2电阻焊—点焊原理

• 点焊热源的特点
1）电阻焊热源产生于焊件内部，对焊接区的加 热更为迅速、集中。
2）内部热源使整个焊接区发热，为获得合理的 温度分布（例如，点焊时应使焊件贴合面处温度 高，而表面温度低），散热作用在电阻点焊的加 热中具有重要意义。
• 边缘效应与绕流现象 边缘效应： 在点焊过程中，当电流流过焊件时，由于焊件 的横截面积远大于焊件与电极间的横截面积， 电流将从板的中部向边缘扩展，使整个焊件的 电流场呈双鼓形。
绕流效应：
由于焊接区温度不均匀，促使电流线从中间向 四周扩散的现象。
焊件内部电阻的近似计算
2 2 RW K1 K 2 T 2 d 0 4
3.再次下降段〔t2～t3〕：
继续加热使熔化区及塑性环不断扩展，虽然金属由 固相向液相转变时电阻率有突然的增大，但由于绕 流现象，使得主要通过焊接电流的金属区域电阻率 并没有明显增大。绕流现象使电极下的导电通路截 面增大。另一方面，由于金属的明显软化使接触面 积迅速增大，电流场的边缘效应减弱。结果均使得 焊接区的电阻减小，曲线下降。
• 影响焊件内部电阻的因素 焊件的内部电阻比圆柱体（以电极与焊件接触面 为底的圆柱体内）的电阻要小。 影响内部电阻的因素： （1）金属材料的热物理性质 （2）机械性能 （3）点焊规范参数及特征 （4）焊件厚度等。
• 焊接区的总电阻
点焊过程中，焊件—焊件和电极—电极的接触状 态、焊接温度场及电场都在不断地变化，因此， 焊接区的电阻也不断变化。 描述焊接过程中电阻变化的曲线叫做动态电阻曲 线。 需要强调的是，由于材料性能的不同，不同金属 材料在加热过程中焊接区动态总电阻变化相差很 大。
2）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。
• 点焊时的加热特点
1) 集中加热 点焊时，电流线在两焊 件贴合面处产生集中收 缩，使贴合面处产生了 集中加热效果。
• 点焊时的加热特点
2) 塑性环 贴合面的边缘电流密度出 现峰值，该处加热强度最 大，因而将首先出现密封 的塑性连接区，此密封环 对保证熔核的正常生长，
Chapter 2 点焊
压 力 焊
2.1 点焊的基本原理
• 定义
焊件装配成搭接接头，并压紧 在两电极之间，利用电流通过
焊件时产生的电阻热，熔化母
材金属，冷却后形成焊点，这
种电阻焊方法称为点焊。
• 特点
1. 靠尺寸不大的熔核连接； 2. 在大电流、短时间的条件下焊接；
3. 在热和机械力联合作用下形成焊点。
K1 边缘效应引起电流场扩展的系数； K 2 绕流现象引起电流场扩展的系数；
T 焊接区金属的电阻率； 单个焊件的厚度；
d 0 电极与焊件接触面直径。
1.0 0.8
K1
0.6 0.4 0.2 0 1 2 3 4 5 6
K1 0.82 ~ 0.84
d0
K2
与不均匀加热程度有关，范围0.8~0.9。 硬规范点焊时，焊接区温度很不均匀，应选 低值；软规范点焊时，则取高值。
• 分类
1. 按焊接电流波形分 交流
工频 50或60Hz 低频 3~10Hz 高频 2.5kHz~450kHz
电容储能
脉冲
直流冲击波

2. 按工艺特点分
单面双点
双面单点 单面单点
• 点焊时的电阻热
由焦耳定律可知：
2 Q＝I Rt
式中 Q—产生的热量（J） R—两电极间电阻总和（Ω） I—电流（A） t—电流通过的时间（S）
2. 上升段〔t1～t2〕： 随着加热的进行，焊接区温度升高，金属电阻率 ρ 的增加很快．接触面增加缓慢，ρ 的增大起主 要作用，曲线上升较快。经过一段时间加热后， 焊接区温度已比较高， ρ 的增大速率减小，焊接 区导电面积增加较快，结果使动态电阻增加速率 减缓,最终达到最大值。 一般认为，接近峰值点时焊接区金属已局部熔化， 开始形成熔核，达到温度稳定点。继续加热，金 属将由固态变成液态，使熔核逐渐增大，但此时 输入功率作为潜热消耗，焊点温度不再升高。
防止氧化和飞溅的产生有
利。
• 点焊的热平衡
Q Q1 Q2
熔化母材金属形成熔核的热量，占总产热量 Q1 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。
Q2 由散热而损失的热量，占总产热量的70~90%。
最主要是电极散热，占30~50%；其次是工件 热传导，占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。
两电极间电阻R＝2Rcw十Rc十2Rw
Rcw：工件与电极之间的 接触电阻。此电阻取决于 工件表面状况和电极压紧 力。 Rw：工件电阻，取决于工 件电阻率与所焊的金属种 类有关。 Rc：工件间接触电阻，此 电阻取决于表面状况和电 极压紧力。
1. 接触电阻
1）形成原因： 焊件表面的微观凸凹不平及不良导体层。
1）低碳钢
在低碳钢的点焊过程中，焊接区动态电阻的变化 规律可以分为以下几个阶段 ： 1.下降段〔t0～t1〕： 由于接触电阻的迅速降低及消失所造成。该阶段 的主要特点是时间短，曲线呈陡降。 点焊 1.2 ＋ 1.2mm 冷轧低碳钢板，该段时间约为 (1～2周波)，焊接区金属未熔化但有明显加热痕 迹。值得注意的是，当加热速度较快时，该阶段 将难以观测到。
4. 平稳段〔t3以后〕： 由于电极与焊件接触面尺寸的限制以及塑性金属被 挤到两焊件之间，使焊件间间隙加大（板缝翘离）， 限制了熔核和导电面积的增大。同时，由于电流场 和温度场均进入准稳态，熔核和塑性环尺寸也基本 保持不变，动态电阻曲线将日趋平稳。
1）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。
1. 接触电阻
2）影响因素 （1）表面状态（表面粗糙度、清理方法等） （2）压力 （3）温度
接
触
电 阻
电极压力
2. 焊件内部电阻
导电区域远远大于以电极与焊件接触面为底， 焊件厚度为高的圆柱体体积
R
R1
R2
R 等于 R1与 R2 并联值
i一电流线 j一电流密 度 jc一平均电 流密度 电流场与电流密度分布 a)导线中,b)单块板中,c)点焊时