电阻焊的实质课件.ppt
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1、焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE第八章第八章 电阻焊电阻焊 焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE一、电阻焊的实质一、电阻焊的实质 定义:定义:利用电流通过焊件接头的接触面及邻近区域产生的电阻能热电阻能热,将被焊金属加热到局部熔化或达到高温塑性状态,在外力的作用下在外力的作用下形成牢固的焊接接头的工艺过程,称为电阻焊。8-1 8-1 电阻焊的分类及特点电阻焊的分类及特点焊
2、接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE电阻焊与电弧焊相比有如下两个特征:两个特征:(1 1)热效率高)热效率高 电弧焊是借助外部集中热源,从外部向焊件传导热能;电阻焊是电阻热由高温区向低温区传导,属于内部热源。因此,热能损失比较少,热效率比较高。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIO
3、NAL AND TECHNICAL COLLEGE焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE三、电阻焊的特点三、电阻焊的特点1、优点:、优点:(1)两金属是在压力下从内部加热完成焊接的,无论是焊点的形成过程或结合面的形成过程,其冶金问题都很简单。因此,焊接时无需焊剂或气体保护,也不需使用焊丝、焊条等填充金属,便可获得质量较好的焊接接头,其焊接成
4、本低。(2)由于热量集中,加热时间短,故热影响区小,变形和应力也小。通常焊后不必考虑矫正或热处理工序。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE(3)操作简单,易于实现机械化和自动化生产,无噪声及烟尘,劳动条件好。(4)生产率高,在大批量生产中可以与其他制造工序一起编到组装生产线上。只有闪光对焊因有火花喷溅需要作适当隔离。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE2、缺点:、缺点:(1
5、)目前尚缺乏可靠的无损检测方法,焊接质量只能靠工艺试样和破坏性试验来检查,以及靠各种监控技术来保证。(2)点焊和缝焊需用搭接接头,增加了构件的重量,其接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。(3)设备功率大,机械化和自动化程度较高,故设备投资大,维修较困难。大功率焊机馈电网负荷困难,若是单相交流焊机,则对电网的正常运行有不利的影响。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE四、电阻焊的应用四、电阻焊的应用 虽然电阻焊焊件的接头形式受到一定限制,但适用于电阻焊的构建仍然非常广泛。电阻焊所适用的材料也
6、非常广泛,不但可以焊低碳钢,还可以焊接其他各种合金钢及铝、铜等有色金属及其合金。电阻焊发明于电阻焊发明于1919世纪末期(世纪末期(18851885年)年),目前已在航空、航天领域、汽车工业、家用电器的生产中得到广泛应用。电子技术的发展又为电阻焊向自动化发展提供了坚实的技术基础。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE一、电阻热的产生及影响产热因素一、电阻热的产生及影响产热因素 电阻焊的热源:电阻焊的热源:是电流通过焊件本身及其接触处所产生的电阻热电阻热。决定电阻焊接热量的是:焊接电流焊
7、接电流两极之间的电阻两极之间的电阻通电时间通电时间 热量的一部分用来形成焊缝,另一部分散失于周围金属中。RtIQ28-2 8-2 电阻焊的基本原理电阻焊的基本原理焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE1、电极间电阻电极间电阻R及其影响因素及其影响因素 两电极之间的电阻R随着焊接方法不同而不同。点焊的电阻R是由两焊件本身电阻Rw、它们之间的接触电阻Rc、电极与焊件之间的接触电阻Rcw组成。R=2Rw+Rc+2Rcw 焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIA
8、NYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE(1)焊件本身电阻)焊件本身电阻Rw 通常电阻率高的金属材料其导热性差,如不锈钢,点焊时产热容易而散热难,因此可以用较小的焊接电流(几千安培);电阻率低的金属一般导热性好,如铝合金,点焊时产热难而散热易,故须用很大的焊接电流,高达几万安培。金属的电阻率不仅取决于金属的成分,还取决于金属表面状态及温度,随着温度的升高电阻率增大,并且金属熔化时电阻率比熔化前高12倍。在焊接时,随着温度的升高,除电阻率升高使焊件本身电阻Rw升高外,同时金属的压溃强度降低,使焊件与焊件之间、焊件与电极之间的接触面积增大,电流线分布分散,因而引
