、生产效率低、能量损耗较大。

11．不同材料或不同板厚点焊时易出现什么问题？如何解决？（6分）材料不同，其导热、导电性能差异有时较大；板厚不等，其热容量、导热距离亦有差异。

以上两种不同情况下都会形成熔核偏移。

当熔核偏移严重时，可导致熔核仅位于一板内而使焊接失败，即使不太严重亦导致结合面上的熔核直径减小而影响强度性能。

采用不同直径或材料的电极，其目的是改变两板的散热条件来改变温度分布。

用温度分布远末接近平衡状态的硬规范，充分利用点焊前期对接触电阻的析热量，使之在尚未完全散失前即形成熔核。

最典型的是电容放电点焊工艺。

薄板侧加工艺垫片，以减少电极对薄板的散热效果。

这类工艺垫片一般为0.2-0.3mm的薄箔，热导率较小。

如铜或铝合金点焊时采用不锈钢垫片．黄铜点焊时采用低碳钢垫片，金丝或金箔点焊时采用钼箔垫片。

垫片熔点均高于焊件，当正确控制参数时。

焊后垫片较易揭除。

在一个电极上附加发热回路，使两电极的温度不一．从而调整温度分布，这在仪表工业中焊接小型零件时常采用。

用帕尔帖效应使两电极工作面温度不等。

帕尔帖效应是热电势现象的逆向现象。

即当直流电按某特定方向通过异种材料接触面时，将产生附加的吸热或析热现象。

所以这个效应仅在单向通电时有效。

而且目前常用金属中仅铝与铜合金电极间，这个效应才较明显，具有实用价值。

12．常用的电阻焊无损检验方法有哪些？（5分）
目视检验、密封性检验、射线检验、超声波检验、磁粉、涡流和萤光
13．常用的电阻焊破坏性检验方法有哪些？（5分）
撕破检验、断口检验、低倍检验、金相检验、力学性能试验
14．分析闪光对焊接头质量比电阻对焊质量好的原因。

（6分）
当顶锻参数合适时，不仅可排出液态金属和氧化物、还可排出部分过热金属，获得较致
密的热锻造组织形态，显著提高了接头质量。

15．对比分析电阻对焊与闪光对焊的电阻变化规律与温度分布规律及调伸长度对温度分布的影响。

（10分）
闪光对焊：
电阻对焊：
16．对比分析点焊与缝焊的电流场与温度场分布特点。

（4分）
电流场：
温度场：
17．与点焊相比，缝焊接头形成过程有何特点？（4分）
正处于滚轮电极下的焊接区和邻近它的两边金属材料，在同一时刻将分别处于不同阶段。

而对于焊缝上的任一焊点来说，从滚轮下通过的过程也就是经历“预压一通电加热一冷却结晶”三阶段的过程。

但缝焊时滚轮电极与焊件间相对位置的迅速变化，使此三阶段不像
点焊时区分的那样明显。

由于该过程处在动态下进行的，预压和冷却结晶阶段时的压力作用不够充分，就使缝焊接头质量一般比点焊时差，易出现裂纹、缩孔等缺陷。

18．以断续缝焊为例，分析工艺参数与接头质量的关系。

（10分）
焊接电流：缝焊时的分流，焊接电流应比点焊时增加15~40%，具体数值视材料的导电性、厚度、相互叠量(或点距)而定。

随着焊接电流的增大，焊透率及重叠量增加。

应该注意，当焊接电流满足接头强度要求后，继续增大焊接电流，虽可获得更大的焊透率和重叠量，但却不能提高接头强度(因为接头强度受板厚限制)，因而是不经济的。

同时，由于焊接电流过大，可能产生过深的压痕和烧穿，使接头质量反而降低。

电流脉冲时间和脉冲间隔时间：缝焊时，可通过电流脉冲时间来控制熔核尺寸，调整脉冲间隔时间来控制熔核的重叠量。

因此，二者应有适当的配合。

一般说，在用较低焊速缝焊时，电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值为1.25—2，可获得良好的结果。

而随着焊速增大将引起点距加大、重叠量降低，为保证焊缝的密封性，必将提高电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值。

