电阻焊原理和焊接工艺09国际焊接工程师培训
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上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
五、电阻点焊设备
2、点焊电极 2）电极材料（硬度和软化温度）
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
五、电阻点焊设备
2、点焊电极 2）电极材料（导电率）
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六、金属的焊接性
1、材料可焊性及评定指标 可焊性是指用来相对衡量金属在一定焊接工艺条件下，实现优 质接头难易程度的尺度。 评定材料点焊可焊性的指标通常有： 1）材料的导电性和导热性 导电、导热性好的材料 ，其可焊性较差 2）材料的高温和常温强度 此强度越大，可焊性越差，易产生飞溅 3）材料的线胀系数 线胀系数越大，点焊是易产生裂纹等缺陷，焊 后翘曲变形大。 4）材料的热敏感性 热敏感性越强的材料，焊接易出现淬硬组织或 裂纹等缺陷。 5）材料的熔点以及电极材料形成合金的倾向 熔点越高，点焊时电 极易变形和磨损，可焊性差。有些表面镀有低熔点且易与电极 形成合金的镀层材料，焊接时易使电极沾污，可焊性差。
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四、电阻点焊工艺
1、点焊分类
双 面 点 焊
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
四、电阻点焊工艺
1、点焊分类
单 面 点 焊
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
四、电阻点焊工艺
2、点焊流程
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
四、电阻点焊工艺
点 焊 流 程 － 举 例
2、点焊电极 2）电极材料 第一类：导电最好、强度最差，适用于要求电流 密度高但高温强度差的焊件例如铝合金； 第二类：导电适中、强度亦适中适用于大多数 件，汽车行业均采用此类铜合金，有Cr—Cu及Cr— Zr—Cu等； 第三类：导电较差，但强度（主要是高温强度） 最好，适用于焊接强度及硬度较高的不锈钢、高稳 合金等。
谢谢各位，请提宝贵意见！
联系方式：上海交通大学材料科学与工程学院 Tel:34203089 Email:wang-ellen@sjtu.edu.cn
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三、电阻点焊原理
2、点焊加热原理及特点 电阻点焊的热源是电阻热。电阻点焊时，当 焊接电流通过两电极间的金属区——焊接区 时，由于焊接区具有电阻，根据焦耳定律： Q=I2Rt，会在焊件内部形成热源——内部热 源。 特点：a) 加热迅速、集中； b) 为获得合理的温度分布，焊接区的散 热非常重要； c) 加热过程与被焊金属材料的热物理性 质关系密切；
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三、电阻点焊原理
3、焊接区电阻及变化规律 点焊时焊接区存在三个种 类的电阻见右图： （a）焊件本身电阻Rw （b）焊件间的接触电阻Rc （c）焊件与电极间的接 触电阻Rew
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RW K
1 2
S
1）焊件本身电阻
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十 、 电 阻 焊 的 检 验 和 质 量 控 制
1、电阻焊接头破坏性检验
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
十、电阻焊的检验和质量控制
2、非破坏性检验及微观检验
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
十、电阻焊的检验和质量控制
3、电阻点焊实时监控
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七、电阻缝焊
2、缝焊设备及分类
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八、凸焊
1、凸焊原理及分类
凸焊分为：单点凸焊、 多点凸焊、环焊、T型 焊、滚凸焊、线材交叉 焊
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八、凸焊
1、凸焊原理及分类
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
八、凸焊
2、凸焊工艺
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四、电阻点焊工艺
5、电阻点焊的几个影响因素 1）分流及影响因素
点距越小， 板材越厚， 材料导电性 越好，分流 越严重。
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四、电阻点焊工艺
焊接顺序对分流的影响
焊件表面状态对分流的影响
表面处理不良时，油污和氧化膜使接触电阻增大，导致焊接区总电 阻增大，分路电阻相对减小，使分流增大。
电流通过焊件而产生的电阻热与焊件本身电阻有关，该 电阻按下式计算：
其中ρ—焊件电阻系数 δ1、δ2—两焊件厚度 S—对应于电极接触面积 K—考虑电流在板中扩散的系统<1，K仅与电极与焊件 的几何形状有关。 由于ρ一般随温度升高而增大，故加热时间越长，电阻 越大，产热多，对形成焊点的贡献越大。
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七、电阻缝焊
1、缝焊原理及分类
按滚盘滚动及馈电方式分： 1）连续缝焊
滚盘连续转动，电流不断通过
2）断续缝焊
滚盘连续转动，电流断续通过
3）步进缝焊
滚盘断续转动，电流在转盘停 顿时通过
