电阻焊和各种焊机原理

一、电阻焊定义

电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通过电流，利用电流流经接触面及邻近区域产生的电阻热將其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊是压（力）焊的一种。

二、电阻焊的优、缺点

1、优点：

※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。

※加热过程短、热量集中。故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理工序。

※不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氦等焊接材料，焊接成本低。

※操作简单，易于实现机械化和自动化,改善了劳动条件。

※生产效率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。2、缺点

※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，靠各种监控技术来保证焊接稳定性。

※点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在两板之间的熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低

※设备功率大，机械化、自动化程度较高，使设备成本较高、维修较困难，并且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的正常运行。

三、电阻焊工艺分类

※点焊

※凸焊

※缝焊

※对焊

３.1、点焊

•电阻点焊，简称点焊；将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。

•点焊是一种高速、经济的重要连接方法，适用于制造可以采用搭接、接头不要求气密、厚度小于3MM的冲压、轧制的薄板构件

3.1.1点焊接头的形成

•电阻点焊原理和接头形成,可简述为：将焊件压紧在两电极之间，施加电极压力后，阻焊变压器向焊接区通过强大焊接电流，在焊件接触面上形成真实的物理接触点，并随着通电加热的进行而不断扩大。塑变能与热能使接触点的原子不断激活，消失了接触面，继续加热形成熔化核心，简称“熔核”。

•熔核中的液态金属在电动力作用下发生强烈搅拌，熔核内的金属成分均匀化，结合界面迅速消失。

•加热停止后，核心液态金属以自由能量最低的熔核边界半熔化晶粒表面为晶核开始结晶，然后沿与散热相反方向不断以枝晶形式向中间延伸。

•通常熔核以柱状晶形式生长，将合金浓度较高的成分排至晶叉及枝晶前端，直至生长的枝晶相抵住，获得牢固的金属键合，接合面消失了，得到了柱状晶生长较充分的焊点或因合金过冷条件不同，核心中心区同时形成等轴晶粒，得到柱状晶与等轴晶两种凝固组织并存的焊点。

•同时，液态熔核周围的高温固态金属，在电极压力作用下产生塑性变形和强列再结晶而形成塑性环，该环先于熔核形成始终伴随着熔核一起长大，它的存在可防止周围气体侵入和保证熔核态金属不至于沿板缝向外喷溅。

•

3.2、凸焊

•凸焊，是在一工件的贴合面上预先加工出一个或多个突起点，使其与另一工件表面相接触并通电加热，然后压塌，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。

•凸焊是点焊的一种变形，主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件

•凸焊在线材、管材等连接上也获得普遍应用

3.2.1焊接头形成过程

凸焊和点焊一样也是在热-机械(力)联合作用下形成的,但是由于凸点的存在不仅改变了电流场和温度场的形态,而且在凸点压溃过程中使焊接区产生很大的塑性变形,这此情况均对获得优质接头有利。

但同时也使凸焊过程比点焊过程复杂和有其自身特点,在一良好凸焊焊接循环下,由预压、通电加热和冷却结晶三个连续阶段组成

3.3、缝焊

•缝焊，焊件装配成搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮电极加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法

3.3.1缝焊接头形成过程

缝焊时,每一焊点同样要经过预压、通电加热和冷却结晶三个阶段

•但由于缝焊时滚轮电极与焊件间相对位置的迅速变化，使此三阶段不像点焊时区分得那样明，可以认为：

1、在滚轮电极直接压紧下，正被通电加热的金属，系处于“通电加热阶段”。

2、即将进入滚轮电极下面的邻近金属，受到一定的预热和滚轮电极部分压力作用，系处在“预压阶

段”。

3、刚从滚轮电极下面出来的邻近金属，一方面开始冷却，同时尚受到滚轮电极部分压力作用，系处

在“冷却结晶阶段”

因此，正处于滚轮电极下的焊接区和邻近它的两边金属材料，在同一时刻将分别处于不同阶段。

而对于焊缝上的任一焊点来说，从滚轮下通过的过程也是经历“预压—通电加压—冷却结晶”三个过程。

由于该过程是在动态下进行的，预压和冷却结晶阶段时的压力作用不够充分，就使缝焊接头质量一般比点焊时差，易出现裂纹、缩孔等缺陷。

3.4、对焊

•对焊，把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻焊方法。

•对焊包括电阻对焊及闪光对焊两种

对焊 缝焊

四、

电阻焊基本原理 焊接

热的产生及影响产

热的因素。 点焊时产生的热

量由下式决定：

Q=I 2RT

• 公式中：

Q-产生的热量（J ） I-焊接电流（A ）

R-电极间电阻（Ω） T-焊接时间（S ）

4.1电阻R 及影响R 的因素

• 公式中的电极间电阻包括工件本身电阻Rw 两工件间接触电阻Rc ，电阻与工件间接触电

阻Rew.

• R=2Rw+Rc+2Rew

• 当工件和电极已定时，工件的电阻取决于它的电阻率。由于，电阻率是被焊材料的重要性

能。电阻率高的金属其导热性差（如不锈钢），电阻率低的金属其导热性好（如铝合金）。因此，点

焊不锈钢时产热快而散热慢，点焊铝合金时产热慢而散热快，点焊时，前者可以用较小电流（几千

安培），后者就必须用很大电流（几万安培）。

• 电阻率不仅取决于金属种类，还与金属的热处理状态和加工方式有关。

• 通常金属中含合金元素越多，电阻率就越高。

• 淬火状态又比退火状态的高：例如退火状态的LY12铝合金电阻率为4.3μΩ.cm,淬火时效

则的则高达7.3μΩ.cm

• 各种金属的电阻率还与温度有关,随着温度的升高,电阻率增高,并且金属熔化时的电阻率

比熔化前高1-2倍

• 随着温度升高，除电阻率增高使工件增高外，同时金属的压溃强度降低，使工件与工件、

工件与电极间的接触面增大，因而引起工件电阻减小，

• 点焊低碳钢时，在两种矛盾的因素影响下，加热开始时工件电阻逐渐增高，熔核形成时又

逐渐降低，这一现象，给当前已开始应用于生产的动态电阻监控提供了依据。

• 电极压力变化将改变工件与工件、工件与电极间的接触面，从而也将影响电流线的分布，

随着电极压力的增大，电流线的分布将较分散，因而工件电阻将减小。

• 熔核开始形成时，由于熔化区的电阻增大，将迫使更大部分电流从其周围的压接区（塑性

环）流过，使该区再陆续熔化，熔核不断扩展，但熔核直径受电极端面直径的制约，一般不超过电

极端机直径的20%，熔核过分扩展，将使塑性环因失压而难以形成，而导致熔化金属的溅出（飞

溅）。

电阻公式中的接触电阻Rc 由两方面原因形成：

1、工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物层，使电流受到较大电阻碍，过厚的氧化物和脏物

层甚至会使电流不能导通。