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1、第八章 电阻焊,一、电阻焊的实质 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，将被焊金属加热到局部熔化或达到高温塑性状态，在外力的作用下形成牢固的焊接接头的工艺过程，称为电阻焊。,8-1 电阻焊的分类及特点,电阻焊与电弧焊相比有如下两个特征：（1）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。,（2）焊缝致密 一般电弧焊的焊缝是在常压下凝固结晶的；电阻焊的焊缝是在有外界压力的作用下凝固结晶的，具有锻压的特征，属于压焊范畴，所以比较容易避免产生缩孔、疏松和裂缝等缺陷，从而获得致密焊缝
2、。,二、电阻焊的分类,三、电阻焊的特点1、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。,（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。,2、缺点：（1）目前尚缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工
3、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。,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19世纪末期（1885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
4、自动化发展提供了坚实的技术基础。,一、电阻热的产生及影响产热因素 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。决定电阻焊接热量的是：焊接电流两极之间的电阻通电时间 热量的一部分用来形成焊缝，另一部分散失于周围金属中。,8-2 电阻焊的基本原理,1、电极间电阻R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,（1）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
5、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。,（2）焊件间接触电阻Rc 电阻Rc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
6、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。,（3）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。,2、焊接电流的影响 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
7、须严格控制的重要参数。除电流总量外，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。,3、通电时间的影响 电阻点焊时，为了保证熔核尺寸和焊点强度，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(硬规范)焊接；也可以采用小电流和长时间弱条件(软规范)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。,4、电
8、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。,5、电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
9、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。,6、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。,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+Q2,1）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
