焊接方法與設(shè)備第8章 電阻焊課件

1、第八章 電阻焊1 電阻焊是利用本身的電阻熱及大量塑性變形能量而形成焊縫或接頭的。與熔焊不同，熔焊是利用外加熱源使連接處熔化，凝固結(jié)晶形成焊縫的。 電阻焊現(xiàn)已在航空、汽車、自行車、地鐵車輛、建筑行業(yè)、量具、刃具及無線電器件等工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 電阻焊是壓焊中應(yīng)用最廣的一種焊接方法。2第一節(jié) 電阻焊的原理及特點(diǎn)一、 電阻焊基本原理及特點(diǎn)1電阻焊基本原理 電阻焊是焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。 電阻焊時(shí)，產(chǎn)生電阻熱的電阻有工件之間的接觸電阻，電極與工件的接觸電阻和工件本身電阻三部分。產(chǎn)生電阻熱的電阻用公式表示為 R=2Rew +

2、Rc + 2Rw 式中，Rew為電極與工件接觸電阻；Rc為工件之間的接觸電阻；Rw為工件本身電阻。3圖81 點(diǎn)焊時(shí)電阻分布示意圖Rew 電極與工件接阻電阻 Rw 工件本身電阻 Rc工件之間的接觸電阻4小提示 接觸電阻的大小與電極壓力、材料性質(zhì)、焊件表面狀況以及溫度有關(guān)。任何能夠增大實(shí)際接觸面積的因素，都會(huì)減小接觸電阻，如增加電極壓力，降低材料硬度，增加焊件溫度等。 焊件表面存在著氧化膜和其它臟物時(shí)，會(huì)顯著增加接觸電阻。6材料：碳素鋼、合金鋼、鋁、銅及其合金等結(jié)構(gòu)：廣泛（多為輕型接頭）四、電阻焊的應(yīng)用2.電阻焊的特點(diǎn)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高 焊接質(zhì)量好 焊接成本低 勞動(dòng)條件好 對參數(shù)波動(dòng)敏感 焊后難

3、于無損檢測 結(jié)構(gòu)受較多限制 設(shè)備功率大、復(fù)雜7目前常用的電阻焊方法主要是點(diǎn)焊、縫焊、對焊和凸焊 91.點(diǎn)焊 點(diǎn)焊按對焊件供電的方向，可分為單向點(diǎn)焊和雙向點(diǎn)焊；按一次形成的焊點(diǎn)數(shù)，可分為單點(diǎn)、雙點(diǎn)、多點(diǎn)點(diǎn)焊；按加壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可分為氣壓式、液壓式、電動(dòng)凸輪式、復(fù)合式、腳踏式等；按安裝方式，可分為手提式、懸掛式、固定式等。點(diǎn)焊接頭采用搭接形式，主要適用于采用搭接接頭，接頭不要求氣密、焊接厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。目前廣泛應(yīng)用于汽車駕駛室、金屬車廂復(fù)板、家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接。在航空航天工業(yè)中，多用于連接飛機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭、低合金鋼、不銹鋼、鋁合金及鈦合金等材料制成的導(dǎo)彈的部件。10圖

4、8-4 常用點(diǎn)焊方法a)雙面單點(diǎn)焊 b)單面雙點(diǎn)焊 c)單面單點(diǎn)焊 d)雙面雙點(diǎn)焊 e)多點(diǎn)焊1-電極 2-焊件 3-銅墊板112.縫焊 縫焊與點(diǎn)焊相似，也是搭接形式。在縫焊時(shí)，以旋轉(zhuǎn)的滾盤代替點(diǎn)焊時(shí)的圓柱形電極?？p焊的焊縫實(shí)質(zhì)上是由許多彼此相重疊的焊點(diǎn)組成?？p焊由于它的焊點(diǎn)重疊，故分流很大，因此焊件不能太厚，一般不超過2mm?？p焊廣泛應(yīng)用于油桶、罐頭罐、暖氣片、飛機(jī)和汽車油箱以及噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭、導(dǎo)彈中密封容器的薄板焊接。12133.對焊 對焊是將工件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后迅速施加頂鍛力從而完成焊接的方法。對焊為對接接頭，按加壓和通電方式分為電阻對焊

5、和閃光對焊。（1）電阻對焊電阻對焊的接頭較光滑，無毛刺，焊接過程較簡單，但其力學(xué)性能較低，因此僅用于小斷面（小于250mm2）金屬型材的焊接，如管道、拉桿、小鏈環(huán)等。（2）閃光對焊 閃光對焊是對焊的主要形式，在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。閃光對焊，接頭質(zhì)量較高，生產(chǎn)率也高，故常用于重要的受力對接件。閃光對焊的可焊材料很廣，所有鋼及有色金屬幾乎都可以閃光對焊，通常對焊件的橫截面積小則幾百平方毫米，大則達(dá)數(shù)萬平方毫米。14凸焊16第二節(jié) 電阻焊設(shè)備 一、 電阻焊電源及電極1電阻焊電源電阻焊常采用工頻變壓器作為電源，電阻焊變壓器的外特性采用下降的外特性。電阻焊變壓器具有以下特點(diǎn)：17 2.電極 材料：要求導(dǎo)

