闪光对焊

闪光对焊
对焊的特点和应用
对焊：利用电阻热，然后在两工件 整个端面上加压形成接头方法
对焊是一种高效率、易实现过程自动 化的焊接方法
具体应用
在批生产中应用广泛 接长焊件或毛坯，焊接环形和闭合焊 件，制造锻焊、冲焊联合结构，以及 合理利用金属材料等，常用的如图
对焊按加压和通电方式分为
电阻对焊、闪光对焊及滚对焊 滚对焊包括低频对接缝焊和高频对接 缝焊两种，生产中主要应用高频对接 缝焊
11
闪光对焊－参数选择
闪光留量：在闪光过程中两焊件总的烧化量
它必须保证在闪光结束时焊件整个端面有一金属熔化 层，同时在一定深度内达到塑性变形温度 闪光留量过小，则不能满足上述要求，会影响接头质 量 闪光留量过大，又会浪费金属材料，降低生产率 选样闪光留量时应考虑是否有预热，预热闪光留量可 比连续闪光小30％~50% 闪光留量主要依据焊件断面的大小选取
随钢含碳量增加，电阻率增大，结晶温度区间、高温 强度及淬硬倾向都随之增大，因而需要相应顶锻力和 顶锻留量 为减轻淬火影响，可采用预热闪光对焊，并进行焊后 热处理 碳素钢闪光对焊时，因为氧化物熔点低于母材，顶锻 时易被挤出。但在接头中会出现白带（脱碳层）而使 接口软化，在采用长时间热处理后可以改善或消除脱 碳区
12
闪光对焊－参数选择
闪光速度：在稳定闪光条件下，动夹具的 进给速度，又称烧化速度
闪光速度大，可保证闪光强度稳定，并可使保 护作用增强 但过大的闪光速度会使温度分布变陡，加热区 变窄，增加塑性变形的困难；同时，由于需要 的焊接电流大，会增大过梁爆破后的火口深度， 因此会降低接头的质量
13
闪光对焊－参数选择
19
闪光对焊
闪光对焊不仅可用于棒材、管材、环形件 对焊，也广泛用于焊接板材、钢轨、异种 材料的刀头-刀杆、铜-铝合金等零件 新技术新方法新改进的推动作用
一些高效低耗的闪光对焊新方法，如程控降低 电压闪光法、脉冲闪光法、瞬时送进速度自动 控制连续闪光法、矩形波电源闪光对焊等正在 得到推广，必将使闪光对焊在工业生产中发挥 更大的作用
6
闪光对焊－接头形成过程
顶锻阶段
闪光结束后，焊件快速靠拢 施加顶锻力，在顶锻力的作用下把液态金属和 氧化物在凝固前挤出焊口 端面的局部产生较大的塑性变形，在共同冷却 结晶过程中，二焊件结合面上形成共同晶粒， 从而获得牢固的焊接接头
7
闪光对焊－接头形成过程
8
对焊设备
对焊机由机架、导 向机构、动夹具和 固定夹具、送给机 构、夹紧机构、顶 座、焊接电源及控 制系统等部分组成
闪光电流密度：对焊接区的加热有重要影 响，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、导热和导电性好的金属材料、 展开形断面的焊件，闪光电流密度应取高值 预热闪光对焊、大断面的焊件，应取低值 如，在额定功率下，低碳钢闪光时电流密度平 均值5~15A/mm2，最大值20~30A/mm2；顶锻 电流密度40~60A/mm2。
20
2
电阻对焊－接头形成过程
预压阶段 预压压强小，清除作用不如点焊充分 通电加热阶段
首先是一些接触点被迅速加热、升温、压溃，使接触表面紧密贴合 随着接触面温度急剧升高，在压力作用下焊件发生塑性变形
Fra Baidu bibliotek顶锻阶段
变压力方式。顶锻力不等于焊接压力，主要用于合金钢、有色金属及其 合金 等压方式。顶锻力等于焊接压力，其加压机构简单，便于实现，但顶锻 效果不好
3
闪光对焊－概念
闪光对焊
将工件装配对正后，接通电源，使焊件端面逐渐移近 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 热温度时，迅速施加顶锻力完成的焊接方法 与之比较：电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其 端面紧密接触，利用电阻热将焊件端面加热到塑性状 态，然后迅速施加预锻力完成焊接的方法