10、其它的焊接参数无关。Q1=（10%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%。,焊接区的温度场是产热与散热的综合结果。由于电极散热作用，故熔核沿轴向成长速度慢于径向成长速度，故呈椭球状。,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
11、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，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。,三、焊接循环 点焊和凸焊的焊接循环由4个基本阶段组成：预压通电维持休止,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溅，或因压力前后不
12、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。,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。,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
13、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。,8-3 点焊、凸焊与缝焊,一、点焊 两工件由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：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）和多脉冲焊（多次通电完成焊接）。,双面单点,单面双点,单面单点,点焊的接头形式必须是搭接。,（一）、点焊接头
14、形成过程,点焊接头形成的三个阶段,a)预压 b)、c)通电加热 d)冷却结晶,1.预压阶段,1）机电特点：，=,2）作用：减少接触电阻，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)。,预压时，电极压力的应力分布,2.通电加热阶段,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寸.,3.冷却结晶阶段,1)机电特点：，=,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,维持阶段的作
15、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”,（二）点焊规范参数及相关关系,1.焊接电流,2.焊接时间,3.电极压力,4.电极端面尺寸,（三）常见金属材料的点焊,1.低碳钢的点焊 这类钢的点焊焊接性良好，焊接参数范围宽。在常用厚度范围内(0.53.0mm)一般无需特殊措施，采用单相工频交流电源，简单焊接循环即可获得满意结果。,低碳钢的焊接技术要点,冷轧板焊前无需专门清理，热轧板则必需清除表面上的氧化层、锈蚀等杂质。如经冲压加工，则需清除冲压过程中沾上的油污。如设备容量许可，建议采用硬的焊接参数，以提高热效率和生产率，并可减少变形。选用中等电导
16、率、中等强度的Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金电极。表面清理质量较差或冲压精度较差而刚度又大时，可考虑采用调幅电流(渐升)或加预热电流的措施来减少飞溅。板厚超过3mm时，焊接电流较大，通电时间较长为改善电极工作条件，可采用多脉冲焊接电流。,2.不锈钢的点焊,不锈钢按组织可分为奥氏体型、马氏体型、铁素体型三类。奥氏体型与铁素体型不锈钢易于点焊。马氏体型不锈钢焊后硬度高、性能脆，焊接时需精确控制焊接参数，焊后常需作热处理，故较少用于点焊结构。奥氏体型不锈钢的电阻率为低碳钢的4-7倍，热导率仅为低碳钢的1213。故可用较小的焊接电流、较短的通电时间进行点焊。不锈钢的高温强度与硬度远比低碳钢高，因此必
17、须采用比焊低碳钢时高得多的电极压力来避免飞溅和缩孔。电极材料亦需选用高温硬度高的材料以免严重压馈。,不锈钢焊接技术要点,为保证耐晶间腐蚀的性能，应尽量减少在敏化温度区停留，宜选用硬的焊接参数，焊接时间一般比相同厚度低碳钢短40%-50%。因电阻率大、热导率小，焊接电流可比相同厚度低碳钢小些。电极压力应提高40%-80%，为此需采用软化温度高、硬度高的材料作电极。一般推荐Be-Co-Cu合金电极，尤其当点焊较厚板时，电极的冷却极为重要，可采用外水冷却。,前点对后点的分流现象比点焊相同厚度低碳钢板时小，最小点距可减小。线膨胀系数比低碳钢约大15%，易变形，应尽量采用较小的熔核直径，一般推荐不大于板