6、電、導(dǎo)熱好 高溫強(qiáng)、硬度高 耐磨 形成合金傾向小 結(jié)構(gòu)：端部、主體、尾部、冷卻水孔 形式：標(biāo)準(zhǔn) 特殊 標(biāo)準(zhǔn)電極的五種形式 （下圖） 19特殊形狀的電極20二、 點(diǎn)焊機(jī)及對焊機(jī)1.點(diǎn)焊機(jī)固定式點(diǎn)焊機(jī)的結(jié)構(gòu)及外形如圖87所示。它是由機(jī)座、加壓機(jī)構(gòu)、焊接回路、電極、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和開關(guān)及調(diào)節(jié)裝置所組成。其中主要部分是加壓機(jī)構(gòu)、焊接回路和控制裝置。21圖87 點(diǎn)焊機(jī)a) 構(gòu)造 b)外形1-電源 2-加壓機(jī)構(gòu) 3-電極 4-焊接回路 5-機(jī)架 6-傳動(dòng)與減速機(jī)構(gòu) 7-開關(guān)與調(diào)節(jié)裝置22點(diǎn)焊機(jī)：通用、專用、特殊型/固定式、移動(dòng)式、輕便式固定式通用點(diǎn)焊機(jī)固定式專用多點(diǎn)焊機(jī)移動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)輕便式點(diǎn)焊機(jī)232.對焊機(jī)對焊

7、機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖88所示。它是由機(jī)架， 焊接變壓器，活動(dòng)電極和固定電極，送給機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)等部分組成。 24凸焊設(shè)備：可在點(diǎn)焊機(jī)上實(shí)現(xiàn)凸焊，也可用專用的凸焊機(jī)26縫焊設(shè)備27圖8-9 點(diǎn)焊的焊接循環(huán)292點(diǎn)焊接頭形式點(diǎn)焊接頭形式為搭接和卷邊接頭，如圖810所示。接頭設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮邊距、搭接寬度、焊點(diǎn)間距、裝配間隙等。（1）邊距與搭接寬度邊距是焊點(diǎn)到焊件邊緣的距離。邊距的最小值取決于被焊金屬的種類、焊件厚度。搭接寬度一般為邊距的兩倍。30（2）焊點(diǎn)間距焊點(diǎn)間距是為避免點(diǎn)焊產(chǎn)生的分流而影響焊點(diǎn)質(zhì)量所規(guī)定數(shù)值。分流是指點(diǎn)焊時(shí)不經(jīng)過焊接區(qū)，未參加形成焊點(diǎn)的那一部分電流。分流使焊接區(qū)的電流降低，有可能形成

8、未焊透或使核心形狀畸變等。焊點(diǎn)間距過大，則接頭強(qiáng)度不足；焊點(diǎn)間距過小又有很大的分流，所以應(yīng)控制焊點(diǎn)間距。（3）裝配間隙接頭的裝配間隙盡可能小，因?yàn)榭繅毫οg隙將消耗一部分壓力，使實(shí)際的壓力降低。一般為0.1mm1mm。31圖810 點(diǎn)焊接頭形式a）搭接接頭 b）卷邊接頭 e點(diǎn)距 b邊距32棒與棒及棒與板點(diǎn)焊接頭形式 333點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)形式344焊點(diǎn)尺寸焊點(diǎn)尺寸包括熔核直徑、熔深和壓痕深度。 圖813焊點(diǎn)尺寸d-熔核直徑 -焊件厚度 C-壓痕深度 h-熔深35熔核直徑與電極端面直徑和焊件厚度有關(guān)，熔核直徑與電極端面直徑的關(guān)系為d（0.91.4）d極,同時(shí)應(yīng)滿足下式： d23壓痕深度C是指焊件表面至

9、壓痕底部的距離，應(yīng)滿足下式： C（0.10.15）365熔核偏移及其防止（1）熔核偏熔核偏移是不等厚度、不同材料點(diǎn)移焊時(shí)，熔核不對稱于交界面而向厚板或?qū)щ?、?dǎo)熱性差的一邊偏移的現(xiàn)象。37（2）防止熔核偏移的方法防止熔核偏移的原則是：增加薄板或?qū)щ?、?dǎo)熱好的工件的產(chǎn)熱，還要加強(qiáng)厚板或?qū)щ?、?dǎo)熱差的工件的散熱。1）采用強(qiáng)規(guī)范2）采用不同接觸表面直徑的電極3）采用不同的電極材料 4）采用工藝墊片386點(diǎn)焊工藝參數(shù)點(diǎn)焊工藝參數(shù)主要包括焊接電流、焊接時(shí)間、電極壓力、電極端部形狀與尺寸等。（1）焊接電流電流太小、則能量過小，無法形成熔核或熔核過小。電流太大、則能量過大，容易引起飛濺的產(chǎn)生。（2）焊接時(shí)間焊