因此，在采用较高焊速缝焊时，电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值为3或更高。

电极压力：缝焊时压力作用不充分，电极压力应比点焊时增加20-50%，具体数值视材料的高温塑性而定。

在焊接电流较小时，随着电极压力的增大，将使熔核宽度显著增加(熔核宽度与重叠量有一定关系；熔核宽度增加引起点距加大、重叠量降低)、重叠量下降，破坏了焊缝的密封性。

在焊接电流较大时，电极压力可以在较大的范围内变化，其熔核宽度(代表了重叠量)、焊透率变化较小并能符合要求。

此时，电极压力的影响不像点焊时那样大。

当焊接电流更大些时，尽管电极压力发生很大的变化，但熔核宽度、焊透率均波动很小。

但是，不能选择这一更大的电流，理由正如前所述，不仅不能提高接头强度反而使接头质量降低．
19．凸焊设备和工艺参数与常规点焊相比有何不同。

（4分）
凸焊电极带有凸点。

焊接时间：焊接时间对熔核尺寸与接头强度的影响规律与点焊基本相同。

在焊机容量足够的条件下，随着焊接时间的增长，熔核尺寸与接头强度增大。

但这种增大是有限的，因为熔核尺寸的增大将形成后期喷溅，使接头质量下降。

焊接电流：焊接电流与焊接时间的影响类似。

随着电流的增大，熔核尺寸与接头强度的变化如图所示。

凸焊时，无熔核的固相焊有一定的接头强度，故因焊接电流变化引起接头强度的变化比点焊时小。

电极压力：电极力的大小，同时影响析热与散热。

在其它参数不变时，电极力增大，焊接熔核尺寸与接头强度减小。

为了保持一定的熔核尺寸与接头强度，在提高电极力的同时，需要相应增大焊接电流或通电时间。

熔核上的电极压强应在允许调节的范围内。

一般比点焊窄得多。

电极压强小于允许值，产生喷溅；压强过大，不但能破坏焊接过程的稳定性，也能使凸点瞬时压溃，破坏了正常的焊接过程。

为此，电极压强与压下的速度应大小合适，又平稳而无冲击。

20．简述点焊热平衡。

（4分）
熔化母材金属形成熔核的热量，占总产热量的10~30%，其大小取决于金属热物理
性质、熔核大小（熔化金属量），与规范特征无关。

由散热而损失的热量，占总产热量的70~90%。

散热途径：工件热传导，对流，辐射。

最主要是电极散热，占30~50%（铜电极水冷）其次是工件热传导20%,对流辐射占5%,
与电极形状,材料物理性质,焊接规范均有关.
21．简述点焊时的电阻及对加热的贡献。

（6分）
接触电阻：产热5~10%。

作用：接触电阻产热对建立焊接初期的温度场及焊接电流的均匀化流过起重要作用
内部电阻：90~95%。

作用：这部分热量是形核的基础，与电流场共同建立了焊接区的温度场分布及其变化规律。

22．简述点焊熔核的结晶特点。

（4分）
熔核在压力状态下进行冷却结晶，冷却结晶时间很短（一般１~２周波），但是结晶凝固过程符合金属学的凝固理论
23．简述凸焊的工艺特点及适用场合。

（5分）
凸焊是点焊的一种特殊形式，它是利用零件原有型面倒角、底面或预制的凸点焊到另一块面积较大的零件上。

因为是凸点接触，提高了单位面积上的电极压力与焊接电流，有利于板件表面氧化膜破裂与热量集中，减小了分流电流，可用于厚度比达到1：6的零件焊接。

另外，可采用多点凸焊，以提高生产率和降低接头变形。

在使用平板电极凸焊时，零件表面平整无压坑，电极寿命长。

凸焊既可在通用点焊机上进行，也可在专用凸焊机上进行，广泛应用于成批生产的盖、筛网、管壳以及T形、十字形、平板等零件的焊接。

24．简述电阻对焊的工艺特点及适用场合。

（5分）
电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法．
电阻对焊主要用于断面小于250mm2的丝材、棒材、板条和厚壁管材的接长，尤其在轧丝厂中用这种方法将盘圆彼此连接以便进行连续加工，拔丝后很难找出接头所在。

所焊金属材料可以是碳钢、不锈钢和铝及某些铝合金。

25．简述闪光对焊的工艺特点及适用场合。

（5分）
将焊件装配成对接接头，接通电源后使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点(产生闪光)，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度分布时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法。