18、厚的4倍。强度不够宁可增加点数。当板厚大于3mm的奥氏体不锈钢点焊时，常采用多脉冲焊接电流来改善电极工作状况。其脉冲较点焊等厚低碳钢时短且稀。这种多脉冲措施亦可用于后热处理。,3.铝及铝合金的点焊,铝及铝合金的电阻率低(低碳钢的14-12)热导率高(低碳钢的2.4倍)，虽其熔点较低仍带采用极大电流焊接，通电时间要短，以免散热过多。一般需要焊接等厚低碳钢时的3倍电流，通电时间则约为焊接等厚低碳钢的110。铝及铝合金在空气中很快生成致密的氧化膜，必须在焊前很好清理，清理以化学法为佳清理后应在短期内完成焊接以免再次氧化。与纯铝相比，铝合金的塑性变形温度区窄，线膨胀率大，伸长率小，因此须精确控制焊接参
19、数才能避免裂纹和缩孔。此种缺陷在厚板点焊时尤为严重，推荐采用低频半波电源。,铝及铝合金焊前必须严格清理表面，除去氧化膜，推荐用化学法以保证接触电阻值稳定。清理后应及时焊接，存放期不应大于72h。采用硬的焊接参数，大容量焊机是点焊铝及铝合金必不可少的。当板厚较小时，尚可采用单相工频交流电源，大厚度及要求高的铝合金构件一般采用低频半波焊接工艺。大容量电容放电点焊机常用于点焊纯铝。用电阻率低的Cd-Cu合金球面电极，必须加强水冷，有可能时采用外水冷以提高电极寿命。电极粘损是影响电极寿命的主要因索，要频繁地用细砂布清理电极工作面。在要求严格的场合，每几十个焊点甚至几个焊点就需清理一次。厚板点焊建议采用
20、变压式加压工艺(加顶锻力)。,四、电焊设备和电极,二、凸焊 是点焊的一种变型。焊接前首先在一个工件上预制凸点(或凸环等)，焊接时在电极压力下电流集中从凸点通过，电流密度很大，凸点很快被加热、变形和熔化而形成焊点。凸焊在接头上一次可焊成一个或多个焊点。,像图3-1a所示，对于板厚差异大的材料，若用一般的点焊方法，很难焊接。但是，在厚板上压出凸点使其与薄板具有同样的热容量，如图3-1b所示，则很容易焊接，这种焊接方法称为凸焊。,a)点焊 b)凸焊,图3-1 点焊与凸焊,凸焊是点焊的一种特殊形式，它是利用零件原有型面倒角、底面或预制的凸点焊到另一块面积较大的零件上。因为是凸点接触，提高了单位面积上的
21、电极压力与焊接电流，有利于板件表面氧化膜破裂与热量集中，减小了分流电流，可用于厚度比达到1：6的零件焊接。另外，可采用多点凸焊，以提高生产率和降低接头变形。在使用平板电极凸焊时，零件表面平整无压坑，电极寿命长。凸焊既可在通用点焊机上进行，也可在专用凸焊机上进行，广泛应用于成批生产的盖、筛网、管壳以及T形、十字形、平板等零件的焊接。,1.凸焊的特点及适用场合,凸焊零件实例,2.凸焊接头的形成过程分析,凸焊时焊核生成随时间的变化(低碳钢板厚2.3毫米),凸焊过程电极压力、电极位移及电流随时间的变化,预压阶段,凸焊时如果施加电极压力时带冲击，凸点会被压溃，因此必须较缓慢地加压，随着电极压力的增大，凸
22、点进一步被压溃，电极下移。当达到给定电极压力时，凸点的压强就差不多停止，可以认为通电之前凸点高度的一半多(S1)已被压塌，凸点高度变低。,凸点压溃阶段,在通电的瞬间，电流集中流过凸点的端头，在一般的焊接规范下，剩下凸点的高度大致为S2，在约10毫秒间几乎全部被压溃。如果此时的电极压力不足，就会产生凸点位移现象。由图中看出，流过预热电流时，凸点是较为缓慢地被压溃；仅是预热电流，凸点还不能完全被压溃，只有在随后通焊接电流时，凸点才开始急剧地被压塌。,焊核生长阶段,凸点被完全压溃的同时，便开始了焊核的生长期。焊接接头受热熔化而生成焊核，因其体积膨胀要把电极向上推，但由于焊机加压结构中有摩擦力阻止焊核
23、的膨胀，而使电极压力反而增大。此现象与点焊相同。断电后，因焊核冷凝收缩电极又再次下移。,上图是用同样的规范焊接而无预热电流的情况。因凸点在12周便被压溃，所以在通电瞬间，电极压力便降低。当焊核急剧生长而产生飞溅时，则电极压力再次降低，随着焊核的生长，电极的运动先是上移，然后瞬间下移。,3.凸焊工艺规范,凸焊规范参数有焊接电流、焊接时间、电极力等。凸焊时，由于电极工作面尺寸远大于熔核直径，电极尺寸对电流场分布和焊接过程的进行无明显影响，因此电极尺寸不作为凸焊的工艺参数。,（1）.焊接时间,焊接时间对熔核尺寸与接头强度的影响规律与点焊基本相同。在焊机容量足够的条件下，随着焊接时间的增长，熔核尺寸与
