电阻焊80947.docx

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电阻焊80947

一、电阻焊

1、定义：

电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。

电阻焊方法共有4种：

点焊、缝焊、凸焊、对焊。

点焊：

点焊时工件只在有限的接触面上，即所谓“点”上被焊接起来，并形成扁球形熔核；点焊又可分为单点焊和多点焊。

多点焊时，使用两对以上的电极，在同一工序内形成多个熔核。

缝焊类似点焊，缝焊时，工件在两个旋转的滚轮电极间通过后，形成一条焊点前后搭接的连续焊缝

凸焊是点焊的一种变形，在一个工件上有预制的凸点，凸焊时一次可在接头处形成一个或多个熔核

对焊时两工件端面相接触，经过电阻加热和加压沿整个接触面被焊接起来

2、电阻焊优点

2.1、熔核形成时始终被塑性材料环包围，融化金属与空气隔绝，冶金过程简单

2.2、加热时间短、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

2.3、不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氩等焊接材料，焊接成本低

2.4、操作简单，易于实现机械化和自动化，改善劳动条件

2.5、生产率高，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

3、电阻焊的基本原理

3.1、焊接热的产生及影响产热的因素

Q=I2RT点焊时产生的热量由上式决定，Q——产生的热量（J）；I——焊接电流（A）；R——电极间的电阻（Ω）；T——焊接时间（S）

，工件的电阻取决于它的电阻率，因此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，电阻率低的金属导热性好，（如点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热容易散热难，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。

电阻率不仅取决与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越高；淬火状态的又比退火状态的高，随着温度升高电阻率增高金属融化时的电阻率比融化前高1-2倍。

，引起电流变化的主要因数是电网电压波动和交流焊机二次回路阻抗变化，随着电流的增大，熔核尺寸和接头的抗剪强度将增大

，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互补，如为了获得一定强度的焊点可以采用大电流和短时间，也可以采用小电流和长时间，但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间仍有一个上、下限值，超过此限将无法形成合格的熔核。

，此时焊接电流虽略有增大但不能满足因总电阻减小而引起的产热的减少，因此焊点强度总随着电极电压的增加而降低。

在操作过程中通常采用在增大电极电压的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，保证焊点强度的稳定性。

电极电压过小，将引起喷溅也会使焊点强度降低

，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响，随着电极端头的变形和磨损接触面积将增大，焊点强度将降低

，过厚的氧化层甚至会使电流不能通过，局部上午导通由于电流密度过大，则会产生喷溅和表面烧损，氧化层的不均匀性还会影响各个焊点加热的不一至，引起焊接质量的波动，彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件

3.2、热平衡、散热及温度分布

点焊时产生的热量只有较小部分用于形成熔核，较大部分将因向临近物质的传导和辐射而损失掉，其热平衡公式：

Q=Q1+Q2Q1——形成熔核的热量；Q2——损失的热量

有效热量Q1取决于金属的物理性质及熔化金属量与焊接条件无关Q1=（10%-30%Q）电阻率低、导电性好的金属取低限，反之则取高值

损失热量Q2主要电极传导的热量（30%-50%）Q和通过工件的热量（20%）Q，辐射到大气中的热量只占5%可以忽略不记

通过电极传导的热量是主要的散热损失，它与电极材料、形状、冷却条件以及所采用的焊接条件有关，由于损失的热量随焊接时间的延长和金属温度的升高而增加，因此当焊接电流不足时只延长焊接时间会使某一时刻达到热量产生和散失相平衡，继续延长焊接时间将无助于焊核的增大。

在不同厚度工件的点焊中，还可以通过控制电极散热（改变电极的材料和接触面积，采用附加垫片）以改善熔核的偏移、增加薄件一侧的焊透率。

3.3焊接循环

，其作用是使焊件表面接触处有良好的接触，为焊接电流顺利通过做好必要的准备，确保在通电之前电极压紧工件，使工件间有适当的压力

，焊接电流断开后，电极压力继续保持的时间内，熔核凝固并冷却至具有足够强度，压力的大小应能足以克服焊件的刚度，使焊件的变形能抵消熔核液体金属的冷凝收缩

，准备在下一个待焊点压紧工件的时间，休止时间只适用于焊接循环重复进行的场合

通电焊接必须在电极压力达到满值后进行，否则可能因压力过低而喷溅，或因压力不一致影响加热造成焊点强度的波动，电极提起必须在电流全部切断之后，否则电极工件间将引起火花甚至烧穿工件。

