电阻点焊基础知识

电阻点焊基础知识
第一部分 电阻点焊基本原理
• 一.电阻点焊的定义 • 二.电阻点焊的能量 • 三.电阻点焊的循环过程 • 四. 焊点形成过程
一.电阻点焊的定义
• 点焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电
流,利用电流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状态,使之形成金属结合
的一种方法.
（二）. 焊接电阻
• 1 焊接电阻的构成
如右图3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%
图3 产热电阻示意图
6 压痕过深
压痕过深是板材塑性变 形太大的宏观表现。当焊 点造成任一板材压痕超过 50％是不可接受的， （如图16所示）
图 16 压痕过深示意意图 • 影响因素：焊接时间长；电极使用时间过长；预压时间短；焊
接压力低；焊接压力高；焊接电流高；电极头部面积小；冷却 不通畅；板材金属特性；焊接角度不垂直
图22 良好焊点 注意：并非焊点颜色越深，焊点质量越好！
点焊焊接质量的控制程序
第三部分 生产中的危险因素
• 一 危险因素 • 飞溅灼伤 • 冷却水沸腾，冷却水管爆裂烫伤 • 焊钳夹伤 • 焊钳、电缆碰伤
二 防范措施
• 严格按照安全人穿戴整齐；
• 工作前严格执行TPM，在焊接时要按照 SOS中的要求隔一段时间触摸一次电缆， 检查电缆是否烫手，观察水球是否转动， 以便采取相应措施；
4 裂纹
• 裂纹分为内部裂纹和焊点 周边裂纹
（1）内部裂纹 存在于熔核 内部的裂纹（如图13所示）
图13 内部裂纹示意图
•影响因素：焊接保持时间短；板材表面有杂质； 板材金属特性 •控制措施：增加保持时间；清理板材表面使之 干净无杂质
（2）焊点周边裂纹
分布于焊点表面的裂纹（如图14）
•影响因素：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
板材边缘
图 18 边缘焊点
8.位置偏差焊点
• 与标准焊点 位置的距离 超过10mm 的 焊点不可接 受
• 影响因素： 员工操作不 规范
图 19 位置偏差焊点
9.漏焊
• 应该有焊点的位置 没有焊点成为漏焊 （如图20、21）
• 影响因素：员工大 意；
图20 漏焊示意图
图21 漏焊
10.良好焊点
• 一个良好的焊点应该是焊在工艺规定的标准位 置上，表面颜色比板材略深，直径为大于等于 4mm，压痕小于50%板材厚度的焊点（如图22）
2 .焊接电阻与压力的关系
图4 焊接电阻与压力的关系 由图4可以看到：在其他焊接参数不变的情况下，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。
（三）. 温度场的分布
• 温度场是产热与散热相互 作用的表现和结果.
• 由于产热电阻阻值的不同、 电流线分布的不均匀性以 及水冷铜合金电极的强烈 冷却作用，使温度场的分 布具有不均匀性.
