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1、电阻点焊基础知识,第一部分 电阻点焊基本原理,一.电阻点焊的定义二.电阻点焊的能量三.电阻点焊的循环过程四. 焊点形成过程,一.电阻点焊的定义,点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状态,使之形成金属结合的一种方法.定义告诉我们点焊与弧焊不同 的某些特点：（1）接头形式是搭接（2）焊接过程中始终存在压紧力（3）电阻点焊的能量是电阻热另外，点焊还具有通电时间短、焊接速度快等特点。,图1 点焊示意图,二.电阻点焊的能量,电阻点焊的能量是电阻热，因此，它符合焦耳定律： Q= I2RT其中，Q 电阻点焊能量； I 焊接电流； R 电焊过
2、程中的动态电阻； T 焊接时间,（一）.焊接电流,由于绕流现象产生的边缘效应，电流通过焊件时的分布将是不均匀的。即：两电极间的电流密度是不均匀的。由右图2可以看到：贴合面的边缘电流密度出现峰值，该处加热强度最大，因而将首先出现塑性连接区，这就是塑性环。熔核就是在塑性环里形成并长大的。塑性环的作用：防止熔核氧化和飞溅。,图2 板材贴合面处电流 密度的分布,（二）. 焊接电阻,1 焊接电阻的构成 如右图3所示：电极与工件间接触电阻Rew、 工件间的接触电阻Re （ Rew 和Re 被称为接触电阻）和工件自身的电阻Rw（ Rw 成为内部电阻）构成了点焊时电阻热的发生机构。其中，接触电阻产热约为5%-
3、10%，内部电阻产热约90%-95%,图3 产热电阻示意图,图4 焊接电阻与压力的关系,由图4可以看到：在其他焊接参数不变的情况下，随着电极压力的增大，焊接电阻迅速减小，当电极压力增加到一定值时，焊接电阻趋于稳定。,2 .焊接电阻与压力的关系,温度场是产热与散热相互作用的表现和结果.由于产热电阻阻值的不同、电流线分布的不均匀性以及水冷铜合金电极的强烈冷却作用，使温度场的分布具有不均匀性.由图5可以看出：点焊时板件贴合面处的温度最高，这样的分布有利于贴合面处的母材熔化形成熔核。,图5 点焊温度场分布示意图,（三）. 温度场的分布,三. 基本点焊焊接循环过程,1-预压时间 2-焊接时间 3-维持时
4、间 4-休止时间,a-预压阶段 b-通电加热阶段 c-冷却结晶阶段,由上图可以看出一个焊点的形成自始至终都处于压力作用之下，这是电阻焊的基本特点。,图6 基本点焊焊接循环示意图,由图6中1、2、3、4过程可以看出焊接循环过程的四个阶段就是与下面四个步骤相对应：,无电加压 加压同时通电流 无电加压 焊接结束（无电无力）,图 7 焊接循环过程,四 焊点形成的过程,在图6中：a、b、c是焊点的形成的三个过程焊点的形成过程各阶段的意义（1）预压阶段：由电极开始下降到焊接电流开始接通的时间.这是为了确保在通电之前电极压紧工件,使工件间有适当的压力.（2）通电加热阶段：在力和热的共同作用下形成塑性环、熔核
5、，并随通电加热的进行而长大（3）冷却结晶阶段：使液态熔核在压力作用下冷却结晶，这样可以提高液相中的温度梯度使柱状晶组织演变成等轴晶组织，提高焊点强度.,五点焊的基本参数,焊接电流（）通电时间（cyc）电极压力（）其他参数,（）焊接电流，通电时间，电极压力三个参数是电阻点焊过程中最基本，也是最重要的参数一般情况下选取这三个参数都是根据所焊工件的板厚，板材材料对照焊接手册来初步选择，然后再通过工艺试验验证参数的可行性，根据试验再进行微调以满足实际生产的需要（）其他参数包括加压时间，递增时间，递减时间，保持时间，变压器匝数比，电流上下限等这些参数一般情况下不需要改变（）工艺参数选择,第二部分:点焊基
6、本设备,控制箱变压器焊钳辅助部件,变压器+控制箱,悬挂变压器:PTB150180200250350,控制箱:ST21系列,点焊钳的基本结构,连接螺母,气缸,电极连接杆,进气管,小电缆,冷却水管,电极头,钳臂,开关,挂钩,常见电极头列举,电极头的功能 1） 传输电流 2） 传递压力 3） 起散热作用,常见点焊钳握杆举例及与连接螺母、电极座和电极头的配合,第三部分 焊接中常见的缺陷,一.缺陷的种类焊穿脱焊焊点扭曲裂纹毛刺压痕过深漏焊边缘焊点焊点偏差,二.缺陷产生的可能原因及其控制,1 焊穿（如图8） 定义： 焊穿是焊点中含 有穿透 所有板材的通孔 的现象，它是熔核成长 过大穿过板材表面的结果影响因