9、起焊件电阻Rw减小。点焊低碳钢时,在上述两种相互矛盾的因素下,加热开始时焊件的电阻Rw逐渐增加,当熔核形成时又逐渐降低。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE(2)焊件间接触电阻)焊件间接触电阻Rc 电阻电阻Rc组成:组成:1)焊件表面氧化膜或污物层,使电流受到较大阻碍,过厚的氧化膜或污物层会导致电流不能导通。2)由于焊件表面是凹陷不平的,使焊件在粗糙表面形成接触点。在接触点形成电流线的集中,因此增加了接触处的电阻Rc。电极压力增加或温度升高使金属达到塑性状态时,都会导致焊件间接触面积
10、增加,促使接触电阻Rc减小。因此,当焊件表面较清洁时,接触电阻仅在通电时极短时间内存在,随后就会迅速减小以至消失。接触电阻尽管存在时间极短,但在点焊极薄的铝合金时,对熔化核的形成仍有显著影响。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE(3)电极与焊件之间的电阻)电极与焊件之间的电阻Rcw 与Rc相比,由于铜合金电阻率比一般焊件低,因此,Rcw比Rc更小,对熔化核的形成影响也更小。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND
11、 TECHNICAL COLLEGE2 2、焊接电流的影响焊接电流的影响 焊接电流焊接电流对产热的影响比电阻和通电时间大,它是平方正比关系,因此是必须严格控制的重要参数。除电流总量外,电流密度电流密度对加热也有显著影响。1)增大电极接触面积或凸焊时凸点尺寸过大,都会降低电流密度和焊接热量,从而使接头强度下降。2)电流密度过大,将导致焊缝金属飞溅,形成空腔、焊缝开裂及力学性能降低。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE3、通电时间的影响通电时间的影响 电阻点焊时,为了保证熔核尺寸和焊点强
12、度,焊接时间和焊接电流在一定范围内可以互为补充,总热量既可通过调节电流也可通过调节焊接时间来改变。但传热情况与时间有关。为了获得一定强度的焊点:可以采用大电流和短时间强条件强条件(硬硬规范规范)焊接;焊接;也可以采用小电流和长时间弱条件弱条件(软规范软规范)焊接。焊接。在生产中选用强条件还是弱条件要取决于金属的性质、厚度和所用焊接电源的功率。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE4、电极压力的影响电极压力的影响 电极压力对两电极间总电阻R有显著影响,随着电极压力增大,引起界面接触电阻减
13、少。此时,焊接电流虽因电阻减少而略有增加,但不足以影响因R减少而引起产热量的减小。所以焊点强度总是随电极压力的增大而降低。为了使焊接热量达到原有水平,保持焊点强度不变,在增大电极压力的同时,也适当增大焊接电流或延长焊接时间以弥补电阻减小的影响。若电极压力过小,将引起金属飞溅,也会引起焊点强度下降。在确定电极压力时,还必须考虑到备料或装配质量,如果工件已经变形,以致焊接区不能紧密接触,则需采用较高的电极压力以克服这种变形。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE5、电极形状及其材料的影响电
14、极形状及其材料的影响 电极的接触面积决定着电流密度和熔核的大小,电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失。电极必须有合适的强度和硬度,不至于在反复加压过程中发生变形和损耗,使接触面积加大,接头强度下降。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE6、焊件表面状况的影响焊件表面状况的影响 焊件表面上带有氧化物、铁锈或其他杂质等不均匀覆层时,会因接触电阻的不一致,各个焊点产生的热量就会大小不一致,引起焊接质量的波动。所以焊前彻底清理待焊表面是获得优质焊接接头的必备条件。焊接方法与设备(焊接
15、方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE二、热平衡与温度分布二、热平衡与温度分布 点焊时,焊接所产生的热量一部分用来加热焊接区金属形成足够尺寸的熔核,另一部分用来补偿向周围物质传导、辐射的热损失,以形成焊接过程的动态热平衡。平衡方程式如下:Q=Q1+Q2 焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE 1)有效热量有效热量Q1:主要取决于金属的热物理性能以及熔化的金属量,而与其它的焊接参数无关。Q1=(10
16、%30%)Q,电阻率低、散热能力强的金属取低限;电阻率高、导热性差的金属取高限。2)损失的热量损失的热量Q2:主要包括电极传导的热量和经焊件传导的热量,辐射到空气中的热量只占很少的一部分。经电极传导的热损失一般占总热量的30%50%,是热量损失最多的部分。这部分热损失与电极材料、形状及冷却条件有关,也和焊接条件有关,用强条件比弱条件焊接的热损失少。由焊件表面辐射的热损失很小,一般不超过总热量的5%。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE 焊接区的温度场是产热与散热的综合结果。由于电极散
17、热作用,故熔核沿轴向成长速度慢于径向成长速度,故呈椭球状椭球状。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE 缝焊的温度分布:缝焊的温度分布:与点焊略有不同,由于熔核不断形成,对已焊部位起到后热作用,对未焊部位起到预热作用,故温度分布要比点焊平均。又因已焊部位有分流加热以及盘状电极离开后散热条件变坏,故温度分布沿工件前进方向前后不对称,刚从盘状电极下离开的一方温度较高。焊接速度越大,这种不对称性越明显。采用强条件(即硬规范)或步进式缝焊,能改善此现象,已接近点焊的温度分布。温度分布曲线越平坦