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七、电阻缝焊
1、缝焊原理及分类 按接头形式分：
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焊接区总电阻的分配（举例）
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点焊过程中焊接区电阻的变化规律
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三、电阻点焊原理
4、点焊时的热量分配
Q1－加热焊接区母材 金属形成熔核的热量; Q2－通过电极热传导 损失的热量。 Q3－通过焊接区周围 金属热传导损失的热量
2）接触电阻 Rc＋ 2Rew 接触电阻是一种附加电阻，通常是指 在点焊电极压力下所测定的接触面（焊件 －焊件接触面、焊件－电极接触面）处的 电阻值。 影响接触电阻的主要因素： 表面状态 电极压力 加热温度：钢600℃，铝350℃时的接触 电阻接近为零 。
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点焊过程中接触电阻的变化
三、电阻点焊原理
1、点焊的定义及本质
定义： 焊件装配成塔接接头，并紧压 在两电极之间，利用电阻热把焊接区 局部金属加热到焊接温度，在压力下 形成焊点的电阻焊方法称点焊。
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三、电阻点焊原理
1、点焊的定义及本质
本质：点焊焊点的剖面如 右图，它是通过热与力的 综合作用在两板之间形成 的永久性连接。 两要素： 内部热源 施加压力
特点
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二、电阻焊的特点及工业应用
各种薄板构件
各种形状相同截面对接 或环状零件
各种冲压件、挤压件之间 或对薄板
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各种薄板构件的生产
电阻点焊在汽车白车身焊装中占据主导地位
一辆轿车的白车身上焊点数：3000~500wenku.baidu.com个
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四、电阻点焊工艺
3、电阻点焊典型控制参数
碳钢电阻点焊参数（t为板厚）
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四、电阻点焊工艺
几种材料的点焊工艺参数
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四、电阻点焊工艺
4、点焊工艺参数对接头质量的影响 1）焊接电流
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电阻焊原理
工艺及设备
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一、电阻焊分类及简介
点焊
工件搭接 柱状电极 熔核连接 通常板厚 ≤4mm
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一、电阻焊分类及简介
凸焊
工件搭接 工件有凸点 平板电极 熔核连接 一次可焊多点
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一、电阻焊分类及简介
缝焊
工件搭接 盘状滚动电极 排点状焊缝 （连续或断续） 通常板厚 ≤3mm
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
一、电阻焊分类及简介
电阻对焊
对接接头 通常焊接直径 ≤20mm 对接端面平整 钳口式电极 焊后接头处变粗
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一、电阻焊分类及简介
闪光对焊
对接接头 大截面工件 钳口式电极 焊后接头处有 毛刺
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四、电阻点焊工艺
2）感应电阻对焊接电 流的影响 由于窗口内的工件 存在感应电阻，感应 电阻越大，焊点的焊 接电流越小，故焊点6 的焊接电流必焊点1的 电流小。
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四、电阻点焊工艺
3）不同厚度和不同材料 的点焊 由于工件厚度和材料 不同，会产生熔核偏移现 象，克服的方法是： a)采用硬规范； b)不同直径或材质电极； c)附加导热性差的工艺垫 片； d)采用凸焊方法。
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五、电阻点焊设备
1、点焊机的构成
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五、电阻点焊设备
2、点焊电极 1）电极结构
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五、电阻点焊设备
2、点焊电极 1）电极结构（电极端面形状）
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五、电阻点焊设备
四、电阻点焊工艺
2）电极压力的影响
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四、电阻点焊工艺
3）焊接时间的影响
强规范（硬规范）： 大电流，短时间 弱规范（软规范）： 小电流，长时间
取决于工件材料的 性能、厚度及所用焊 机的功率。但有上、 下限。
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四、电阻点焊工艺
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
四、电阻点焊工艺