24、接头强度增大。但这种增大是有限的，因为熔核尺寸的增大将形成后期喷溅，使接头质量下降。,(2).焊接电流,焊接电流与焊接时间的影响类似。随着电流的增大，熔核尺寸与接头强度的变化如图所示。凸焊时，无熔核的固相焊有一定的接头强度，故因焊接电流变化引起接头强度的变化比点焊时小。,(3).电极压力,电极力的大小，同时影响析热与散热。在其它参数不变时，电极力增大，焊接熔核尺寸与接头强度减小。为了保持一定的熔核尺寸与接头强度，在提高电极力的同时，需要相应增大焊接电流或通电时间。熔核上的电极压强应在允许调节的范围内。一般比点焊窄得多。电极压强小于允许值，产生喷溅；压强过大，不但能破坏焊接过程的稳定性，也能使凸
25、点瞬时压溃，破坏了正常的焊接过程。为此，电极压强与压下的速度应大小合适，又平稳而无冲击。,凸焊规范的特点同样由焊接电流与通电时间的不同匹配决定。在熔核尺寸稳定即等于常数的条件下，焊接电流与通电时间关系见图。图中，I区为过硬的焊接规范区，II区为正常焊接规范区，III区为过软的焊接规范区。由于凸焊时，产生早期飞溅的倾向大，通常不允许采用过硬的规范。过软的规范即曲线近水平部分，对电流的被动比较敏感，易出现软化区过宽、组织过热现象因此焊接规范应在II区选取为宜。,三、缝焊 缝焊与点焊的区别：缝焊是以圆盘状铜合金电极(滚轮电极)代替点焊的棒状电极。焊接时，滚轮电极压紧工件的同时，并作波动。使工件产生移
26、动。电极在滚动过程中通电，每通一次电就在工件间形成一个焊点。连续通电，在工件间便出现相互重叠的焊点，从而形成连续的焊缝。亦可断续通电或滚轮电极以步进式滚动时通电获得重叠的焊点。,缝焊接头也须是搭接，由于焊缝是焊点的连续，所以用于焊接要求气密或液密的薄壁容器，如油箱、水箱、暖气包、火焰筒等。,缝焊的分类及应用,1.连续缝焊,缝焊焊接循环示意图,机一电特点为：滚轮电极连续旋转、焊件等速移动，焊接电流连续通过，每半个周波形成一个焊点.,连续缝焊设备简单(例如，FN25型缝焊机)、生产率高，一般焊接速度为10一20mmin。但由于上述机一电特点，缝焊中滚轮电极表面和焊件表面均有强烈过热，焊接质量变坏及
27、电极磨损严重，该方法的实际可用性却很有限。,2.断续缝焊,机一电特点为：滚轮电极连续旋转、焊件等速移动，焊接电流断续通过，每“通-断”一次，形成一个焊点。,断续缝焊在生产中得到最广泛地应用，焊接电流采用工频交流或电容贮能电流波形(频率可调)，用以制造黑色金属气密、水密和油密焊缝，缝焊速度一般均0.54.3mmin。例如FNl150型缝焊机，即属此类。,缝焊焊接循环示意图,3.步进缝焊,机电特点为：滚轮电极断续旋转、焊件相应断续移动，焊接电流在电极与焊件皆为静止时通过。焊点形成后，滚轮电极重新旋转，传动焊件前移一定距离(步距)，每“通一移”一次形成一个焊点。,步进缝焊是一种高质量的缝焊方法，焊接
28、电流采用直流冲击波、三相低频和次级整流电流波形，用以制造铝合金、镁合金等的密封焊缝，缝焊速度一般较低，但为0.2一0.6mmin。,缝焊焊接循环示意图,对缝焊质量的一般要求,缝焊主要应用在薄壁容器的制造上，因此接头的质量要求首先是应具有良好的密封性和耐蚀性。通常在材料焊接性良好时，缝焊接头的静载强度不低于母材金属，因为焊缝的截面积通常是母材纵截面的2倍以上(板愈薄这个比率愈大)，破坏必然发生在母材热影响区上。因此，缝焊结构很少强调接头强度，通常以能通过枕形件(密封性)压力试验即可。缝焊接头的应力分布比点焊接头均匀，但是与其它缝焊(指熔焊)方法相比，电阻缝焊接头疲劳寿命较短。,缝焊时的电流场相当
29、于单块板点焊与两块板点焊时二个电流场的组合。电流密度的分布为不对称，在未焊合的贴合面前沿形成峰值，其机理仍然是边缘效应的影响。因此，缝焊时的电流场特征仍能保证在贴合面处具有集中加热的效果和保证熔核的正常生长。,缝焊时的电流场,缝焊时，已焊点对焊接区既有分流作用，同时又有预热作用，但二者对焊接区的加热过程具有相反的影响。考虑到分流的影响，缝焊时焊接电流的选择往往比点焊时大，这又进一步加强预热作用。当然，缝焊时焊接区对巳焊点又有缓冷的作用，这一切都使缝焊时的温度场比点焊时要复杂的多。当缝焊速度提高时，会使滚轮电极与焊件间的接触电阻增大、析热作用增强，同时，滚轮电极对焊接区的散热作用减弱，这些情况将
30、使温度场畸变，造成缝焊时易出现滚轮电极的表面粘损和焊缝表面质量变坏。,缝焊时的温度场,缝焊温度分布比点焊平缓，焊接方向的金属因预热作用温度比点焊时高，而已焊部分金属因分流电流的缓冷作用温度比前沿更高，形成前低后高的不对称温度分布形态。当提高焊速时，该温度分布曲线将向前沿降低、后沿升高的方向变化，这时易出现焊件表面的过热、过烧现象。焊接速度对温度场形态有重大影响。,缝焊接头形成过程特点,缝焊时，每一焊点同样要经过预压、通电加热和冷却结晶三个阶段。但由于缝焊时滚轮电极与焊件间相对位置的迅速变化，使此三阶段不像点焊时区分的那样明显。,在滚轮电极极直接压紧下，正被通电加热的金属，系处于通电加热阶段”；
