电阻焊技术及其应用详解
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通常晶核以柱 状晶形式生长，相 互接触时获得金属 键结合，接合面消 失，得到柱状晶生 长充分的焊点。
8
纯金属（如镍、钼等）和结晶温度区间窄的 合金（碳钢、合金钢、钛合金等），熔核为柱状 组织；铝合金等熔核为“柱状＋等轴”组织，而 熔核凝固组织完全是等轴组织的情况极为罕见。
如图是LY12CZ铝合金枝晶束的形貌。
z
r
T
O
温度分布 15
§2 点焊工艺
一、点焊特点及分类
（5）对焊：用于钢圈、进排气阀杆、刀具等的 焊接。
6
第一章 电阻点焊
是将焊件装配成搭接接头，压紧在两电极之 间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊 方法。适用于搭接厚度小于3mm的冲压、轧制薄 板的非密封性连接。也可焊6mm以上，但综合经 济指标不如熔焊。
1、大电流、短时间、加压状态下完成焊接， 热量集中，焊接变形小，生产率高，成本低。
（3）为不均匀加热的过程，产生不均匀的温度 场。改变电流波形、电极形状，可加以控制。
11
三、电阻对加热的影响
1、接触电阻
研究表明，接触电阻析出热量约占内部热源 的5～10％，且与焊件的材质、表面状态（清理 方法、表面粗糙度等）、电极压力及温度有关。 为避免粘损、初期喷射等，在焊厚钢板、铝合金 等有时可采用马鞍形压力变化曲线。厚钢板预热 电流脉冲、调幅电流波形可厚的和马鞍形压力变 化曲线相同功效。接触电阻析热占比例不大，并 很快降低、消失，但对初期温度场、扩大接触面 积、促进电流分布的均匀化有重要作用。接触电 阻和焊接件接触电阻有如小关系：
9
二、电焊热源及加热特点
（一）点焊热源
是电流通过焊接区产生的电阻热，根据焦耳 定律总的热量为：
Q
t 0
i2 (rc
2rew
百度文库
2rw )dt
rew
式中分别是：
rw
i－焊接电流瞬时值；
rc－焊件接触电阻的动态电阻值；
rc
rew－电极与焊件之间电阻；
rw－焊件内部动态电阻，均是时间的函数。
10
（二）电流对点焊加热的影响
4
电阻焊的缺点
（1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质 量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查， 还有靠各种监控技术来保证。
（2）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重 量，且因在两板熔核周围形成夹角，致使接头的 抗拉强度和疲劳强度均较低。
（3) 设备功率大，机械化、自动化程度较高， 使设备成本较高、雄修较困难，并且常用的大功 率单相交流焊机不利于电网的正常一遥行。
2、不用填充材料，适用性强。
3、操作简单，易于机械化化自动化。
4、工件依靠尺寸不大的熔核连接，其焊缝质 量受熔核尺寸、组织及分布的影响。
7
§1 点焊基本原理
一、点焊接头的形成
用两柱状电极压紧后施加压力→通电→接 触面发生点状熔化（熔核）→断电→一半熔化 晶粒表面为晶核开始结晶，在压力下完成一个 焊点的过程。
（2）加热时间短，热量集中，故HAZ小，变形 与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理 工序。
（3）不需要填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊 接材料，焊接成本低。
（4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改 善了劳动条件。
（5）生产率高，且无噪声及有害气体，大批量 生产中，可和其它制造工序一起编到组装线上。 但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。
电阻焊
第一章 电阻点焊 第三章 缝 焊
§1 点焊基本原理 §1 缝焊接头形成及工艺
§2 点焊工艺
§2 常见金属材料的缝焊
第二章 凸 焊
第四章 对 焊
§1 凸焊基本原理 §1 电阻对焊
§2 凸焊一般工艺 §2 闪光对焊
电阻焊及分类
是利用电流流经工件接触面积邻近区域产生 的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，同时对焊 接处加压完成焊接的一种方法。
1、调节焊接电流有效值大小及波形特征使内
部热源的吸热量显著变化，影响加热过程。如焊
接低碳钢薄板使用工频不如脉冲电流。
2、焊接电流在焊件内部电阻上所形成的电流 场分布特征，将使焊接区各处加热强度不均匀， 影响点焊加热过程。
（1）电流线在贴合面产生集中收缩，产生集中 加热效果；