为了改善接头的性能，有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环①加大预压力以消除厚工件间的间隙，使之紧密贴合；②用预热脉冲提高金属的塑性，使工件易于紧密贴合、防止喷溅；凸焊时这样做可使多个凸点在通电焊接前与平板均匀接触以保证各点加热的一致；③加大锻压力以压实熔核，防止产生裂纹和缩孔；④用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织提高接头的力学性能，或在不加大锻压力的条件下防止裂纹和缩孔

3.4、金属电阻焊时的焊接性

，需使用大的电极压力，有时还需在断点后施加大的锻压力，故焊接性较差

，对焊接工艺参数的波动非常敏感，要求使用能使用精确控制工艺参数的焊机，并要求电极的随动性好，因此焊接性差

，与易熔杂质易于形成低熔点共晶物的合金易产生裂纹，经冷作硬化的金属易产生软化区，为防止这些缺陷必须采取相应的工艺措施，因此凡对热循环敏感性大的金属其焊接性差

此外，熔点高、线膨胀系数大、易形成致密的氧化膜的金属其焊接性一般也较差

二、点焊

2.1、点焊电极和电极夹头

点焊电极是保证点焊质量的重要零件，它的主要功能有：

①向工件传导电流；②向工件传导压力；③迅速导散焊接区的热量

电极结构：

点焊电极由4部分组成分别为端部、主体、尾部和冷却水孔

电极夹头：

电极夹头用夹持电极、导电和传递压力，故应有良好的力学性能和导电性

2.2、点焊方法

点焊通常分为双面点焊和单面点焊

双面点焊时电极由工件的两侧向焊接处馈电；单面点焊时电极由工件的同一侧向焊接处馈电

2.3、点焊工艺参数选择

通常是根据工件的材料和厚度参考该种材料的焊接条件表选取，首先确定电极的端面的形状和尺寸，其次初步选定电极电压和焊接时间然后调节焊接电流，以不同的电流焊接式样经检验直径符合要求后再在适当的范围内调节电极压力、焊接时间和电流进行式样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止；通常的检验式样的方法是撕开法，优质焊点的标志是：

在撕开式样的一片上有圆孔另一片上有凸台，厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可以通过剪切的断口判断熔核的直径，必要时还需进行低倍测量、拉伸实验和X射线检验，以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹-

2.4不等厚度和不同材料的点焊

当进行不等厚度和不同材料的点焊时，熔核将不对称于其交界面而是向厚件或导电、导热性差的一边偏移，偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊透率减小，焊点强度降低。

熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的，厚度不等时厚件一边电阻大、交接面离电极远，故产热多而散热少导致熔核偏向厚件；材料不同时，导电、导热性差的材料产热易而散热难，故熔核也偏向这种材料。

调整熔核偏移的原则是增加薄件或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热，常用的方法有：

①采用不同接触表面直径或球面半径的电极，在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径或较小球面半径，以增加着这一侧的电流密度，并减小电极散热的影响；②采用不同的电极材料薄件或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金以减少这一侧的热损失；③采用工艺垫片在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片（厚度为0.2-0.3mm）以减少这一侧的散热；④采用强条件，因通电时间短，使工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降低，有利于克服核心偏依，此方法在极薄件与厚件点焊时有明显效果

2.5焊点接头设计

点焊通常采用搭接接头和折边接头，接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。

在设计接头结构时必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便的抵达构件的焊接部位，同时还应考虑如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度。

边距的最小值取决于被焊金属的种类、厚度和焊接条件，对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时取最小值

搭接量是边具的两倍

点距相临两点的中心距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率、表面清洁度，以及熔核的直径有关点距的最小值主要是考虑分流影响，采用强条件和大的电极压力时点距可以适当减小，如果受工件尺寸限制点距无法拉开，而又无上述控制手段时为保证熔核尺寸一致就必须以适当的电流先焊各工件的第一点，后调大电流再焊其相邻点