闪光焊又分为连续闪光焊与预热闪光焊两种。

连续闪光对焊主要用于断面1000mm2左右的闭合零件的拼口，预热闪光对焊可焊接5000一10000mm2大型截面黑色金属材料零件。

26．分析点焊时在什么样的工艺条件下容易出现喷溅？喷溅对点焊质量及性能有何影响？（10分）
预压力不足，焊接电流过大时易产生喷溅。

喷溅处在外表将影响美观，造成应力集中，严重时形成空穴称为烧穿，会影咱使用性能。

27．分析缩孔的形成原因及预防措施。

（5分）
由于金属加热时体积膨胀，因此当熔核金属为液态时具有最大的体积，冷却收缩时如周围塑性环未及时变形使内部体积相应减小，则产生缩孔。

缩孔的产生往往与电极压力不足有关。

冷却时，塑性环变形不足或不及时，特别是在焊接厚板、高温强度高的材料或冷却速度快的材料时，电极的惯性造成加压不足是产生缩孔的主要原因。

点焊时可用低惯性电极和增加锻压力来克服，亦可采用减缓冷却速度的规范措施，缝焊时仅能采用后一种方案。

28．分析凸焊工艺参数对接头质量的影响。

（10分）
焊接时间：焊接时间对熔核尺寸与接头强度的影响规律与点焊基本相同。

在焊机容量足够的条件下，随着焊接时间的增长，熔核尺寸与接头强度增大。

但这种增大是有限的，因为
熔核尺寸的增大将形成后期喷溅，使接头质量下降。

焊接电流：焊接电流与焊接时间的影响类似。

随着电流的增大，熔核尺寸与接头强度的变化如图所示。

凸焊时，无熔核的固相焊有一定的接头强度，故因焊接电流变化引起接头强度的变化比点焊时小。

电极压力：电极力的大小，同时影响析热与散热。

在其它参数不变时，电极力增大，焊接熔核尺寸与接头强度减小。

为了保持一定的熔核尺寸与接头强度，在提高电极力的同时，需要相应增大焊接电流或通电时间。

熔核上的电极压强应在允许调节的范围内。

一般比点焊窄得多。

电极压强小于允许值，产生喷溅；压强过大，不但能破坏焊接过程的稳定性，也能使凸点瞬时压溃，破坏了正常的焊接过程。

为此，电极压强与压下的速度应大小合适，又平稳而无冲击。

29.可淬硬钢焊接性及技术要点分析。

在退火状态点焊，且厚度小于3mm时，可采用单脉冲软的焊接参数，通电时间约为同厚低碳钢点焊时的3-4倍，电极压力与电流相应减小。

板厚较大，且在退火状态点焊时，常采用带缓冷双脉冲点焊工艺，其质量优于单脉冲点焊的质量。

调质状态钢点焊时，应采用带回火双脉冲的点焊工艺，在焊机上回火可免去整体回火的耗能工艺。

带回火双脉冲点焊的工艺是指在焊接之后待焊件冷却到完成马氏体转变之后再使其局部回火，从而而获得最佳的综合力学性能。

30.画出连续、断续和步进缝焊焊接循环图，并阐述机电特点及应用状况。

连续：机一电特点为：滚轮电极连续旋转、焊件等速移动，焊接电流连续通过，每半个周波形成一个焊点；连续缝焊设备简单(例如，FN—25型缝焊机)、生产率高，一般焊接速度为10一20m／min。

但由于上述机一电特点，缝焊中滚轮电极表面和焊件表面均有强烈过热，焊接质量变坏及电极磨损严重，该方法的实际可用性却很有限。

断续：机一电特点为：滚轮电极连续旋转、焊件等速移动，焊接电流断续通过，每“通-断”一次，形成一个焊点。

断续缝焊在生产中得到最广泛地应用，焊接电流采用工频交流或电容贮能电流波形(频率可调)，用以制造黑色金属气密、水密和油密焊缝，缝焊速度一般均0.5—4.3m／min。

例如FNl—150型缝焊机，即属此类。

步进：机电特点为：滚轮电极断续旋转、焊件相应断续移动，焊接电流在电极与焊件皆为静止时通过。

焊点形成后，滚轮电极重新旋转，传动焊件前移一定距离(步距)，每“通一移”一次形成一个焊点。

步进缝焊是一种高质量的缝焊方法，焊接电流采用直流冲击波、三相低频和次级整流电流波形，用以制造铝合金、镁合金等的密封焊缝，缝焊速度一般较低，但为0.2一0.6m／min。