17
闪光对焊－合金钢
合金钢中合金元素铝、铬、硅、钼等易生 成高熔点的氧化物，焊接时应增大闪光和 预锻速度，以减少其氧化
随着合金元素含量增加，合金钢的高温强度提 高，焊接时应增大顶锻力 对于珠光体钢，合金元素增加，其淬火倾向也 增大，一般均需提高顶锻力和有电顶锻时间， 有时也需后热处理。
18
闪光对焊－铝合金
铝及其合金具有导热性好、易氧化和氧化 物熔点高等特点，闪光对焊焊接性较差
当焊接参数不合适时，按头中易形成氧化物夹 杂、残留铸态组织、疏松和层状撕裂等缺陷， 将使接头的塑性急剧降低 一般冷作强化型铝合金、退火态的热处理强化 铝合金，焊接性则较差，必须采用较高的闪光 速度和强制成形顶锻模式，并且焊后要进行淬 火和时效处理 铝合金推荐选用矩形波电源闪光对焊
14
闪光对焊－参数选择
顶锻力：闪光对焊时，顶锻阶段施加给焊 件端面上的力称顶锻力，其大小应保证能 挤出接口内的液态金属，并在接头处产生 一定的塑性变形
顶锻力过小，则塑性变形不足，接头强度下降 顶锻力过大，则变形量过大，使接头冲击韧度 明显下降 单位面积所需最小顶锻力：低碳钢70MPa、铝 合金120~150MPa、奥氏体不锈钢140MPa、 耐热金属280~350MPa
9
闪光对焊－参数选择
闪光对焊主要参数
伸出长度 闪光留量 闪光速度 闪光电流密度 顶锻力
10
闪光对焊－参数选择
伸出长度：可按焊件截面的大小和材料的性能来 选择
伸出长度影响焊件轴向的温度分布和接头的塑性变形 随着伸出长度增加，回路阻抗增大，需要功率也增大 一般，棒材和厚壁管材伸出长度(0.7~1.0)d，d为棒直 径或方棒边长；薄板(δ＝1~4mm)，为了顶锻时不失稳， 一般伸出长度取(4~5)δ 不同金属材料对焊时，为了使两焊件上的温度分布一 致，通常导电性和导热性差的材料伸出长度应小些
15
闪光对焊－参数选择
闪光对焊工艺参数的选择应从技术条件出 发，结合材料性质、断面形状和尺寸、设 备条件和生产规模等因素综合考虑 一般可先确定工艺方法，然后参考推荐的 有关数据及试验资料初步确定焊接参数， 最后由工艺试验并结合接头性能分析予以 确定
16
闪光对焊－碳素钢
碳素钢电阻率较高，加热时碳元素氧化为接口提 供保护性气氛，不含有生成高熔点氧化物的元素， 焊接性较好
闪光对焊分为连续闪光对焊和预热闪光对焊两类
连续闪光对焊：闪光和顶锻两个主要阶段 预热闪光对焊：预热、闪光和顶锻三个主要阶段
4
闪光对焊－接头形成过程
预热阶段
提高焊件端面到合适温度(如钢为800~900℃) 预热方式有两种：
电阻预热。多次将两端面接触、分开，接触时加较 小压力并通预热电流 闪光预热。通电后，多次将两端面轻微接触、分开， 每次接触都有短暂闪光
预热优点：减少需用功率、缩短闪光加热时间 等 预热不足：生产率低、控制复杂，过热区宽和 接头质量稳定性较差等
5
闪光对焊－接头形成过程
闪光阶段
通电，两端面轻微接触时，许多小触点在大电流密度 加热下瞬间熔化，形成液态金属过梁 在电磁力等作用下液体过梁截面积减小，使过梁电流 密度进一步提高，温度上升，过梁电阻率也相应提高， 使得过梁产生很大电阻热，使过梁达到蒸发状态 过梁（液态金属）微滴以很大速度从间隙处喷射出， 形成火花——闪光，过梁爆裂 之后，端面凸点被烧平，仅留下一薄层液态金属(火口)， 焊件临近火口处也被加热。随着焊件连续送进，又会 在其他凸点处发生新的闪光过程 经过一定时间闪光，端面加热到一定的温度，为顶锻 时挤出杂质、获得优质接头提供了条件