装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的焊接压力降低，间隙的不均匀性又将使焊接压力波动从而引起各焊点强度的差异，过大的间隙还会引起严重喷溅，许多的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度厚度越大许用间隙越小通常为0.1-2mm，环形工件的过大间隙可以用滚压的方法予以消除

单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积，为了保证接头强度除熔核直径外焊透率和压痕深度也应符合要求

三、电阻焊设备

3.1定义：

电阻焊设备是指采用电阻加热原理进行焊接操作的一种设备，包括点焊机、凸焊机、缝焊机和对焊机，还需与这些焊机配套的控制箱，一般电阻焊设备由3个主要部分组成：

①以阻焊变压器为主，包括电极及二次回路组成的焊接回路；②由机架和有关夹持工件及施加焊接压力的传动机构组成的机械装置；③能按要求接通电源并可控制焊接程序中各段时间及调节焊接电流的控制电路

3.2工作原理：

利用电流通过焊件焊接区的电阻产生热量，同时对焊接处施加压力实现电阻焊

焊接回路：

电阻焊机的焊接回路主要由电阻焊变压器次级线圈次级硬、软连接件，电极臂，电极握杆和电极组成。

电阻焊机是通过焊件焊接区的电阻产生的热量进行焊接，而焊接区的电阻是微欧级的，所以点焊电流通常很大，由于电流大，二次回路的接触电阻以及次级回路所包容的面积产生的感抗，通电时均造成能量的大量损耗和电网功率因数的降低，工频电阻焊机的功率因数，主要取决于次级回路的抗感，回路抗感几乎和包容面积成正比。

3.3控制原理：

将反向并联的两晶闸管与焊接变压器的初级绕组串联后接于电网，利用触发控制装置使两晶闸管分别在交流电的正负半周接通电源，改变晶闸管的控制角，便可实现对焊接变压器的次级输出电流的调节

3.4控制装置

电阻焊机控制装置的主要功能：

①提供信号控制焊机动作；②接通和切断焊接电流；③控制焊接电流值

控制装置一般包括程序转换定时器、热量控制器、触发器和断续器

程序转换定时器用于控制一个完整的电阻焊程序中每段程序的延时，也可用它来控制焊机的其他机器动作，如转动和分度转动

热量控制器：

热量调节：

焊接时的热量调节即焊接电流的调节可通过改变阻焊变压器一次匝数进行有效调节，热量的精细调节必须依靠电子热量控制线路，它是利用控制电子断续器中晶闸管的触发角度进行无级调节。

触发角度的精确控制十分重要，而且如果正负半波的触发角度有偏差，还将导致焊接变压器直接磁化。

热量自动控制是电阻焊控制装置的基础，它控制在一个焊接程序中和下次焊接时焊接电流的变化，包括自动电网电压补偿、自动电流补偿、电流上坡、电流下坡、预热和后热、点焊电流递增器

触发器、断续器

触发器是将触发脉冲耦和输出到受控制的晶闸管。

一般均采用光电耦和方式以防止干扰信号造成晶闸管误触发，并将与电源连接的高压回路与逻辑电平的低压控制回路相隔绝

断续器用于接通或切断阻焊变压器与电网的连接，通常均采用晶闸管组成

3.5电阻焊的安装、调试、保养

安装：

焊机应远离有激烈震动的设备，如大吨位冲床、空气压缩机等，以免引起控制设备工作失常，气源压力要求稳定，压缩空气的压力不得低于0.5Mpa，必要时应在焊机旁安置储气筒。

冷却水压力一般应不低于0.15Mpa，进水温度不高于30ºC，要求水质纯净，以减少造成漏电或引起管路堵塞，在有多台焊机工作的场地，当水源压力太低或不稳定时，应设置专用冷却水循环系统。

