电阻焊接基础培训(by)
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2013年8月5日星期一 10
点焊时典型的各截面电流分布图
2013年8月5日星期一
11
3. 焊点的形成过程
2013-8-5
上海汽车集团股份有限公司乘用车公司
12
4.点焊的基本工艺尺寸要求
• • • • S-最小边距: 5 e-最小点距:18 d-焊核直径:5 焊透率（％）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
20%--90% • C-压痕深度
2013年8月5日星期一
21
4. 什么是中频直流系统
• 中频焊接控制器
– 把三相交流电源转换成1000Hz的单相电源,同 时可以进行焊接控制
• 中频次级整流变压器
– 把中频电源转换成我们需要的直流焊接电流, 通过工件,完成焊接
2013年8月5日星期一
22
逆变中频直流原理
• 就是把三相的电
源转换成中频的 单相电源,电压从 380V提高到 500V,频率从 50Hz提高到 1000Hz,再通过 变压器转换和整 流,变成需要的直 流电流；
2013年8月5日星期一 16
（2). 焊接电流和焊接时间
1. 焊接电源的种类
• • • • • 工频交流 工频次级整流 中频直流 电容放电脉冲电流 直流冲击脉冲电流
2013年8月5日星期一
17
2. 焊接电流和焊接时间的控制
• 工频交流:
通过调节变压器档
位（粗调）和调整
可控硅触发角 (调节 可控硅在半波中打 开的时间点，细调), 我们可以调整焊接
一.电阻焊基础
2013-8-5
1.
什么叫做电阻焊
• 通过电极对工件 施加压力后通电， 利用电流通过接 头的接触面和邻 近区域产生的电 阻热进行焊接的 方法称电阻焊。
2013年8月5日星期一 2
2. 电阻焊的基本方法
a).点焊 b).凸焊 c).缝焊（滚焊） d).电阻对焊 e).闪光对焊 f).缝对焊
36
•点焊时的几种时序：
2013年8月5日星期一
37
2013年8月5日星期一
38
2013年8月5日星期一
39
2.
预压
预压阶段: 部分减小接触电阻，造成稳定的导电通路。 预压阶段使工件间受到一定的压力，使焊接部分接触并减小 接触电阻，形成稳定的导电通路，为通电焊接做好准备。 没有压紧或压力不足下通电，可能不能通电或产生大的 飞溅，严重时可烧穿零件，也可能产生早期飞溅。产生的原 因可能是焊接时间顺序失控；电极磨损太多，接触不到；或 预压时间短，气动系统阻尼大、不灵活，气路不畅以及压缩 空气气源压力不足；焊机或焊钳的压力小。 压力太大，把零件压出一个凹坑，或使零件间的接触电 阻太小，需要更大的焊接电流。
休止阶段，焊接结束，电极抬起，工件移动，准 备下一个工作循环。在连续点焊时，这个时间 有要求。单点焊时，没有这个阶段。
2013年8月5日星期一 42
5. 焊接参数举例
1.焊接参数举例：焊接参数举例 1
2013年8月5日星期一
43
焊接参数举例 2
电阻点焊焊接参数设置指导书
普通冷轧低碳钢板 板厚毫 米 电极端 面直径 毫米 4.5 4.5-5.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.0-6.5 6.5-7.0 7.0-8.0 8.0-9.0 电极压 力 kgf 150-180 180-220 220-260 260-300 300-350 350-420 420-530 530-650 焊接时间 CY 6 ～ 8 8 ～ 10 10 ～ 12 12 ～ 14 14-16 16-10*2 10*2-9*3 9*3-8*4 焊接电流 千安培 6.6 ～ 8.0 7.5 ～ 9.0 8.5 ～ 10 9.0 ～ 11 10 ～ 11.5 11 ～ 12.5 维持 时间 CY 2 2 4 5 5 5 8 10 电极压力 kgf 180-210 210-250 >250-300 >300 >300-350 >350-420 >420-530 >500-630 热镀锌冷轧低碳钢板 焊接时间 CY 10 ～ 12 12 ～ 14 13-16 15-18 16-10*2 18-8*3 焊接电流 千安培 8 ～ 9 9 ～ 10 9.5 ～ 10.5 10 ～ 11.5 10.5 ～ 11.5 11 ～ 12 11.5 ～ 12.5 12 ～ 13.2 维持 时间 CY 2 2 4 5 5 5 10 10