31.画出复杂的点焊焊接循环图，并说明各阶段的作用。

预压阶段：减少接触电阻，增大导电截面，增加物理接触点，为以后焊接电流顺利通过创造条件；此外，在压力作用下，金属挤向间隙所引起的塑性变形，有助于在熔核四周形成密封熔核的环带(密封环)。

通电加热阶段：在热和机械力联合作用下，形成塑性环和熔核，直到熔核长到所要求尺寸.
冷却结晶阶段：保证熔核在压力状态下进行冷却结晶，冷却结晶时间很短（一般１~２周波），但是结晶凝固过程符合金属学的凝固理论
32.分析电容储能点焊机的规范特征及适用范围。

电能先从电网向电容器充电，当达到一定电压后停止充电，焊接时瞬时向焊接变压器一次绕组放电，在其二次侧感应出一个高的脉冲电流施入焊件。

其特点是电流上升极快，一般在3ms左右，峰值大。

主要用于点焊热时间常数很小的超薄板及有色金属，亦用于点焊厚薄差较大的板材等。

33.电阻焊搭接接头中常见的缺陷有哪些？分析其形成原因及解决措施。

末熔合与未完全熔合、缩孔、裂纹、结合线伸入、喷溅、压痕过深
裂纹：裂纹产生的部位有熔核内部、结合线上、热影响区及焊件表面。

其中后三个部位的裂纹因形成应力集中，危害严重，在承力件中不允许存在。

在一般焊件中，熔核内部裂纹的长度应限制在不超过熔核直径的1／3。

避免裂纹的主要措施为减缓冷却速度和及时加压，以减小熔核结晶时的内部拉应力。

结合线伸入：当焊接高温合金或铝合金时，如清理不佳，表面将残留过厚的熔点高、致密且硬的氧化膜。

在熔核形成过程中这层氧化膜未及彻底破碎，残留在焊件表面，不但在塑性环区界面存在，且限制了枝晶的生长，在熔核边缘形成突入熔核的晶界夹杂物，称结合线伸入。

因此该处应力集中，极易在运行时扩展成裂纹，一般不允许存在。

压痕过深：过深的压痕将引起应力集中，降低动载性能，应当避免。

表面压痕应不大于单板厚度的10％-20％。

避免压痕的措施是尽可能采用较硬的焊接规范及加强电极冷却，降低焊件表面温度。

34.电阻焊对接接头中常见的缺陷有哪些？分析其形成原因及解决措施。

错位、表面烧伤、未焊透、灰斑、铁素体带（白带）、层状撕裂、脆性组织
错位：错位是指两被焊部分的轴线在接头上不相交而造成偏差。

错位造成焊着面积的减少，影响力学性能，故一般技术条件中的对此均有规定。

造成错位的原因有焊机刚度不够、顶锻力过大及伸出长度过长等。

如从工艺措施上考虑，最有效的是缩短伸出长度。

表面烧伤：部位：表面烧伤产生在钳口夹持部位而非焊口上。

原因：当夹紧力过小或夹持部位焊件表面清理不佳时，电流分布疏密严重不一，引起局部烧伤；当焊接可淬硬钢时，由于水冷钳口与焊件温差很大，还可在钳口外侧产生裂纹。

解决措施：焊前应对焊件的夹持导电部位彻底清除氧化杂质，直至露出金属光泽．夹紧力也必须足够大。

在焊接合金钢时，水冷导电块内侧与焊件接触处应修成圆滑过渡，以免温差过陡及应力集中引发裂纹。

未焊透：未焊透是指对接焊缝深度未达到设计要求的现象。

在焊口内部存在大量夹杂物，原始界面未完全消失，严重时稍作敲打即可断成两截。

这是最危险的缺陷。

未焊透主要由顶锻不足引起的，在去毛刺前从接头外形可初步判别。

已去毛刺或机械加工后的零件中，仅有扩展到表面的末焊透可用磁粉、萤光等法检出，内部末焊透可用超声波检测。

灰斑：闪光对焊时在端面形成一薄层液态金属，而其表面必有氧化膜，顶锻时当氧化膜不能完全随液态金属挤出接口时．将残留在接口局部组成脆性的灰斑区，而在冷弯或冲击时极易在此开裂。

解决灰斑的主要措施是彻底挤出液态金属面上的氧化物。

加大顶锻留量是很有效的手段。

铁素体白带：现象：碳素钢闪光对焊的接头金相试样上，常出现一条窄的铁素体明显富。