7、素：电流过大、 压力太小、板材表面有 杂质、冷却效果差、电极头 表面不平或有杂质 ；焊接时间长,图 8 焊穿,控制措施：打磨电极并适当增加电极接触面积；适当减小电流； 适当增加压力；检查大电缆的温度；适当减小焊接时间,2.虚焊（如图10）,定义：无熔核或者熔核的尺寸小 不能满足额定载荷要求的焊点称为虚焊焊点。当焊点直径小于4mm时是不可接受。熔核尺寸的计算方法如图9：影响因素：焊接时间短；焊接压力高；焊接电流低；电极头部面积过小；电极头部面积过大；冷却效果差；配合状态差；焊点相邻太近；焊点接近板材边缘；板材金属特性；焊接角度不垂直,图 9 焊点直径计算,图 10 虚焊,3 焊点扭曲,影响因素：
8、电极对中性差；焊接角度与板材不垂直；工 人在焊接结束前手对焊钳有摆动,定义： 焊点造成板材表面扭曲变形的现象称为焊点扭曲。 当变形角度超过25时是不可接受的，（如图 11、12 所示）,图11 扭曲焊点示意图,控制措施：矫正电极使其对中；培养员工良好的操作习惯,图12 焊点扭曲,4 裂纹,裂纹分为内部裂纹和焊点周边裂纹（1）内部裂纹 存在于熔核内部的裂纹（如图13所示）,影响因素：焊接保持时间短；板材表面有杂质；板材金属特性控制措施：增加保持时间；清理板材表面使之干净无杂质,图13 内部裂纹示意图,（2）焊点周边裂纹,控制措施：打磨电极适当增加电极接触面积；适当减小焊接压力；适当增加保持时间；
9、更换电极,分布于焊点表面的裂纹（如图14）,图14 焊点周边裂纹示意图,影响因素：电极头面积太小；保持时间短；焊接压力高；电极使用时间长；板材金属特性,5 毛刺（如图15）,飞溅出的液体金属附 着在板材表面凝固后 形成毛刺，即：毛刺来源于飞溅飞溅分为内部飞溅和外部飞溅，飞溅产生的根本原因是接触电阻Rew 和Re太大。,图 15 毛刺,（1）内部飞溅,影响因素：预压时间短；焊接压力低；板材附着赃物；配合间隙差；焊点接近板材边缘；焊接角度不垂直；焊接电流高；电极对中性差；板材金属特性控制措施：清理板材表面；矫正焊点位置；调正焊接角度；适当增加预压时间；适当增加压力；适当减小焊接电流强度等,（2）外
10、部飞溅,影响因素：预压时间短；焊接时间长；保持时间短；焊接压力低；冷却不通畅；板材附着赃物；配合间隙差；焊接角度不垂直；电极使用时间过长；焊接电流高；电极对中性差；板材金属特性,6 压痕过深,影响因素：焊接时间长；电极使用时间过长；预压时间短；焊接压力低；焊接压力高；焊接电流高；电极头部面积小；冷却不通畅；板材金属特性；焊接角度不垂直控制措施：打磨电极适当增加电极接触面积；适当调节焊接参数,压痕过深是板材塑性变形太大的宏观表现。当焊点造成任一板材压痕超过50是不可接受的，（如图16所示）,图 16 压痕过深示意意图,7.边缘焊点,定义：不包括钢板所有边缘部分的焊点称为边缘焊点（如图17、18）
11、影响因素：板材搭接面积太小；焊钳选择不当；电极头面积太大；员工操作不规范,图17 边缘焊点示意图,图 18 边缘焊点,改善措施：打磨电极头适当减小电极面积；改善板材搭,接状况；规范员工操作避免电极压在板材边缘,8.位置偏差焊点,与标准焊点位置的距离超过10mm 的焊点不可接受影响因素：员工操作不规范,图 19 位置偏差焊点,9.漏焊,应该有焊点的位置没有焊点成为漏焊（如图20、21）影响因素：员工大意；,图20 漏焊示意图,图21 漏焊,10.良好焊点,一个良好的焊点应该是焊在工艺规定的标准位置上，表面颜色比板材略深，直径为大于等于4mm，压痕小于50%板材厚度的焊点（如图22）,图22 良好焊点,注意：并非焊点颜色越深，焊点质量越好！,点焊焊接质量的控制程序,第三部分 生产中的危险因素,一 危险因素飞溅灼伤冷却水沸腾，冷却水管爆裂烫伤焊钳夹伤焊钳、电缆碰伤,二 防范措施,严格按照安全人穿戴整齐；工作前严格执行TPM，在焊接时要按照SOS中的要求隔一段时间触摸一次电缆，检查电缆是否烫手，观察水球是否转动，以便采取相应措施；在工作台上行走时要注意焊钳和头上的电缆；,