（2）贴合面边缘电流密度出现峰值，先出现塑 性连接区，保证熔核正常生长。
低碳钢
（电极压力及规范）和焊 件厚度等。不同材料动态 电阻相差很大。
不锈钢 铝及其合金
焊接时间
13
（四）点焊的热平衡
1、焊接区总的热量
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
Q1－熔化金属形成熔核的热量；
Q2－通过电极传热损失的热量；
Q3－通过焊件传热损失的热量；
Q4－对流、辐射散失到空气中的热量。
Q 的大小取决于焊
接参数和金属的热物理 性质。实际生产中往往
Q2 Q3
Q1
利用控制 Q2 来获得合
适的温度场。
Q4
点焊热平衡组成
14
2、焊接区温度分布
是析热和散热综合结 果，点焊终了时最高温度 总是处于焊接区中心，超 过被焊金属熔点部分别形 成熔核，核内部分超过熔 点200～300K。由于Q2和 Q3强烈作用，离开熔核边 界温度降低很快。导热性 较差或硬规范时，温度梯 度很大，反之亦然。
可分点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊、闪光对 焊等。体共同特点是电阻加热，在压力下焊合。
物理本质是利用焊接区本身电阻热和大量塑 性变形能量使两个分离表面原子之间接近到晶格 距离形成金属键，在接触面上产生共同晶粒而得 到焊点、焊缝或对接接头。
质量稳定、生产率高、易于机械化自动化。
3
电阻焊的优点
（1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金 属与空气隔绝，冶金过程简单。
5
汽车制造业电阻焊的应用
（1）点焊：主要用于车身总成、地板、车门、 侧围、后围、前桥和小零部件等的焊接。
（2）多点焊：用于车身底板、载货车车厢、车 门、发动机罩盖和行李箱盖等的焊接。
（3）凸焊及滚凸焊：用于车身零部件、减振器 阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等的焊接。
（4）缝焊：用于车身顶盖雨檐、减振器封头、 燃油箱、消声器和机油盘等的焊接。
钢Rew＝(1/2)Rc ； 铝合金Rew＝(1/25)Rc
12
2、焊件内部电阻
内部电阻是焊接区金属本身所具有的电阻，
2Rw的析出热量占总热量的 90～95％。该区体
积比电极接触面为底圆柱体大，且：
2Rw
KAT
2 d 2 / 4
影响 2Rw的因素有：
材料的热物理性质（电阻
总电阻
率）、力学性能（压溃强 度）、焊接参数及其特征
8
纯金属（如镍、钼等）和结晶温度区间窄的 合金（碳钢、合金钢、钛合金等），熔核为柱状 组织；铝合金等熔核为“柱状＋等轴”组织，而 熔核凝固组织完全是等轴组织的情况极为罕见。
如图是LY12CZ铝合金枝晶束的形貌。
z
r
T
O
温度分布 15
§2 点焊工艺
一、点焊特点及分类
（5）对焊：用于钢圈、进排气阀杆、刀具等的 焊接。
6
第一章 电阻点焊
是将焊件装配成搭接接头，压紧在两电极之 间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊 方法。适用于搭接厚度小于3mm的冲压、轧制薄 板的非密封性连接。也可焊6mm以上，但综合经 济指标不如熔焊。
1、大电流、短时间、加压状态下完成焊接， 热量集中，焊接变形小，生产率高，成本低。
（3）为不均匀加热的过程，产生不均匀的温度 场。改变电流波形、电极形状，可加以控制。
11
三、电阻对加热的影响
1、接触电阻
研究表明，接触电阻析出热量约占内部热源 的5～10％，且与焊件的材质、表面状态（清理 方法、表面粗糙度等）、电极压力及温度有关。 为避免粘损、初期喷射等，在焊厚钢板、铝合金 等有时可采用马鞍形压力变化曲线。厚钢板预热 电流脉冲、调幅电流波形可厚的和马鞍形压力变 化曲线相同功效。接触电阻析热占比例不大，并 很快降低、消失，但对初期温度场、扩大接触面 积、促进电流分布的均匀化有重要作用。接触电 阻和焊接件接触电阻有如小关系：
9
二、电焊热源及加热特点
（一）点焊热源
是电流通过焊接区产生的电阻热，根据焦耳 定律总的热量为：
Q
t 0
i2 (rc
2rew
百度文库
2rw )dt
rew
式中分别是：
rw
i－焊接电流瞬时值；
rc－焊件接触电阻的动态电阻值；
rc
rew－电极与焊件之间电阻；
rw－焊件内部动态电阻，均是时间的函数。
10
（二）电流对点焊加热的影响
4
电阻焊的缺点
（1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质 量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查， 还有靠各种监控技术来保证。