2.虚焊（如图10）
• 定义：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4mm时是不可接 受。
• 熔核尺寸的计算方法如图9：
• 影响因素：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；板材金 属特性；焊接角度不垂直
F
• 定义告诉我们点焊与弧焊不同
的某些特点：
（1）接头形式是搭接
（2）焊接过程中始终存在压紧力
（3）电阻点焊的能量是电阻热
另外，点焊还具有通电时间短、焊接 图1 点焊示意图 速度快等特点。
二.电阻点焊的能量
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
• 在工作台上行走时要注意焊钳和头上的 电缆；
二.缺陷产生的可能原因及其控制
1 焊穿（如图8）
• 定义： 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
• 影响因素：电流过大、 压力太小、板材表面有 杂质、冷却效果差、电极头
图 8 焊穿
表面不平或有杂质 ；焊接时间长
•控制措施：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；检查大电缆的温度；适当减小焊接时间
系列
点焊钳的基本结构
钳臂
连接螺母 电极连接杆
电极头
挂钩 开关 冷却水管 小电缆 进气管
气缸
常见电极头列举
电极头的功能 1） 传输电流 2） 传递压力 3） 起散热作用
常见点焊钳握杆举例及与连接螺母、电极座和电 极头的配合
第三部分 焊接中常见的缺陷
• 一.缺陷的种类 • 焊穿 • 脱焊 • 焊点扭曲 • 裂纹 • 毛刺 • 压痕过深 • 漏焊 • 边缘焊点 • 焊点偏差
（一）.焊接电流
• 由于绕流现象产生的边缘效应， 电流通过焊件时的分布将是不均
匀的。即：两电极间的电流密度 是不均匀的。
• 由右图2可以看到：贴合面的边
缘电流密度出现峰值，该处加热
强度最大，因而将首先出现塑性
连接区，这就是塑性环。熔核就
是在塑性环里形成并长大的。塑
性环的作用：防止熔核氧化和飞
溅。
图2 板材贴合面处电流 密度的分布
• 控制措施：打磨电极适当增加电极接触面积；适当调节焊接参 数
7.边缘焊点
• 定义：不包括钢板所有边缘部 分的焊点称为边缘焊点（如图 17、18）
• 影响因素：板材搭接面积太小； 焊钳选择不当；电极头面积太 大；员工操作不规范
图17 边缘焊点示意图
•改善措施：打磨电极头适当 减小电极面积；改善板材搭 接状况；规范员工操作避免电极压在
• 焊接电流（ＫＡ） • 通电时间（cyc） • 电极压力（ＫＮ） • 其他参数
（１）焊接电流，通电时间，电极压力三个参数 是电阻点焊过程中最基本，也是最重要的参 数．一般情况下选取这三个参数都是根据所焊工 件的板厚，板材材料对照焊接手册来初步选择， 然后再通过工艺试验验证参数的可行性，根据试 验再进行微调以满足实际生产的需要．
（1）内部飞溅
• 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
• 控制措施：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
（2）外部飞溅
影响因素：预压时间短；焊接时间长； 保持时间短；焊接压力低；冷却不通畅； 板材附着赃物；配合间隙差；焊接角度 不垂直；电极使用时间过长；焊接电流 高；电极对中性差；板材金属特性
图14 焊点周边裂纹示意图
• 控制措施：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
5 毛刺（如图15）
• 飞溅出的液体金属附 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。
图 15 毛刺
• 由图6中1、2、3、4过程可以看出焊接循环过程 的四个阶段就是与下面四个步骤相对应：
无电加压
加压同时通电流
无电加压 焊接结束（无电无力）
图 7 焊接循环过程
四 焊点形成的过程
• 在图6中：a、b、c是焊点的形成的三个过程 • 焊点的形成过程各阶段的意义 （1）预压阶段：由电极开始下降到焊接电流开
图 9 焊点直径计算 图 10 虚焊
3 焊点扭曲
定义： 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25º时是 不可接受的，（如图 11、12 所示）
图11 扭曲焊点示意图
• 影响因素：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
图12 焊点扭曲
•控制措施：矫正电极使其对中；培养员工良好的操作习惯
• 由图5可以看出：点焊时板 件贴合面处的温度最高， 这样的分布有利于贴合面 处的母材熔化形成熔核。 图5 点焊温度场分布示意图
三. 基本点焊焊接循环过程
图6 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 由上图可以看出一个焊点的形成自始至终都处于压力作用之下，这是 电阻焊的基本特点。
（２）其他参数包括加压时间，递增时间，递减 时间，保持时间，变压器匝数比，电流上下限 等．这些参数一般情况下不需要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变．
（３）工艺参数选择
第二部分:点焊基本设备
• 控制箱 • 变压器 • 焊钳 • 辅助部件
变压器+控制箱
悬挂变压 器:PTB150\ 180\200\250
\350
控制 箱:ST21
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. （2）通电加热阶段：在力和热的共同作用下形 成塑性环、熔核，并随通电加热的进行而长大
（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.
五．点焊的基本参数