2013年8月5日星期一
20
3. 各种焊接电源的优缺点
• 工频交源：价廉，易调节但电流有间隙，对感抗敏感，功率 因数低，三相严重不平衡。所需电源功率大。电流和时间调 节速度以20ms为单位。 • 工频次级整流：单相次级整流优点不明显，三相次级整流对 感抗影响小。三相平衡。调节同工频交流 • 中频直流：用脉宽来调焊接电流，电流调节速度焊接时间单 位从20ms，提高到1ms,提高了20倍。调节精度高，可以对 焊接电流进行调制，对电抗影响很小。是发展的方向。但目 前价格较贵。 • 电容放电脉冲电流：对电源功率要求最小，可以获得瞬时大 电流。但是电流不能闭环调节，受外界影响较大，质量较不 稳定。
2013-8-5
上海汽车集团股份有限公司乘用车公司
7
一辆现代汽车包含有 4000 多个电阻焊点
2013年8月5日星期一
8
2. 点焊的热源
电阻焊接的电阻热 Q= I2RT(焦耳) 热量的大小，与通电电流和电阻的大小、焊接时间 长短有关 钢铁的点焊处的电阻值范围在 60 到 150 微欧。 点焊钢铁的焊接电流范围是 7000-18000 安培。 焊接时间范围是 8 到 48 个周波 例如：一个焊点的热量： Q=0.24 I 2RT=0.24 × 10000 安 2 X 0.000100 欧 X 0.24 秒 (12 周波)=576 卡
2013年8月5日星期一
28
最新的技术- ―动态电阻自适应系统”
• ―RAFT‖是电阻自适应反馈技术的英文缩写 • 该技术是在中频技术上发展而来 • 以动态电阻为要素，电流和时间在一定范围内 自动调整。所以也称为“动态电阻自适应系统” • 评估焊点质量和设备的状态 • 以板厚作为设置对象
2013年8月5日星期一
2013年8月5日星期一 23
波形转换过程
2013年8月5日星期一
24
好处1:电流效率高
• 交流有过零转换, 其间会损失一定的
能量.而直流电源
持续加热,能快速 得到所需要的热量. 电流效率提高20% 左右.
2013年8月5日星期一
25
好处2:焊接核心大
• 直流焊接获得的核心比交流大和宽,特别适合于
2013-8-5
上海汽车集团股份有限公司乘用车公司
3
3. 电阻焊的优点
• 热量集中，加热时间 短，焊接变形小。 • 冶金过程简单。 • 生产率高，价廉。 • 零件匹配容差大，可 异种金属焊。 • 工艺简单、易自动化， 对焊工要求低。 • 劳动环境较好，污染 小。
2013年8月5日星期一 4
4. 电阻焊的缺点
44
2013年8月5日星期一
32
（4）. 冷却水的作用
• 冷却电极，保证熔核 的形成，并保护电极 • 冷却控制器内的可控 硅或IGBT管 • 冷却焊接变压器 • 冷却电缆
2013年8月5日星期一
33
电极的冷却情况
2013年8月5日星期一
34
(三). 点焊参数
2013年8月5日星期一
35
1. 点焊循环
2013年8月5日星期一
焊接设备相对复杂 所需的电容量大，对电网影响大。 到目前无简单快捷的无损检测方法
2013-8-5
上海汽车集团股份有限公司乘用车公司
5
二.点 焊
概述
2013-8-5
上海汽车集团股份有限公司乘用车公司
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（一）.电阻点焊概述 1.什么是电阻点焊
• • • • 加压局部结合 通电局部融化 冷却形成焊核 自发生成焊点
2013年8月5日星期一 13
（二）.点焊过程中的要素
• 电极压力：保证板材贴合并在贴合处有 较稳定的电阻 • 电流和时间：保证金属熔化所需电阻热 • 电极端面：保证金属在需要地方熔化并 可能达到所需的熔核直径 • 冷却水：带走板材表面和电极上的热量， 同时让熔化的金属冷却产生溶核
2013年8月5日星期一
过程中的有效电流
大小。
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焊接时间的控制
通过调整通电周波数, 我们控制焊接时间。 时间单位：周波数（CY,1CY=20ms)
2013年8月5日星期一
19
•中频直流: 通过调节1000Hz的中频电流 的脉冲宽度和时间来调节焊接电流和时间。 所以调节的速度可以是1ms. •电容放电脉冲电流:通过调节电容量和充 电电压来调节焊接电流和时间。调节较容 易，但不能闭环调控。
多层不等厚板焊接.