18、,接头热影响区越大,工件表面易过热,电极越易磨损。因此,在焊接功率允许条件下宜用强条件焊接。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE三、焊接循环三、焊接循环 点焊和凸焊的焊接循环由4个基本阶段组成:预压预压通电通电维持维持休止休止焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE 1)点焊和凸焊过程中通电焊接必须是在电极压力达到满值且稳定后进行的。否则可能因压力过低,接触电阻太大而引起强烈飞
19、溅,或因压力前后不一致,影响加热,造成焊点强度的波动。2)电极提起也必须在电流全部切断之后,否则电极与焊件之间会引起火花,甚至烧穿工件。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE 为了改善接头的性能为了改善接头的性能,有时会将下列各项中的一项或多项加于基本循环:1)加大预压力,以消除厚焊件之间的间隙;2)用预热脉冲提高金属达到塑性,使焊件之间紧密贴合,反之飞溅;凸焊时这样做可以使多个凸点在通电前与电极平衡接触,以保证各点加热的一致性。3)加大锻压力,以使熔核致密,防止产生裂纹和缩孔。4)用
20、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。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE四、金属电阻焊时的焊接性四、金属电阻焊时的焊接性 评定金属电阻焊是焊接性的主要依据如下:(1)材料的导电性和导热性(2)材料的高温强度 (3)材料的塑性温度范围 (4)材料对热循环的敏感性 (5)熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属,其焊接性也比较差。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL C
21、OLLEGE8-3 8-3 点焊、凸焊与缝焊点焊、凸焊与缝焊焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE一、点焊一、点焊 两工件由棒状铜合金电极棒状铜合金电极压紧后通电加热,在工件之间生成椭球状的熔化核心,切断电流后该核心冷凝而形成熔核,它便成为连接两工件的点状焊缝。分类:分类:按供电方式不同:单面点焊(只从工件一侧供电)和双面点焊(从工件两侧供电);按一次形成焊点的数量:单点焊和多点焊(使用两对以上的电极,在同一工序上完成多个焊点的焊接)。单脉冲焊(每一个焊点需要一次连续通电完成焊接)和多
22、脉冲焊(多次通电完成焊接)。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE双面单点双面单点单面双点单面双点单面单点单面单点焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE点焊的接头形式必须是搭接。点焊的接头形式必须是搭接。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE焊接方法与设备(焊接方法与设
23、备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE(一)、(一)、点焊接头形成过程点焊接头形成过程 点焊接头形成的三个阶段a)预压预压 b)、c)通电加热通电加热 d)冷却结晶冷却结晶焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE1.预压阶段 1 1)机电特点:,=2)作用:减少
24、接触电阻,增大导电截面,增加物理接触点,为以后焊接电流顺利通过创造条件;此外,在压力作用下,金属挤向间隙所引起的塑性变形,有助于在熔核四周形成密封熔核的环带(密封环)。焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE预压时,电极压力的应力分布焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE2.通电加热阶段 1 1)机电特点:,2)作用:在热和机械力联合作用下,形成塑性环和熔核,直到熔核长到所要求尺
25、寸.焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE3.冷却结晶阶段 1)机电特点:,=2 2)作用:保证熔核在压力状态下进行冷却结晶,冷却结晶时间很短(一般周波),但是结晶凝固过程符合金属学的凝固理论 焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院XIANYANG VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE维持阶段的作用1.保证熔核在压力状态下结晶,减少出现缩孔裂纹等组织缺陷的几率;2.避免电极与工件“打火”焊接方法与设备(焊接方法与设备()咸阳职业技
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