10、接時(shí)間一般以周波計(jì)算，一周波為0.02秒。（3）電極壓力隨著電極壓力的增大，則接觸電阻減小，使電流密度降低，從而減慢加熱速度，導(dǎo)致焊點(diǎn)熔核直徑減小。如在增大電極壓力的同時(shí)，適當(dāng)延長焊接時(shí)間或增大焊接電流，可使焊點(diǎn)熔核增加，從而提高焊點(diǎn)的強(qiáng)度。（4）電極工作端面的形狀和尺寸根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)形式、焊件厚度及表面質(zhì)量要求等的不同，應(yīng)使用不同形狀的電極。39二、對焊工藝 1焊件準(zhǔn)備閃光對焊的焊件準(zhǔn)備包括：端面幾何形狀、毛坯端頭的加工和表面清理。閃光對焊時(shí)，兩工件對接面的幾何形狀和尺寸應(yīng)基本一致（如圖815）。在生產(chǎn)中，圓形工件直徑的差別不應(yīng)超過15%，方形工件和管形工件不應(yīng)超過10%。在閃光對焊大斷面工件

11、時(shí)，最好將一個(gè)工件的端部倒角，使電流密度增大，以便于激發(fā)閃光。對焊毛坯端頭的加工可以在剪床、沖床、車床上進(jìn)行，也可以用等離子或氣焰切割，然后清除端面。閃光對焊時(shí)，因端部金屬在閃光時(shí)被燒掉，故對端面清理要求不甚嚴(yán)格，但對夾鉗和工件接觸面要嚴(yán)格清理。40圖815閃光對焊的接頭形式a)合理的 b)不合理412閃光對焊過程閃光對焊可分為連續(xù)閃光對焊和預(yù)熱閃光對焊。連續(xù)閃光對焊過程由兩個(gè)主要階段組成；閃光階段和頂鍛階段。預(yù)熱閃光對焊只是在閃光階段前增加了預(yù)熱階段。（1）閃光階段 在焊件兩端面接觸時(shí)，許多小觸點(diǎn)通過大的電流密度而熔化形成液體金屬過梁。在高溫下，過梁不斷爆破，由于蒸氣壓力和電磁力的作用，液態(tài)

12、金屬微粒不斷從接口中噴射出來，形成火花束流-閃光。閃光過程中，工件端面被加熱，溫度升高，閃光過程結(jié)束前，必須使工件整個(gè)端面形成一層液態(tài)金屬層，使一定深度的金屬達(dá)到塑性變形溫度（2）頂鍛階段閃光階段結(jié)束時(shí)，立即對工件施加足夠的頂鍛壓力，過梁爆破被停止，進(jìn)入頂鍛階段。在壓力作用下，接頭表面液態(tài)金屬和氧化物被清除，使?jié)崈舻乃苄越饘倬o密接觸，并產(chǎn)生塑性變形，以促進(jìn)再結(jié)晶進(jìn)行，形成共同晶粒，獲得牢固優(yōu)質(zhì)接頭。423閃光對焊工藝參數(shù) 閃光對焊的主要工藝參數(shù)有：伸出長度、閃光電流、閃光留量、閃光速度、頂鍛留量、頂鍛速度、頂鍛壓力、頂鍛電流、夾鉗夾持力等。（1）伸出長度一般情況下，棒材和厚壁管材伸出長度為（0

13、.71.0）d，d為圓棒料的直徑或方棒料的邊長。對于薄板（=1mm4mm），一般?。?5），如圖816所示。43圖816閃光對焊伸出長度和閃光對焊留量的分配示意圖焊件上總留量 f 閃光留量 有電頂鍛留量 無電頂鍛留量 l0 伸出長度44（2）閃光電流和頂鍛電流閃光電流取決于工件的斷面積和閃光所需要的電流密度。頂鍛時(shí)，Rc迅速消失，電流將急劇增大到頂鍛電流。（3）閃光留量閃光留量過小，則不能滿足要求，會(huì)影響焊接質(zhì)量。閃光留量過大，又會(huì)浪費(fèi)金屬材料、降低生產(chǎn)率。（4）閃光速度足夠大的閃光速度才能保證閃光的強(qiáng)烈和穩(wěn)定，但閃光速度過大會(huì)使加熱區(qū)過窄，增加塑性變形的困難。同時(shí)，由于需要的焊接電流增加，會(huì)增大過梁爆破后的火口深度，因此將會(huì)降低接頭質(zhì)量。45（5）頂鍛留量頂鍛留量過小時(shí)，液態(tài)金屬殘留在接口中