2013年8月5日星期一
26
好处3:焊接电流范围大
2013年8月5日星期一
27
好处4:其他
• 三相供电平衡，对网络的冲击小；
• 功率因素高，几乎达到100%；
• 焊接电流精确,控制速度提高了20倍；
• 节能，能节约20%的能量；
• 工作范围宽,20%-95%范围都能工作,比交流的50%85%的范围提高了1倍以上; • 可以忽略交流回路的感抗问题；
14
(1）. 电极压力
1.电极压力的作用
• 使被焊板材互相紧密贴合 • 在板材贴合处压溃一些接触点，使接触处 保持有相对较一致的接触电阻，形成良好 的导电通道。 • 使板材和电极端面接触良好，便于导电和 导热。
2013年8月5日星期一 15
2.压力的获得及和控制
• 靠机械弹簧获得。通过调节弹簧力来调节， 调节很麻烦。 • 用压缩空气通过气缸获得。调节压缩空气 的压力和气缸截面来调节。调节较麻烦， 加压有爆发性，有冲击力。 • 用伺服电机获得。通过调节伺服电机的电 流或电压来调节，调节和监控容易。加压 很平稳和快速。
2013年8月5日星期一 40
3. 焊接
*焊接通电阶段，在电阻热的作用下，塑性环及熔核形成。 通电时，由于接触电阻和体电阻的存在，产生电阻热，电阻热达到一定程度 时，形成塑性环及熔核。所以，通电电流的大小和长短以及电阻的大小，决 定 了塑性环及熔核的形成与否和大小。 *接触电阻，决定于预压力的大小以及零件表明的情况 ，当工件温度超过 600℃时，对低碳钢而言，接触电阻消失。 *体电阻， 1.与温度有关，一般，随温度的上升而加大； 2.与电极端面直径有关，电极端面直径大，体电阻小； 3.与零件的厚度也有关，厚度上升，体电阻上升； 4.电极端面直径与零件厚度之比有关， d 0/ δ 0 上升，体电阻下降。 *零件的材料决定了，在决定焊接参数和焊接时，应该注意以下几个方面： 1. 零件表明的清洁程度和外形; 2. 电流的种类，大小和通电时间的长短; 3. 电极形状和电极端面直径; 4. 焊接压力大小。
0.6-0.8 0.8-1.0 1.0-1.2 1.2-1.4 1.4-1.6 1.6-2.0 2.0-2.5 2.5-3.0
11.5 ～ 12.5
12 ～ 13.2
10*210*3
10*310*4
说明
1. 厚板和较薄板相焊，按较薄板选择。或以相对板厚计算： 0.8 薄板厚＋ 0.2 厚板厚。 2. 三层板焊接时，按相邻的相对板厚计算： 0.8 薄板厚＋ 0.2 厚板厚选择。 3. 焊钳的焊接压力不能低于上述压力。
2013年8月5日星期一 41
4.
