電阻焊(resistance welding)是工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。

• 中文名

• 電阻焊

• 外文名

• resistance welding

• 種類

• 點(diǎn)焊、縫焊、凸焊、對焊

• 應(yīng)用學(xué)科

• 機(jī)械工程

目錄

1. 1原理

2. 2定義

3. 3分類

4. 4特點(diǎn)

5. 5應(yīng)用

6. 6技術(shù)參數(shù)

7. 7其他相關(guān)

8. ?常用設(shè)備

9. ?焊接性

原理

編輯

焊接熱的產(chǎn)生及影響產(chǎn)熱的因素點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：

電阻焊基本原理

Q =I2Rt （6-1）

式中Q——產(chǎn)生的熱量（J)

I2——焊接電流（A）的平方

R——電極間電阻（Ω）

t——焊接時(shí)間（s）

⒈電阻R及影響R的因素，式（6-1）中的電極間電阻包括工件本身電阻R、兩工件間接觸電阻R、電極與工作間接觸電阻R。

點(diǎn)焊時(shí)的電阻

R =2Rw,-l-Rc-I-2Rm （6-2）分布和電流線

當(dāng)工件和電極已定時(shí)，工件的電阻取決于它的電阻率。因此，電阻率是被焊材料的重要性能。電阻率高的金屬其導(dǎo)熱性差（如不銹鋼），電阻率低的金屬其導(dǎo)熱性好（如鋁合金）。因此，點(diǎn)焊不銹鋼時(shí)產(chǎn)熱易而散熱難，點(diǎn)焊鋁合金時(shí)產(chǎn)熱難而散熱易。點(diǎn)焊時(shí)，前者可以用較小電流（幾千安培），后者就必須用很大電流（幾萬安培）[1]。

定義

編輯

電阻焊（resistance welding）就是將工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。電阻焊利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。電阻焊方法主要有四種，即點(diǎn)焊、縫焊、凸焊、對焊，（見圖）

分類

編輯

點(diǎn)焊

點(diǎn)焊（Spot Welding）是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的電阻焊方法。點(diǎn)焊主要用于薄板焊接。

點(diǎn)焊的工藝過程：

1、預(yù)壓，保證工件接觸良好。

2、通電，使焊接處形成熔核及塑性環(huán)。

3、斷電鍛壓，使熔核在壓力繼續(xù)作用下冷卻結(jié)晶，形成組織致密、無縮孔、裂紋的焊點(diǎn)。

縫焊

縫焊（Seam Welding)的過程與點(diǎn)焊相似，只是以旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾輪電極代替柱狀電極，將焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^，并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法。

縫焊主要用于焊接焊縫較為規(guī)則、要求密封的結(jié)構(gòu)，板厚一般在3mm以下。

對焊

對焊（Butt Welding)是使焊件沿整個(gè)接觸面焊合的電阻焊方法。

凸焊

凸焊（Projection Welding)是點(diǎn)焊的一種變型形式；在一個(gè)工件上有預(yù)制的凸點(diǎn)，凸焊時(shí)，一次可在接頭處形成一個(gè)或多個(gè)熔核。

1、電阻對焊（Resistance Butt Welding)

電阻對焊是將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法，

電阻對焊主要用于截面簡單、直徑或邊長小于20mm和強(qiáng)度要求不太高的焊件。

2、閃光對焊（Flash Butt Welding)

閃光對焊是將焊件裝配成對接接頭，接通電源，使其端面逐漸移近達(dá)到局部接觸，利用電阻熱加熱這些接觸點(diǎn)，在大電流作用下，產(chǎn)生閃光，使端面金屬熔化，直至端部在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。

閃光焊的接頭質(zhì)量比電阻焊好，焊縫力學(xué)性能與母材相當(dāng)，而且焊前不需要清理接頭的預(yù)焊表面。閃光對焊常用于重要焊件的焊接?？珊竿N金屬，也可焊異種金屬；可焊0.01mm的金屬絲，也可焊20000mm的金屬棒和型材。

電阻焊接的品質(zhì)是由以下4個(gè)要素決定的：

⒈電流，2.通電時(shí)間，3.加壓力，4.電阻頂端直徑[2]

特點(diǎn)

編輯

優(yōu)點(diǎn)

1、熔核形成時(shí)，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單。

電阻焊金屬

2、加熱時(shí)間短，熱量集中，故熱影響區(qū)小，變形與應(yīng)力也小，通常在焊后不必安排校正和熱處理工序。

3、不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、乙炔、氫等焊接材料，焊接成本低。

4、操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，改善了勞動(dòng)條件。

5、生產(chǎn)率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產(chǎn)中，可以和其他制造工序一起編到組裝線上。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔離。

缺點(diǎn)

1、目 前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗(yàn)來檢查，以及靠各種監(jiān)控技術(shù)來保證。