31、即将进入滚轮电极下面的邻近金属，受到一定的预热和滚轮电极部分压力作用，系处在“预压阶段”；刚从滚轮电极下面出来的邻近金属，一方面开始冷却，同时尚受到滚轮电极部分压力作用，系处在“冷却结晶阶段”。,因此，正处于滚轮电极下的焊接区和邻近它的两边金属材料，在同一时刻将分别处于不同阶段。而对于焊缝上的任一焊点来说，从滚轮下通过的过程也就是经历“预压一通电加热一冷却结晶”三阶段的过程。由于该过程处在动态下进行的，预压和冷却结晶阶段时的压力作用不够充分，就使缝焊接头质量一般比点焊时差，易出现裂纹、缩孔等缺陷。,1。电流脉冲时间和脉冲间隔时间,缝焊规范参数选择,缝焊时，可通过电流脉冲时间来控制熔核尺寸，调整
32、脉冲间隔时间来控制熔核的重叠量。因此，二者应有适当的配合。一般说，在用较低焊速缝焊时，电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值为1.252，可获得良好的结果。而随着焊速增大将引起点距加大、重叠量降低，为保证焊缝的密封性，必将提高电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值。因此，在采用较高焊速缝焊时，电流脉冲时间与脉冲间隔时间的比值为3或更高。,2。电极压力,缝焊时压力作用不充分，电极压力应比点焊时增加20-50%，具体数值视材料的高温塑性而定。,在焊接电流较小时，随着电极压力的增大，将使熔核宽度显著增加(熔核宽度与重叠量有一定关系；熔核宽度增加引起点距加大、重叠量降低)、重叠量下降，破坏了焊缝的密封性。,在焊接
33、电流较大时，电极压力可以在较大的范围内变化，其熔核宽度(代表了重叠量)、焊透率变化较小并能符合要求。此时，电极压力的影响不像点焊时那样大。,当焊接电流更大些时，尽管电极压力发生很大的变化，但熔核宽度、焊透率均波动很小。但是，不能选择这一更大的电流，理由正如前所述，不仅不能提高接头强度反而使接头质量降低,焊接速度是影响缝焊过程的最重要参数之一。缝焊时，随着焊接速度的增大，接头强度降低，当所用焊接电流较小时，下降的趋势更严重。同时，为使焊接区获得足够热量而试图提高焊接电流时，将很快出现焊件表面过烧和电极粘损现象，即使增大水冷也很难改善。因此，在缝焊时，试图用加大焊接电流来提高焊速进而获得高生产率是
34、困难的。研究表明，随着板厚的增加，缝焊速度必须减慢。,3。焊接速度,4。滚轮电极端面尺寸,滚轮电极端面是缝焊时与焊件表面相接触的部分。滚轮电极端面尺寸的变化对接头质量的影响为点焊时电极端面尺寸的影响相似，由于缝焊的加热特点使这种影响比点焊时更为严重。因此，对端面尺寸变化的限制比点焊时更为严格。,缝焊焊接性,金属材料的缝焊焊接性比其点焊焊接性差，原因主要是缝焊过程及规范参数复杂、机械(力)作用不充分，以及缝焊接头的密封性和耐蚀性要求使其对缺陷的敏感性增大。但是，缝焊接头仍然是在热一机械(力)联合作用下形成的，这就使缝焊与点焊并无实质上的不同。一般认为，判断金属材料点焊焊接性的主要标志对缝焊也是适
35、用的：金属材料点焊焊接性指标及对规范参数的一般要求、各金属材料的点焊技术要点均可作为缝焊时的主要参考。,4 对 焊,对焊:把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻焊方法。包括电阻对焊和闪光对焊两种,一、电阻对焊,电阻对焊：将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法,电阻对焊主要用于断面小于250mm2的丝材、棒材、板条和厚壁管材的接长，尤其在轧丝厂中用这种方法将盘圆彼此连接以便进行连续加工，拔丝后很难找出接头所在。所焊金属材料可以是碳钢、不锈钢和铝及某些铝合金。,实践表明，电阻对焊具有接头光滑、毛刺小、焊接过程简单等
36、优点。但是，电阻对焊接头的机械性能较低，对焊件的准备工作要求高，目前仅应用在小截面金属型材的对焊上。,电阻对焊过程分为预压、加热、顶锻、维持和休止等程序。其中前三个程序参与电阻对焊接头的形成，后两个则是操作中的必要辅助程序。等压式电阻对焊时顶锻与维持合一，较难区分。,1.电阻对焊的过程分析,加热阶段,通电加热开始时，首先是一些接触点被迅速加热、温度升高、压溃而使接触表面紧密贴合进入物理接触；随着通电加热的进行，对口温度急剧升高，在某一时刻将有：沿对口端面温度分布均匀；沿焊件长度形成一合适的温度场。随着通电加热的进行，在压力作用下焊件发生塑性变形、动夹具位移量增大，由于温度场的分布特点，塑性变形