维持和休止
维持阶段，熔核在此时间内在压力下冷凝结晶。
通电焊接结束后，一定要有一个维持阶段。也就是持压 紧零件的阶段。如果马上撤去压力，熔化的熔核还没 有凝固，容易产生飞溅、裂纹和缩孔。零件越厚，所 需时间越长。但是，太长的时间，将影响焊接速度。 对于低碳钢，在 1 毫米以下的材料，在 2CY 以上， 5CY 以下； 3 毫米以下，维持在 10CY 以下就可以了。
29
（3）. 电极端面直径
• 通过电极端面给 零件施加压力。 • 给被焊处传导焊 接电流。 • 保证金属在需要 的地方熔化。 • 保证达到所需的 熔核直径 熔核直径＝ 0.9-1.15倍电极 端面直径
2013年8月5日星期一 30
电极形状与电极压力
2013年8月5日星期一
31
2013年8月5日星期一
2013年8月5日星期一 9
电阻的大小
• R=2 Rew+Rw1+ Rw2+Rc • Rew：电极与零件表面接触电
阻
• Rw1， Rw2：零件体电阻 • Rc ：零件间接触电阻 • Rw 与零件的材质、厚度以及
电极直径有关 • Rc 接触电阻零件的表面质量 有关与零件的材质也有关 • Rew 与电极的材质和形状以 及零件的表明质量有关
点焊时典型的各截面电流分布图
2013年8月5日星期一
11
3. 焊点的形成过程
2013-8-5
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12
4.点焊的基本工艺尺寸要求
• • • • S-最小边距: 5 e-最小点距:18 d-焊核直径:5 焊透率（％）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
20%--90% • C-压痕深度
2013年8月5日星期一
21
4. 什么是中频直流系统
• 中频焊接控制器
– 把三相交流电源转换成1000Hz的单相电源,同 时可以进行焊接控制
• 中频次级整流变压器
– 把中频电源转换成我们需要的直流焊接电流, 通过工件,完成焊接
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22
逆变中频直流原理
• 就是把三相的电
源转换成中频的 单相电源,电压从 380V提高到 500V,频率从 50Hz提高到 1000Hz,再通过 变压器转换和整 流,变成需要的直 流电流；
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（2). 焊接电流和焊接时间
1. 焊接电源的种类
• • • • • 工频交流 工频次级整流 中频直流 电容放电脉冲电流 直流冲击脉冲电流
2013年8月5日星期一
17
2. 焊接电流和焊接时间的控制
• 工频交流:
通过调节变压器档
位（粗调）和调整
可控硅触发角 (调节 可控硅在半波中打 开的时间点，细调), 我们可以调整焊接
一.电阻焊基础
2013-8-5
1.
什么叫做电阻焊
• 通过电极对工件 施加压力后通电， 利用电流通过接 头的接触面和邻 近区域产生的电 阻热进行焊接的 方法称电阻焊。
2013年8月5日星期一 2
2. 电阻焊的基本方法
a).点焊 b).凸焊 c).缝焊（滚焊） d).电阻对焊 e).闪光对焊 f).缝对焊
36
•点焊时的几种时序：
2013年8月5日星期一
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2013年8月5日星期一
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2013年8月5日星期一
39
2.
预压
预压阶段: 部分减小接触电阻，造成稳定的导电通路。 预压阶段使工件间受到一定的压力，使焊接部分接触并减小 接触电阻，形成稳定的导电通路，为通电焊接做好准备。 没有压紧或压力不足下通电，可能不能通电或产生大的 飞溅，严重时可烧穿零件，也可能产生早期飞溅。产生的原 因可能是焊接时间顺序失控；电极磨损太多，接触不到；或 预压时间短，气动系统阻尼大、不灵活，气路不畅以及压缩 空气气源压力不足；焊机或焊钳的压力小。 压力太大，把零件压出一个凹坑，或使零件间的接触电 阻太小，需要更大的焊接电流。
休止阶段，焊接结束，电极抬起，工件移动，准 备下一个工作循环。在连续点焊时，这个时间 有要求。单点焊时，没有这个阶段。
2013年8月5日星期一 42
5. 焊接参数举例
1.焊接参数举例：焊接参数举例 1
2013年8月5日星期一
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焊接参数举例 2
电阻点焊焊接参数设置指导书
普通冷轧低碳钢板 板厚毫 米 电极端 面直径 毫米 4.5 4.5-5.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.0-6.5 6.5-7.0 7.0-8.0 8.0-9.0 电极压 力 kgf 150-180 180-220 220-260 260-300 300-350 350-420 420-530 530-650 焊接时间 CY 6 ～ 8 8 ～ 10 10 ～ 12 12 ～ 14 14-16 16-10*2 10*2-9*3 9*3-8*4 焊接电流 千安培 6.6 ～ 8.0 7.5 ～ 9.0 8.5 ～ 10 9.0 ～ 11 10 ～ 11.5 11 ～ 12.5 维持 时间 CY 2 2 4 5 5 5 8 10 电极压力 kgf 180-210 210-250 >250-300 >300 >300-350 >350-420 >420-530 >500-630 热镀锌冷轧低碳钢板 焊接时间 CY 10 ～ 12 12 ～ 14 13-16 15-18 16-10*2 18-8*3 焊接电流 千安培 8 ～ 9 9 ～ 10 9.5 ～ 10.5 10 ～ 11.5 10.5 ～ 11.5 11 ～ 12 11.5 ～ 12.5 12 ～ 13.2 维持 时间 CY 2 2 4 5 5 5 10 10