2、點(diǎn)、

電阻焊機(jī)械

縫焊的搭接接頭不僅增加了構(gòu)件的重量，且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均較低。

3、設(shè)備功率大，機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高，使設(shè)備成本較高、維修較困難，并且常用的大功率單相交流焊機(jī)不利于電網(wǎng)的平衡運(yùn)行。

應(yīng)用

編輯

隨著航空航天

航空航天

、電子、汽車、家用電器等工業(yè)的發(fā)展，電阻焊越加受到廣泛的重視[3]。同時(shí)，對電阻焊的質(zhì)量也提出了更高的要求?？上驳氖?，中國微電子技術(shù)的發(fā)展和大功率可控硅、整流器的開發(fā)，給電阻焊技術(shù)的提高提供了條件。中國已生產(chǎn)了性能優(yōu)良的次級整流焊機(jī)。由集成電路和微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制箱已用于新焊機(jī)的配套和老焊機(jī)的改造。恒流、動(dòng)態(tài)電阻，熱膨脹等先進(jìn)的閉環(huán)監(jiān)控技術(shù)已開始在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。這一切都將有利于提高電阻焊質(zhì)量，并擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。[2]

技術(shù)參數(shù)

編輯

焊接電流的影響

從公式可見，電流對產(chǎn)熱的影響比電阻和時(shí)間兩者都大。因此，在點(diǎn)焊過程中，它是一個(gè)必須嚴(yán)格控制的參數(shù)。引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動(dòng)和交流焊機(jī)次級回路阻抗變化。阻抗變化是因回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入了不同量的磁性金屬。對于直流焊機(jī)，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。

除焊接電流總量外，電流密度也對加熱有顯著影響。通過已焊成焊點(diǎn)的分流，以及增大電極接觸面積或凸焊時(shí)的凸點(diǎn)尺寸，都會(huì)降低電流密度和焊熱接熱，從而使接頭強(qiáng)度顯著下降。

焊接時(shí)間的影響

為了保證熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度，焊接時(shí)間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以互為補(bǔ)充。為了獲得一定強(qiáng)度的焊點(diǎn)，可以采用大電流和短時(shí)間（強(qiáng)條件，又稱強(qiáng)規(guī)范），也可以采用小電流和長時(shí)間（弱條件，又稱弱規(guī)范）。選用強(qiáng)條件還是弱條件，則取決于金屬的性能、厚度和所用焊機(jī)的功率。但對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時(shí)間，都仍有一個(gè)上、下限，超過此限，將無法形成合格的熔核。

電極壓力的影響

電極壓力對兩電極間總電阻R有顯著影響，隨著電極壓力的增大，R顯著減小。此時(shí)焊接電流雖略有增大，但不能影響因R減小而引起的產(chǎn)熱的減少。因此，焊點(diǎn)強(qiáng)度總是隨著電極壓力的增大而降低。在增大電極壓力的同時(shí)，增大焊接電流或延長焊接時(shí)間，以彌補(bǔ)電阻減小的影響，可以保持焊點(diǎn)強(qiáng)度不變。采用這種焊接條件有利于提高焊點(diǎn)強(qiáng)度的穩(wěn)定性。電極壓力過小，將引起飛濺，也會(huì)使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低。

電極形狀及材料性能的影響

由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因而電極的形狀和材料對熔核

的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損，接觸面積將增大，焊點(diǎn)強(qiáng)度將降低。

工件表面狀況的影響

工件表面上的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^。局部的導(dǎo)通，由于電流密度過大，則會(huì)產(chǎn)生飛濺和表面燒損。氧化物層的不均勻性還會(huì)影響各個(gè)焊點(diǎn)加熱的不一致，引起焊接質(zhì)量的波動(dòng)。因此，徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。[4]

其他相關(guān)

編輯

常用設(shè)備

點(diǎn)焊機(jī)

點(diǎn)焊機(jī)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)

點(diǎn)焊機(jī)

節(jié)裝置組成，其中主要部分是加壓機(jī)構(gòu)，焊接回路和控制裝置。

加壓機(jī)構(gòu) 是電阻焊在焊接是負(fù)責(zé)加壓的機(jī)構(gòu)。

焊接回路 焊接回路是指除焊接之外參與焊接電流導(dǎo)通的全部零件所組成的導(dǎo)電通路。

控制裝置 控制裝置是由開關(guān)和同步控制兩部分組成，在點(diǎn)焊中開關(guān)的作用是控制電流的通斷，同步控制的作用是調(diào)節(jié)焊接電流的大小，精確控制焊接程序，當(dāng)網(wǎng)路電壓有波動(dòng)時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。[2]

對焊機(jī)

對焊機(jī)是由機(jī)架，導(dǎo)軌，固定座

對焊機(jī)

板和動(dòng)板，送進(jìn)機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)，支點(diǎn)（頂座），變壓器，控制系統(tǒng)幾部分組成。