37、主要集中在对口及其邻近区域。若在空气中加热，金属将被强烈地氧化，对口中易生成氧化夹杂。若在真空以及惰性气体中加热，能够避免或减少金属的氧化。,顶锻阶段,顶锻有两种方式，其一是顶锻力等于焊接压力，其二是顶锻力大于焊接压力。等压力方式使加压机构简单，便于实现，但锻压效果不如变压力方式好。变压力方式主要用于合金钢、有色金属及其合金的电阻对焊，为了获得足够的塑性变形和进一步改善接头质量，往往还设有带电顶锻程序。,预压阶段的机一电过程特点和作用与点焊焊接循环中的预压相同，只是由于对口接触表面上压强小，使清除表面不平和氧化膜、形成物理接触点的作用远不如点焊时充分。,预压阶段,电阻对焊接头形成实质,同种金属
38、或结晶化学与热物理性质相近的异种金属结晶化学和热物理性质相差甚大的异种金属,再结晶,扩 散,2.电阻对焊规范参数调伸长度,定义：焊件从静夹具或活动夹具中伸出的长度作用：为保证必要的留量(焊件缩短量)和调节加热时的温度场取值范围：0.61.0倍圆材的直径或方材的边长,电阻对焊规范参数焊接电流密度和焊接时间,在电阻对焊中，焊接电流常以电流密度来表示，电流密度和焊接时间是决定焊件加热的两个主要参数，可适当互相调配。当采用大电流密度、短焊接时间时，可提高焊接生产率，但要使用较大功率的焊机。当采用过长的焊接时间时，由于焊缝晶粒粗大和氧化程度增加，使接头质量降低。,电阻对焊规范参数焊接压力和顶锻压力,等压
39、式电阻对焊时，对碳钢取20-30MPa；有色金属则取10-45MPa；有色金属则取10-45MPa；变压式电阻对焊时，加热力对碳钢取10-15MPa，有色金届取1-8MPa；顶锻力则为10至数十倍的加热力。,二、闪光对焊,将焊件装配成对接接头，接通电源后使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点(产生闪光)，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度分布时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法。闪光焊又分为连续闪光焊与预热闪光焊两种 边续闪光对焊主要用于断面1000mm2左右的闭合零件的拼口，预热闪光对焊可焊接5000一10000mm2大型截面黑色金属材料零件,预热闪光对焊焊接循
40、环图,连续闪光对焊焊接循环图,闪光对焊过程闪光阶段,何谓闪光？闪光焊时，从焊件对口间飞散出闪亮的金属微滴现象。闪光的形成实质 接通电源并使两焊件端面轻微接触，对口间将形成许多具有很大电阻的小触点，在很大电流密度的加热下，瞬间熔化而形成连接对口两端而的液体过梁。在各种力和强烈加热的共同作用下，过梁内部同它的表面之间形成巨大的压力差和温度差，导致过梁爆破，使得液态金属微滴以超过60 m/s的速度从对口间隙抛射出来，形成火花急流闪光。简言之，闪光的形成实质是液体过梁不断形成和爆破过程，并在此过程中析出大量的热。,闪光的作用,加热焊件烧掉焊件端面上的脏物和不平自保护形成液体层,顶锻的作用,封闭对口间隙
41、，挤平因过粱爆破而留下的火口。彻底排除端面上的液体金属层，使焊缝中不残留铸造组织。排除过热金属及氧化夹杂，造成洁净金属的紧密贴合。使对口和邻近区域获得适当的塑性变形，促进焊缝再结晶过程。,减少需用功率，可在较小容量的焊机上对焊大截面焊件。加热区域较宽、使顶锻时易于产生塑性变形，并能降低焊后的冷却速度，有利于对可淬硬金属材料的对焊。缩短闪光加热时间、减小闪光量，不仅可节约金属，对管材尚能减小内毛刺。,预热的作用,闪光对焊接头形成特点,闪光结束时在端面上巳形成液体金属层，顶锻时，端面金属首先在液相下连合成一体。随着顶锻的进行，对口中的液体金属将不断排除，而对口端面必将在液相下消失。由于端面在液相下消失，氧化物将容易随液体排除或使其弥散分布。对口处加热温度高、范围窄，因此顶锻时塑性变形集中、变形度相对增加，可产生足够高的局部位错差值，促进接头形成中的再结晶发生。同时，当顶锻参数合适时，不仅可排出液态金属和氧化物、还可排出部分过热金属，获得较致密的热锻造组织形态，显著提高了接头质量。,闪光对焊规范参数,伸出长度预热参数闪光参数顶锻参效,对焊焊接性,导电与导热性能材料的高温强度和高温塑性材料的半熔化温度区间材料的热敏感性材料的氧化性,