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3. 各种焊接电源的优缺点
• 工频交源：价廉，易调节但电流有间隙，对感抗敏感，功率 因数低，三相严重不平衡。所需电源功率大。电流和时间调 节速度以20ms为单位。 • 工频次级整流：单相次级整流优点不明显，三相次级整流对 感抗影响小。三相平衡。调节同工频交流 • 中频直流：用脉宽来调焊接电流，电流调节速度焊接时间单 位从20ms，提高到1ms,提高了20倍。调节精度高，可以对 焊接电流进行调制，对电抗影响很小。是发展的方向。但目 前价格较贵。 • 电容放电脉冲电流：对电源功率要求最小，可以获得瞬时大 电流。但是电流不能闭环调节，受外界影响较大，质量较不 稳定。
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一辆现代汽车包含有 4000 多个电阻焊点
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2. 点焊的热源
电阻焊接的电阻热 Q= I2RT(焦耳) 热量的大小，与通电电流和电阻的大小、焊接时间 长短有关 钢铁的点焊处的电阻值范围在 60 到 150 微欧。 点焊钢铁的焊接电流范围是 7000-18000 安培。 焊接时间范围是 8 到 48 个周波 例如：一个焊点的热量： Q=0.24 I 2RT=0.24 × 10000 安 2 X 0.000100 欧 X 0.24 秒 (12 周波)=576 卡
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最新的技术- ―动态电阻自适应系统”
• ―RAFT‖是电阻自适应反馈技术的英文缩写 • 该技术是在中频技术上发展而来 • 以动态电阻为要素，电流和时间在一定范围内 自动调整。所以也称为“动态电阻自适应系统” • 评估焊点质量和设备的状态 • 以板厚作为设置对象
2013年8月5日星期一
2013年8月5日星期一 23
波形转换过程
2013年8月5日星期一
24
好处1:电流效率高
• 交流有过零转换, 其间会损失一定的
能量.而直流电源
持续加热,能快速 得到所需要的热量. 电流效率提高20% 左右.
2013年8月5日星期一
25
好处2:焊接核心大
• 直流焊接获得的核心比交流大和宽,特别适合于
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3. 电阻焊的优点
• 热量集中，加热时间 短，焊接变形小。 • 冶金过程简单。 • 生产率高，价廉。 • 零件匹配容差大，可 异种金属焊。 • 工艺简单、易自动化， 对焊工要求低。 • 劳动环境较好，污染 小。
2013年8月5日星期一 4
4. 电阻焊的缺点
44
2013年8月5日星期一
32
（4）. 冷却水的作用
• 冷却电极，保证熔核 的形成，并保护电极 • 冷却控制器内的可控 硅或IGBT管 • 冷却焊接变压器 • 冷却电缆
2013年8月5日星期一
33
电极的冷却情况
2013年8月5日星期一
34
(三). 点焊参数
2013年8月5日星期一
35
1. 点焊循环
2013年8月5日星期一
焊接设备相对复杂 所需的电容量大，对电网影响大。 到目前无简单快捷的无损检测方法
2013-8-5
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5
二.点 焊
概述
2013-8-5
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6
（一）.电阻点焊概述 1.什么是电阻点焊
• • • • 加压局部结合 通电局部融化 冷却形成焊核 自发生成焊点
2013年8月5日星期一 13
（二）.点焊过程中的要素
• 电极压力：保证板材贴合并在贴合处有 较稳定的电阻 • 电流和时间：保证金属熔化所需电阻热 • 电极端面：保证金属在需要地方熔化并 可能达到所需的熔核直径 • 冷却水：带走板材表面和电极上的热量， 同时让熔化的金属冷却产生溶核
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过程中的有效电流
大小。
2013年8月5日星期一 18
焊接时间的控制
通过调整通电周波数, 我们控制焊接时间。 时间单位：周波数（CY,1CY=20ms)
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19
•中频直流: 通过调节1000Hz的中频电流 的脉冲宽度和时间来调节焊接电流和时间。 所以调节的速度可以是1ms. •电容放电脉冲电流:通过调节电容量和充 电电压来调节焊接电流和时间。调节较容 易，但不能闭环调控。
多层不等厚板焊接.