（2）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重 量，且因在两板熔核周围形成夹角，致使接头的 抗拉强度和疲劳强度均较低。
（3) 设备功率大，机械化、自动化程度较高， 使设备成本较高、雄修较困难，并且常用的大功 率单相交流焊机不利于电网的正常一遥行。
2、不用填充材料，适用性强。
3、操作简单，易于机械化化自动化。
4、工件依靠尺寸不大的熔核连接，其焊缝质 量受熔核尺寸、组织及分布的影响。
7
§1 点焊基本原理
一、点焊接头的形成
用两柱状电极压紧后施加压力→通电→接 触面发生点状熔化（熔核）→断电→一半熔化 晶粒表面为晶核开始结晶，在压力下完成一个 焊点的过程。
（2）加热时间短，热量集中，故HAZ小，变形 与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理 工序。
（3）不需要填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊 接材料，焊接成本低。
（4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改 善了劳动条件。
（5）生产率高，且无噪声及有害气体，大批量 生产中，可和其它制造工序一起编到组装线上。 但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。
电阻焊
第一章 电阻点焊 第三章 缝 焊
§1 点焊基本原理 §1 缝焊接头形成及工艺
§2 点焊工艺
§2 常见金属材料的缝焊
第二章 凸 焊
第四章 对 焊
§1 凸焊基本原理 §1 电阻对焊
§2 凸焊一般工艺 §2 闪光对焊
电阻焊及分类
是利用电流流经工件接触面积邻近区域产生 的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，同时对焊 接处加压完成焊接的一种方法。
1、调节焊接电流有效值大小及波形特征使内
部热源的吸热量显著变化，影响加热过程。如焊
接低碳钢薄板使用工频不如脉冲电流。
2、焊接电流在焊件内部电阻上所形成的电流 场分布特征，将使焊接区各处加热强度不均匀， 影响点焊加热过程。
（1）电流线在贴合面产生集中收缩，产生集中 加热效果；
（2）贴合面边缘电流密度出现峰值，先出现塑 性连接区，保证熔核正常生长。
低碳钢
（电极压力及规范）和焊 件厚度等。不同材料动态 电阻相差很大。
不锈钢 铝及其合金
焊接时间
13
（四）点焊的热平衡
1、焊接区总的热量
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
Q1－熔化金属形成熔核的热量；
Q2－通过电极传热损失的热量；
Q3－通过焊件传热损失的热量；
Q4－对流、辐射散失到空气中的热量。
Q 的大小取决于焊
接参数和金属的热物理 性质。实际生产中往往
Q2 Q3
Q1
利用控制 Q2 来获得合
适的温度场。
Q4
点焊热平衡组成
14
2、焊接区温度分布
是析热和散热综合结 果，点焊终了时最高温度 总是处于焊接区中心，超 过被焊金属熔点部分别形 成熔核，核内部分超过熔 点200～300K。由于Q2和 Q3强烈作用，离开熔核边 界温度降低很快。导热性 较差或硬规范时，温度梯 度很大，反之亦然。
可分点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊、闪光对 焊等。体共同特点是电阻加热，在压力下焊合。
物理本质是利用焊接区本身电阻热和大量塑 性变形能量使两个分离表面原子之间接近到晶格 距离形成金属键，在接触面上产生共同晶粒而得 到焊点、焊缝或对接接头。
质量稳定、生产率高、易于机械化自动化。
3
电阻焊的优点
（1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金 属与空气隔绝，冶金过程简单。
5
汽车制造业电阻焊的应用
（1）点焊：主要用于车身总成、地板、车门、 侧围、后围、前桥和小零部件等的焊接。
（2）多点焊：用于车身底板、载货车车厢、车 门、发动机罩盖和行李箱盖等的焊接。
（3）凸焊及滚凸焊：用于车身零部件、减振器 阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等的焊接。
（4）缝焊：用于车身顶盖雨檐、减振器封头、 燃油箱、消声器和机油盘等的焊接。
钢Rew＝(1/2)Rc ； 铝合金Rew＝(1/25)Rc
12
2、焊件内部电阻
内部电阻是焊接区金属本身所具有的电阻，
2Rw的析出热量占总热量的 90～95％。该区体
积比电极接触面为底圆柱体大，且：
2Rw
KAT
2 d 2 / 4
影响 2Rw的因素有：
材料的热物理性质（电阻
总电阻
率）、力学性能（压溃强 度）、焊接参数及其特征