电极与工件非焊接区接触 焊件装配不良或装配过紧 单面点焊
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四、电阻点焊工艺
分流的不良影响 1）焊点强度降低； 2）单面点焊产生局部接触表 面过热和飞溅 消除和减少分流的措施 1）选择合理的焊点距； 2）严格清理被焊工件表面； 3）注意结构设计的合理性； 4）对敞开性焊件。采用专用 电极和电极握杆； 5）连续点焊时，可适当提高 焊接电流； 6）单面多点焊时，采用调幅 焊接电流波形。
八、凸焊
2、凸焊工艺
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九、闪光对焊
1、闪光对焊循环
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
九、闪光对焊
2、闪光对焊过程示意
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
九、闪光对焊
3、闪光对焊工艺参数 1）伸出长度（夹持长度） 2）附加长度（预热、闪光、顶端留量） 3）顶锻力5－500N/mm2 4）预热电流2.5-10A/mm2 5）闪光电流1.8-7A/mm2 6）二次空载电压<15V 7）预热速度～2mm/s 8）闪光速度0.5－2mm/s 9）顶锻速度25－200mm/s
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六、金属的焊接性
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
六、金属的焊接性
2、典型材料的焊接
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六、金属的焊接性
2、典型材料的焊接
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六、金属的焊接性
2、典型材料的焊接
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4）电极端面形状及尺寸的影响
电极工作端面分圆柱形、圆锥形、球面形三种，以圆锥形、 球面形最广泛，主要是可以加强冷却降低电极温度。虽然 球面形电极寿命长、散热快、焊点外观好、但制造，尤其 是修复比较困难，故一般使用圆锥形电极居多。 工作面的选定与压力大小有关。压力大 、工作面需大些， 以免电极端面压坏，所以随板厚的加大，工作面直径亦需 增加，工作面是不断磨损而增大的，所以在焊接生产中要 定时修复，否则因电流密度下降而导致熔透下降甚至无熔 核。采用随焊点数增加而电流自动提升的方法可以延长两 次修复之间的时间。
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二、电阻焊的特点及工业应用
热量集中、加热时间短、焊接变形小； 冶金过程简单； 能适应多类同种及异种金属的焊接； 工艺过程简单，易于实现机械化及自动化； 焊接生产率高，成本低； 劳动环境较好，污染小。 设备一次投资费用大，设备复杂，对维修人员技 术要求较高； 电网容量大，且多为单相，易造成电网不平衡； 缺少简便、实用的无损检测手段。
五、电阻点焊设备
2、点焊电极 2）电极材料（硬度和软化温度）
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五、电阻点焊设备
2、点焊电极 2）电极材料（导电率）
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六、金属的焊接性
1、材料可焊性及评定指标 可焊性是指用来相对衡量金属在一定焊接工艺条件下，实现优 质接头难易程度的尺度。 评定材料点焊可焊性的指标通常有： 1）材料的导电性和导热性 导电、导热性好的材料 ，其可焊性较差 2）材料的高温和常温强度 此强度越大，可焊性越差，易产生飞溅 3）材料的线胀系数 线胀系数越大，点焊是易产生裂纹等缺陷，焊 后翘曲变形大。 4）材料的热敏感性 热敏感性越强的材料，焊接易出现淬硬组织或 裂纹等缺陷。 5）材料的熔点以及电极材料形成合金的倾向 熔点越高，点焊时电 极易变形和磨损，可焊性差。有些表面镀有低熔点且易与电极 形成合金的镀层材料，焊接时易使电极沾污，可焊性差。
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四、电阻点焊工艺
1、点焊分类
双 面 点 焊
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
四、电阻点焊工艺
1、点焊分类
单 面 点 焊
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
四、电阻点焊工艺
2、点焊流程
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四、电阻点焊工艺
点 焊 流 程 － 举 例
2、点焊电极 2）电极材料 第一类：导电最好、强度最差，适用于要求电流 密度高但高温强度差的焊件例如铝合金； 第二类：导电适中、强度亦适中适用于大多数 件，汽车行业均采用此类铜合金，有Cr—Cu及Cr— Zr—Cu等； 第三类：导电较差，但强度（主要是高温强度） 最好，适用于焊接强度及硬度较高的不锈钢、高稳 合金等。
谢谢各位，请提宝贵意见！
联系方式：上海交通大学材料科学与工程学院 Tel:34203089 Email:wang-ellen@sjtu.edu.cn
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三、电阻点焊原理
2、点焊加热原理及特点 电阻点焊的热源是电阻热。电阻点焊时，当 焊接电流通过两电极间的金属区——焊接区 时，由于焊接区具有电阻，根据焦耳定律： Q=I2Rt，会在焊件内部形成热源——内部热 源。 特点：a) 加热迅速、集中； b) 为获得合理的温度分布，焊接区的散 热非常重要； c) 加热过程与被焊金属材料的热物理性 质关系密切；
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三、电阻点焊原理
