钢筋闪光对焊原理和要求

闪光对焊原理和要求
闪光对焊焊接过程的本质就是通过适当的物理-化学过程，使两个分离表面的金属连为一体，达到焊接目的。

焊接装配面为对接接头，接通电源并使其断面逐渐移近达到局部接触，利用电阻加热这些接触点（产生闪光）使其断面金属融化，直到端面部位在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法，包括连续闪光对焊与预热闪光对焊。

一、对焊过程分析
连续闪光对焊焊接循环由闪光、顶锻、保持、休止等程序组成。

闪光、顶锻二个连续阶段组成连续闪光对焊接头形成过程。

而保持、休止等程序则是对焊操作过程中所必须的。

预热闪光对焊则对其焊接循环中（闪光之前）设有预热阶段。

闪光的形成实质：接通电源并使两焊件端面轻微接触。

对口间将形成许多具有很小电阻的小触点，在很大电流密度的加热下，瞬间融化而形成连接对口两端的液体过梁。

同时在液体表面张力径向电磁压缩效应力，电磁斥力，电磁引力作用下，再加上强烈的加热。

过梁内部其他的表面之间形成巨大的压力差。

例如：再低碳钢闪光对焊中，资料表明，过梁中的电流密度在爆破瞬间可高达3000A/mm2，爆破瞬间金属蒸气压力可达数百大气压，而它的温度高达6000—8000℃，液态金属微滴以超过６０m/s的温度从对口间隙抛射出来，形成火花急流—闪光。

闪光对焊时，为了获得优质接头，闪光阶段结束时必须满足以下三个要求：
1. 对口金属尽量不被氧化。

这就要求闪光进行的稳定而又激烈，尤其要控制好闪光过程中焊件不应该短路，否则，将使端面局部过热。

2.在对口及其附近区域获得合适的温度分布。

其标志沿对口端面加热均匀，沿焊件长度获得合适的温度分布，端面上有一层厚的液态金属层。

3.顶锻是闪光对焊后期阶段，是对焊件施加顶锻力，使烧化端面紧紧接触，并使其实现优质结合所必须的操作。

闪光对焊时，为了获得优质接头，顶锻结束时必须满足下面基本要求：即对口及临近区域获得足够而又适当的塑性变形。

实践证明，要保证闪光结束时端面完全不被氧化是难以办到的，而安全可靠的途径是使那些在闪光节段氧化了的金属，利用顶锻随液体金属尽量排撞挤到毛刺中去。

顶锻阶段又由有电顶锻和无电顶锻两部分组成。

有电顶锻是使端面液态金属不致于过在早冷却，致使对口加热区保持一定深度。

预热阶段：在焊机上，通过预热而将焊件端面温度提高到一合适值（对于链条一般为800℃—900℃）在进行闪光和顶锻过程。

预热过程有两种：电阻预热和闪光预热。

预热也存在不足之处，即生产率较低，过程控制复杂，达热区宽和接头质量稳定性较差。

所以近来一般也采用强规范焊接工艺，省掉了预热阶段。

二、对焊接头形成特点
1.闪光对焊接头连接的实质属固相连接。

闪光结束时，在断面上已形成液体金属层，顶锻时，端面金属首先在液相下联合成一体，随着顶锻的进行，对口中的液体不断被挤除，对口端面必将在液相下消失。

2.对口处加热温度高，范围窄。

因此顶锻时塑形集中，变形程度相对增加，可产生较高的局部为错差值，促进接头形成中的再结晶发生，同时，当顶锻参数合适时，不仅可以挤出液态金属和氧化物，还可以挤出部分过热金属，获得较致密的热锻找造组织形式，提高接头质量。

三、闪光对焊规范参数选择
闪光对焊的重要工艺参数有：伸出长度、闪光留量、闪光速度、闪光电流密度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻电流、顶断压力、夹紧力等。

１.焊件的伸出长度：
焊件伸出长度是焊件从静夹具和动夹具中伸出的长度，可根据焊件和材料性质选择。

一般应大于焊件直径的一半，取p=0.7—1.0d（d为棒料直径）。

２.闪光留量：
考虑焊件因为闪光而减短的预留长度，又称烧化量，可根据材料性质、焊件断面尺寸和是否预热等因素来选择。

３.闪光速度：
闪光速度是在稳定闪光条件下，焊件的瞬时接近速度。

亦称动夹具的瞬时给进速度，又称烧化速度。

增大二次空截电压，减小焊件断面尺寸，适当提高预热温度，采用预热（与连续闪光焊比较）焊接小断面链条（与大断面链条比较），焊接易氧化及导热性好的材料，均可选用较高的闪光速度。

当闪光阶段后期因闪光速度小经常出现中断是，接头中易产生危险的氧化膜夹层缺陷；而不恰当提高闪光速度会使加热区变窄，温度梯度增大，则所需焊机功率增大和引起过梁爆破后火口深度的增加。

应注意：一般资料给出的闪光速度为平均闪光速度。

４.闪光电流密度（次级空载电压）：
闪光电流密度（次级空截电压）对焊件的加热有重大影响。

它与焊接方法、材料
性质和焊件断面尺寸等有关。

通常在较宽的范围内变化。

连续闪光对焊导电，采热性能好的焊件时，电流密度应取高值。

预热闪光对焊大断面的焊件时，应取低值。

闪光电流密度是通过调节次级电压（空载）来获得的。

次级空载电压的选择原则是在保证稳定闪光条件下，尽量选择较低的空载电压，还应尽量减少焊机的短路阻抗，尤其是电阻量，所以，保持焊接回路的清洁至关重要。

５.顶锻留量
顶锻留量是闪光对焊时，考虑焊件因顶锻缩短而预留的长度。

它影响着液态金属、氧化物的排除及塑性变形程度，通常略大一点对达到焊接要求有利。

６.顶锻速度：
顶锻速度是闪光对焊时，顶锻阶段动夹具的移动速度。

通常顶锻速度大些对获得优质接头有利。

７.顶锻压力：
（1）顶锻留量大，则顶锻压力响应大。

（2）顶锻速度增大，则顶锻压力应减小。

（3）增大对口端面温度梯度，顶锻力应小些。

（4）高温强度大的金属材料，则顶锻压力响应大。

（5）导电、导热性能良好的金属材料，则顶锻压力响应大。

８.夹紧力：
夹紧力是防止焊件在钳口与电极中打滑而施加的力。

综上所述，闪光对焊规范参数的选择，应从技术条件出发，结合材料性质、端面形状尺寸、设备条件和生产规模等因素综合考虑。

一般先确定工艺方法，然后参照推荐的有关数据及实验试验材料初步选定规范参数，最后由工艺试验并结合接头性能分析予以确定。