调试：

①通电前检查，按照说明书检查连接线是否正确，测量各个带电部位对机身的绝缘电阻是否符号要求，检查机身接地是否可靠，水和气是否畅通，测量电网电压是否与焊机铭牌数据相符；②通电检查，确认安装无误的焊机，便可进行通电检查，主要是检查控制设备各个按钮与开关操作是否正常，然后进行不通焊接电流下的机械动作运行，即拔出电压级数调节组的手柄或把控制设备上焊接电流通断开关放在断开的位置，启动焊机，检查工作程序和加压过程；③焊接参数的选择，使用与工件相同的材料和厚度裁成的试件进行试焊，试验时通过调节焊接工艺参数（电极电压、二次空载电压、通电时间、热量调节、焊接速度、工件伸出长度、烧化量、顶锻量、烧化速度、顶锻速度、顶锻力）以获得符合要求的焊接质量，对于一般工件的焊接，用试件焊接一定数量后，经目视检查应无过深压痕、裂纹和过烧，在经撕破试验检查焊核直径合格且均匀即可正式焊接几个工件，经过产品的质量检验合格，焊机即可投入生产使用。

维护保养

日常保养，这是保证焊机正常运行，延长使用期的重要环节，主要项目是：

保持焊机清洁，对电气部分要保持干燥，注意观察冷却水流通状况，检查电路个部分的接触和绝缘状况，对机座部分的绝缘不低于0.5MΩ

定期保养，机械部分应定期加润滑油，检查活动部分间隙，观察电极及电极握杆之间的配合是否正常，有无漏水，电磁气阀的工作是否可靠，水路和气路管道是否堵塞，电气接触处是否松动，控制设备中各个旋钮是否打滑，元件是否脱焊或损坏，各程序的实际时间（周波数）与设定值是否一致

定期检测，检测焊接电流及波形，焊接压力，焊接时间，次级回路电阻交流焊机不得超过100чΩ

3.6电阻焊的安全技术

触电，焊机的次级电压一般都低，但在焊接变压器的初级绕组发生击穿，或初级绕组与次级绕组之间的绝缘损坏时，或控制装置因潮湿或绝缘损坏时，都有触电的危险，为了防止触电，焊接变压器的次级绕组，焊机的壳体和控制装置的客体都应可靠接地，接地导线不小于5mm2

灼伤，点焊时的飞溅可以灼伤操作人员，操作人员应戴防护眼镜、手套、工作帽，同时在焊接区设置屏障

压伤，在更换和修磨电极时，应打开安全开关，以免压伤操纵人员

四、焊接的操作程序

4.1、焊接设备的使用要求及安全管理

，操作人员应熟悉该设备的性能、使用方法及设备的维护保养规则和安全技术措施

，如有损坏应及时进行维修和更换，做到安全生产

，如工作服、手套、防护镜等，以防弧光灼伤和焊渣烫伤

，保证空气持续畅通

，场地清洁，不得在已焊接的产品上堆放其他杂物

，应对设备的电源切断，焊接工具、夹具的整理及工作场地的清洁

4.2、焊接前的准备程序

，是否能保证一致性和完好性

，是否达到焊接产品的各项技术要求

，按焊接的先后顺序或零件号进行定置摆放

4.3焊接生产中程序

验收，对已入库的焊接材料和零件领料时，要进行复检，是否符合设计的技术要求

储存，已领取的焊接材料和零件要求安装焊接的工艺顺序号合理的进行定置堆放整齐，防止混杂

工装定位，按产品的结构设计专用的焊接装配夹具，把被焊的零件按工艺先后顺序根据定位依次摆放在夹具上夹紧

划线定位，对有些零部件在焊接前需事先划好装配线来定位

边装边焊，先装部分零件后接着施焊，再装部分零件再施焊，直至全部零件装配、施焊完毕

先装后焊，将全部零件按工艺图纸要求装备成整体后，在进行正式焊接工序，按工艺要求施焊全部焊点

手弧焊，要求根据被焊材料选择调节好电压、电流及焊条，做到无漏焊，虚焊和焊瘤

点焊，要保证待焊零件表面清洁，焊点间距控制在40-60mm

二保焊，根据被焊材料调节好焊接电流、电压、气压，选择相匹配的焊丝，要控制好焊接速度和送丝速度，保证无飞溅、无焊瘤及烧穿变形现象

清除焊渣及焊点飞溅，进行手工修磨整形