3、焊接区电阻及变化规律 点焊时焊接区存在三个种 类的电阻见右图： （a）焊件本身电阻Rw （b）焊件间的接触电阻Rc （c）焊件与电极间的接 触电阻Rew
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RW K
1 2
S
1）焊件本身电阻
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十 、 电 阻 焊 的 检 验 和 质 量 控 制
1、电阻焊接头破坏性检验
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十、电阻焊的检验和质量控制
2、非破坏性检验及微观检验
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十、电阻焊的检验和质量控制
3、电阻点焊实时监控
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七、电阻缝焊
2、缝焊设备及分类
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
八、凸焊
1、凸焊原理及分类
凸焊分为：单点凸焊、 多点凸焊、环焊、T型 焊、滚凸焊、线材交叉 焊
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八、凸焊
1、凸焊原理及分类
上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
八、凸焊
2、凸焊工艺
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四、电阻点焊工艺
5、电阻点焊的几个影响因素 1）分流及影响因素
点距越小， 板材越厚， 材料导电性 越好，分流 越严重。
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四、电阻点焊工艺
焊接顺序对分流的影响
焊件表面状态对分流的影响
表面处理不良时，油污和氧化膜使接触电阻增大，导致焊接区总电 阻增大，分路电阻相对减小，使分流增大。
电流通过焊件而产生的电阻热与焊件本身电阻有关，该 电阻按下式计算：
其中ρ—焊件电阻系数 δ1、δ2—两焊件厚度 S—对应于电极接触面积 K—考虑电流在板中扩散的系统<1，K仅与电极与焊件 的几何形状有关。 由于ρ一般随温度升高而增大，故加热时间越长，电阻 越大，产热多，对形成焊点的贡献越大。
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七、电阻缝焊
1、缝焊原理及分类
按滚盘滚动及馈电方式分： 1）连续缝焊
滚盘连续转动，电流不断通过
2）断续缝焊
滚盘连续转动，电流断续通过
3）步进缝焊
滚盘断续转动，电流在转盘停 顿时通过
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七、电阻缝焊
1、缝焊原理及分类 按接头形式分：
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焊接区总电阻的分配（举例）
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点焊过程中焊接区电阻的变化规律
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三、电阻点焊原理
4、点焊时的热量分配
Q1－加热焊接区母材 金属形成熔核的热量; Q2－通过电极热传导 损失的热量。 Q3－通过焊接区周围 金属热传导损失的热量
2）接触电阻 Rc＋ 2Rew 接触电阻是一种附加电阻，通常是指 在点焊电极压力下所测定的接触面（焊件 －焊件接触面、焊件－电极接触面）处的 电阻值。 影响接触电阻的主要因素： 表面状态 电极压力 加热温度：钢600℃，铝350℃时的接触 电阻接近为零 。
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点焊过程中接触电阻的变化
三、电阻点焊原理
1、点焊的定义及本质
定义： 焊件装配成塔接接头，并紧压 在两电极之间，利用电阻热把焊接区 局部金属加热到焊接温度，在压力下 形成焊点的电阻焊方法称点焊。
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三、电阻点焊原理
1、点焊的定义及本质
本质：点焊焊点的剖面如 右图，它是通过热与力的 综合作用在两板之间形成 的永久性连接。 两要素： 内部热源 施加压力
特点
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二、电阻焊的特点及工业应用
各种薄板构件
各种形状相同截面对接 或环状零件
各种冲压件、挤压件之间 或对薄板
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各种薄板构件的生产
电阻点焊在汽车白车身焊装中占据主导地位
一辆轿车的白车身上焊点数：3000~500wenku.baidu.com个
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四、电阻点焊工艺
3、电阻点焊典型控制参数
碳钢电阻点焊参数（t为板厚）
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四、电阻点焊工艺
几种材料的点焊工艺参数
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四、电阻点焊工艺
4、点焊工艺参数对接头质量的影响 1）焊接电流
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电阻焊原理
工艺及设备
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一、电阻焊分类及简介
点焊
工件搭接 柱状电极 熔核连接 通常板厚 ≤4mm