2013年8月5日星期一
26
好处3:焊接电流范围大
2013年8月5日星期一
27
好处4:其他
• 三相供电平衡，对网络的冲击小；
• 功率因素高，几乎达到100%；
• 焊接电流精确,控制速度提高了20倍；
• 节能，能节约20%的能量；
• 工作范围宽,20%-95%范围都能工作,比交流的50%85%的范围提高了1倍以上; • 可以忽略交流回路的感抗问题；
14
(1）. 电极压力
1.电极压力的作用
• 使被焊板材互相紧密贴合 • 在板材贴合处压溃一些接触点，使接触处 保持有相对较一致的接触电阻，形成良好 的导电通道。 • 使板材和电极端面接触良好，便于导电和 导热。
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2.压力的获得及和控制
• 靠机械弹簧获得。通过调节弹簧力来调节， 调节很麻烦。 • 用压缩空气通过气缸获得。调节压缩空气 的压力和气缸截面来调节。调节较麻烦， 加压有爆发性，有冲击力。 • 用伺服电机获得。通过调节伺服电机的电 流或电压来调节，调节和监控容易。加压 很平稳和快速。
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3. 焊接
*焊接通电阶段，在电阻热的作用下，塑性环及熔核形成。 通电时，由于接触电阻和体电阻的存在，产生电阻热，电阻热达到一定程度 时，形成塑性环及熔核。所以，通电电流的大小和长短以及电阻的大小，决 定 了塑性环及熔核的形成与否和大小。 *接触电阻，决定于预压力的大小以及零件表明的情况 ，当工件温度超过 600℃时，对低碳钢而言，接触电阻消失。 *体电阻， 1.与温度有关，一般，随温度的上升而加大； 2.与电极端面直径有关，电极端面直径大，体电阻小； 3.与零件的厚度也有关，厚度上升，体电阻上升； 4.电极端面直径与零件厚度之比有关， d 0/ δ 0 上升，体电阻下降。 *零件的材料决定了，在决定焊接参数和焊接时，应该注意以下几个方面： 1. 零件表明的清洁程度和外形; 2. 电流的种类，大小和通电时间的长短; 3. 电极形状和电极端面直径; 4. 焊接压力大小。
0.6-0.8 0.8-1.0 1.0-1.2 1.2-1.4 1.4-1.6 1.6-2.0 2.0-2.5 2.5-3.0
11.5 ～ 12.5
12 ～ 13.2
10*210*3
10*310*4
说明
1. 厚板和较薄板相焊，按较薄板选择。或以相对板厚计算： 0.8 薄板厚＋ 0.2 厚板厚。 2. 三层板焊接时，按相邻的相对板厚计算： 0.8 薄板厚＋ 0.2 厚板厚选择。 3. 焊钳的焊接压力不能低于上述压力。
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4.
维持和休止
维持阶段，熔核在此时间内在压力下冷凝结晶。
通电焊接结束后，一定要有一个维持阶段。也就是持压 紧零件的阶段。如果马上撤去压力，熔化的熔核还没 有凝固，容易产生飞溅、裂纹和缩孔。零件越厚，所 需时间越长。但是，太长的时间，将影响焊接速度。 对于低碳钢，在 1 毫米以下的材料，在 2CY 以上， 5CY 以下； 3 毫米以下，维持在 10CY 以下就可以了。
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（3）. 电极端面直径
• 通过电极端面给 零件施加压力。 • 给被焊处传导焊 接电流。 • 保证金属在需要 的地方熔化。 • 保证达到所需的 熔核直径 熔核直径＝ 0.9-1.15倍电极 端面直径
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电极形状与电极压力
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电阻的大小
• R=2 Rew+Rw1+ Rw2+Rc • Rew：电极与零件表面接触电
阻
• Rw1， Rw2：零件体电阻 • Rc ：零件间接触电阻 • Rw 与零件的材质、厚度以及
电极直径有关 • Rc 接触电阻零件的表面质量 有关与零件的材质也有关 • Rew 与电极的材质和形状以 及零件的表明质量有关