其主要部分是，機(jī)架和導(dǎo)軌，送進(jìn)機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)。

機(jī)架和導(dǎo)軌 機(jī)架上固定著對焊機(jī)的全部基本部件。導(dǎo)軌用來保證動(dòng)板可靠的移動(dòng)，以便送進(jìn)焊件。

送進(jìn)機(jī)構(gòu) 送進(jìn)機(jī)構(gòu)的作用是使焊件同動(dòng)板一起移動(dòng)，并保證有所需的頂鍛力。

夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊機(jī)構(gòu)由兩個(gè)夾具構(gòu)成，一個(gè)是固定的，稱為固定夾具，另一個(gè)是可移動(dòng)的，稱為動(dòng)夾具。固定夾具直接安裝在機(jī)架上，動(dòng)夾具安裝在動(dòng)板上，可隨動(dòng)板左右移動(dòng)。[2]

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

電阻焊電源

用下降的外特性，與常用變壓器及弧焊變壓器相比，電阻焊變壓器有以下特點(diǎn)。

⑴ 電流大 電壓低

常用的電流是2~40KA，在鋁合金點(diǎn)焊或鋼軌對焊時(shí)甚至可以達(dá)到150~200KA，由于焊件焊接回路電阻通常只有若干微歐，所以電源電壓低，固定式焊機(jī)通常在10V以內(nèi)，懸掛式點(diǎn)焊機(jī)才可達(dá)到24V。

⑵功率大

由于焊接電流很大，雖然電壓不高，旱機(jī)仍可達(dá)到比較大的功率，大功率電源甚至高達(dá)1000KW以上，為了適應(yīng)各種不同焊件的需要，還要求焊機(jī)的功率應(yīng)能方便調(diào)節(jié)。

⑶斷續(xù)工作狀態(tài) 無空載運(yùn)行

電阻焊通常在焊件裝配好之后才接通電源的，電源一旦接通，變壓器就在負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，一般無空載運(yùn)行的情況發(fā)生，其他工序，如裝載，夾緊等，一般不需要接通電源，因此變壓器處于斷續(xù)工作狀態(tài)。

汽車生產(chǎn)

焊接性

下列各項(xiàng)是評定電阻焊焊接性的主要指標(biāo)：

⒈材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 電阻率小而熱導(dǎo)率大的金屬需用大功率焊機(jī)，其焊接性較差。

⒉材料的高溫強(qiáng)度 高溫（0.5-0.7Tm）屈服強(qiáng)度大的金屬，點(diǎn)焊時(shí)容易產(chǎn)生飛濺，縮孔，裂紋等缺陷，需要使用大的電極壓力。必要時(shí)還需要斷電后施加大的鍛壓力，焊接性較差。

⒊材料的塑性溫度范圍 塑性溫度范圍較窄的金屬（如鋁合金），對焊接工藝參數(shù)的波動(dòng)非常敏感，要求使用能精確控制工藝參數(shù)的焊機(jī)，并要求電極的隨動(dòng)性好。焊接性差。

⒋材料對熱循環(huán)的敏感性 在焊接熱循環(huán)的影響下，有淬火傾向的金屬，易產(chǎn)生淬硬組織，冷裂紋；與易熔雜質(zhì)易于形成低熔點(diǎn)的合金易產(chǎn)生熱裂紋；經(jīng)冷卻作強(qiáng)化的金屬易產(chǎn)生軟化區(qū)。防止這些缺陷應(yīng)該采取相應(yīng)的工藝措施。因此，熱循環(huán)敏感性大的金屬焊接性也較差。

銅鋁管電阻焊的電壓補(bǔ)償控制系統(tǒng)

使銅鋁管焊接質(zhì)量穩(wěn)定，即焊接電流穩(wěn)定，分析了銅鋁管焊接過程，設(shè)計(jì)了可進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)腜LC控制系統(tǒng)。在每次焊接前，通過測量電源電壓，經(jīng)控制系統(tǒng)分析和計(jì)算，可以得到與電源電壓對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通角，并將其傳給觸發(fā)板，從而保證焊接電流不受電源電壓波動(dòng)影響。導(dǎo)通角的計(jì)算采用了試驗(yàn)與數(shù)學(xué)插值相結(jié)合的方法，對特定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用三次樣條插值法得到了導(dǎo)通角與電源電壓的關(guān)系式。用銅鋁管串8 n髓×1舢進(jìn)行焊接試驗(yàn)并對電流數(shù)據(jù)進(jìn)行T檢驗(yàn)。結(jié)果表明，電源電壓在380 V-I-15%波動(dòng)范圍內(nèi)，焊接電流較穩(wěn)定，可保證銅鋁管焊接質(zhì)量。[2]

詞條圖冊更多圖冊

詞條圖片(10)