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一、电阻焊分类及简介
凸焊
工件搭接 工件有凸点 平板电极 熔核连接 一次可焊多点
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一、电阻焊分类及简介
缝焊
工件搭接 盘状滚动电极 排点状焊缝 （连续或断续） 通常板厚 ≤3mm
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一、电阻焊分类及简介
电阻对焊
对接接头 通常焊接直径 ≤20mm 对接端面平整 钳口式电极 焊后接头处变粗
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一、电阻焊分类及简介
闪光对焊
对接接头 大截面工件 钳口式电极 焊后接头处有 毛刺
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四、电阻点焊工艺
2）感应电阻对焊接电 流的影响 由于窗口内的工件 存在感应电阻，感应 电阻越大，焊点的焊 接电流越小，故焊点6 的焊接电流必焊点1的 电流小。
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四、电阻点焊工艺
3）不同厚度和不同材料 的点焊 由于工件厚度和材料 不同，会产生熔核偏移现 象，克服的方法是： a)采用硬规范； b)不同直径或材质电极； c)附加导热性差的工艺垫 片； d)采用凸焊方法。
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五、电阻点焊设备
1、点焊机的构成
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五、电阻点焊设备
2、点焊电极 1）电极结构
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五、电阻点焊设备
2、点焊电极 1）电极结构（电极端面形状）
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五、电阻点焊设备
四、电阻点焊工艺
2）电极压力的影响
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四、电阻点焊工艺
3）焊接时间的影响
强规范（硬规范）： 大电流，短时间 弱规范（软规范）： 小电流，长时间
取决于工件材料的 性能、厚度及所用焊 机的功率。但有上、 下限。
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四、电阻点焊工艺
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四、电阻点焊工艺
电极与工件非焊接区接触 焊件装配不良或装配过紧 单面点焊
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四、电阻点焊工艺
分流的不良影响 1）焊点强度降低； 2）单面点焊产生局部接触表 面过热和飞溅 消除和减少分流的措施 1）选择合理的焊点距； 2）严格清理被焊工件表面； 3）注意结构设计的合理性； 4）对敞开性焊件。采用专用 电极和电极握杆； 5）连续点焊时，可适当提高 焊接电流； 6）单面多点焊时，采用调幅 焊接电流波形。
八、凸焊
2、凸焊工艺
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九、闪光对焊
1、闪光对焊循环
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九、闪光对焊
2、闪光对焊过程示意
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九、闪光对焊
3、闪光对焊工艺参数 1）伸出长度（夹持长度） 2）附加长度（预热、闪光、顶端留量） 3）顶锻力5－500N/mm2 4）预热电流2.5-10A/mm2 5）闪光电流1.8-7A/mm2 6）二次空载电压<15V 7）预热速度～2mm/s 8）闪光速度0.5－2mm/s 9）顶锻速度25－200mm/s
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六、金属的焊接性
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六、金属的焊接性
2、典型材料的焊接
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六、金属的焊接性
2、典型材料的焊接
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六、金属的焊接性
2、典型材料的焊接
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4）电极端面形状及尺寸的影响
电极工作端面分圆柱形、圆锥形、球面形三种，以圆锥形、 球面形最广泛，主要是可以加强冷却降低电极温度。虽然 球面形电极寿命长、散热快、焊点外观好、但制造，尤其 是修复比较困难，故一般使用圆锥形电极居多。 工作面的选定与压力大小有关。压力大 、工作面需大些， 以免电极端面压坏，所以随板厚的加大，工作面直径亦需 增加，工作面是不断磨损而增大的，所以在焊接生产中要 定时修复，否则因电流密度下降而导致熔透下降甚至无熔 核。采用随焊点数增加而电流自动提升的方法可以延长两 次修复之间的时间。
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二、电阻焊的特点及工业应用
热量集中、加热时间短、焊接变形小； 冶金过程简单； 能适应多类同种及异种金属的焊接； 工艺过程简单，易于实现机械化及自动化； 焊接生产率高，成本低； 劳动环境较好，污染小。 设备一次投资费用大，设备复杂，对维修人员技 术要求较高； 电网容量大，且多为单相，易造成电网不平衡； 缺少简便、实用的无损检测手段。