第八章电阻焊

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第八章
电阻焊
(RW)
第一节
电阻焊的实质、分类及特点
一、电阻焊(resistance welding)的实质
定义:将被焊工件压紧于两电极之间,利用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或塑性状态,使之形成接头的一种焊接
方法。
二、电阻焊的分类
按电流形式分:(P182 图8-1)交3、直、脉冲2
按接头特点分:
点焊(spot welding)缝焊(beam welding)对焊( Butt Resistance Welding)
三、电阻焊的特点
优点:生产率高(滚缝60m/min)
焊接质量好:冶金;HAZ小;表面
好)
焊接成本低:无材料;保护气;
缺点:
劳动条件好:无光;气;自动化
对参数波动敏感:t短
焊后难于无损检测?
结构受较多限制
四、电阻焊的应用
设备功率大、复杂
材料:碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金
等
结构:广泛(多为轻型接头)
第二节
电阻焊的基本原理
一、电阻热及影响因素
1、电阻热的产生
电阻热——电阻焊的热源:
Q=I2Rt
2、影响产热的因素:
⑴电阻
①焊件本身电阻RW=ρL/s
ρ是重要参数,随温度的升高而增大。(熔化后是熔化前的1~2倍)
②接触电阻RC(可从R =ρL/s进行解释)Rew
当表面清理十分洁净时,RC仅在通电开始极短的时间内存在,
随后会迅速消失。但它在焊接时间很短的情况下(如焊薄铝),对
⑵焊接电流
焊接电流(密度)对产热的影响比电阻和时间两者都大,在焊接
过程中是一个必须严格控制的参数。
⑶通电时间
与焊接电流在一定范围内可互为补充,(有上下限)
⑷电极压力
总电阻R影响显著,
压力增大,R减小。
⑸电极材料及端面形状
主要是电阻率和导热性
⑹焊件表面状况
主要影响接触电阻。彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必
要条件。
二、热平衡及温度分布
(一)热平衡:热量小部分(10~30%)有用,大部分散失,其中主
要通过电极的热传导而散失。
(二)温度分布:
点(对)焊——中心高,四周低
缝焊——由于焊点间相互影响,温度分布比点焊的平坦,且前后
不对称。温度分布曲线越平坦,接头HAZ越宽,工件表面越容易过热,
电极越容易磨损。
**三、(点焊)焊接循环
预压
通电
维持
休止
典型点焊循环图(P186 图8-8)
简单循环 复杂循环
*软/硬规范的概念
压力
i
i
电流
t
硬规范(强规范):大电流、短时间
t
软规范(弱规范):小电流、长时间
四、电阻焊对金属的要求(P186-187)
主要从下列各项指标进行评定:
1、材料的导电性和导热性
导电性和导热性越高,焊接性越差。
2、材料的高温强度
高温(0.5~0.7Tm)屈服强度越高,焊接性越差。易产生()()()等
缺陷
3、材料的塑性温度范围
塑性温度范围越窄,对参数波动越敏感,焊接性越差。要求:焊机控
制精度高、电机随动性好
4、材料对热循环的敏感性
敏感性越强,焊接性越差。
另外——熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜的金属,其焊
接性一般较差。
第三节
点焊、凸焊与缝焊
一、点焊(spot welding)(21)
点焊是一种高速、经济的连接方法。它适用于制造可以采用搭接接头、
不要求气密、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。
点焊有时也用于连接厚度≧6mm的金属板,但与熔焊的对接相比较,点焊的承载能力
低,搭接接头增加了构件的重量和成本,且需要昂贵的特殊焊机,因而是不经济的。
1. 点焊接头形成过程(如图)
点焊循环:预压 通电 锻压 休止(可以是复杂的循环图)
2. 点焊接设计
接头形式: 搭接 折边
接头设计时应注意考虑:
点距、边距、搭接量、分
流、装配间隙等。
1)点距最小值主要是考虑分流影响。
(1)点距小时,接头会因分流而影响其强度;大的点距
又会限制可安排的点焊数量。因此,必须兼顾点距和焊点数
量,才能获得最大的接头强度。
(2)多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。
(3)采用强条件和大的电极压力时,点距可以适当减小。
(4)若采用热膨胀监控或能够顺序改变各点电流的控制
器时,以及采用能有效地补偿分流影响的其它装置时,点距
可以不受限制。
(5)如果受工件尺寸限制,点距无法拉开而又无上述控
制手段时,为保证榕核尺寸一致,就必须以适当电流先焊各
工件的第一点,然后调大电流,再焊其相邻点。
2)搭接量:一般是边距的两倍。
3)装配间隙必须尽可以能小,通常为0.1~0.2mm。刚度、厚
度越大,许用间隙越小,电极的可达性要好。
单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积。
焊透率应介于20%~80%之间(两板上的焊透率应分别测量)。
焊接不同厚度工件时,每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件
厚度的20%,压痕深度不应超过板件厚度的15% 。
3. 点焊方法与工艺
点焊方法:单点、多点焊/单面、双面焊
点焊工艺:
①焊前清理:清理方法分机械清理和化学清理两种。
常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用砂布、钢丝
刷清理等。不同的金属和合金,须采用不同的清理方法。
②工艺参数及选择:
电流(KA) (图8—13)
通电时间(周) :(图8—14),对塑性指标影响较大
电极压力(KN)
通常是根据工件的材料和厚度,参考该种材料的焊接条件表
选取。
首先确定电极的端面形状和尺寸,其次初步选定电极压力和
焊接时间,然后调节焊接电流,以不同的电流焊接试样。经检验
熔核直径符合要求后,再在适当的范围内调节电极压力、焊接时
间和电流,进行试样的焊接和检验,直到焊点质量完全符合技术
条件所规定的要求为止。
以试样选择工艺参数时,要充分考虑试样和工件在分流、铁
磁性物质影响以及装配间隙方面的差异,并适当加以调整。
☆点焊工艺参数之间互相影响,而且还受外界因素(如材料、
结构、设备等)的影响,参数之间要合理匹配,比较复杂,所以,
已将焊接参数标准化,可查阅相关手册、必要时加以修正而得。
点焊质量的检验
最常用的检验试样的方法是撕开法。优质焊点的标志是:在撕
开试样的一片上有圆孔,而另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料
有时不能撕出圆孔和凸台,但可通过剪切的断口判断熔核的直径,
必要时,还需进行低倍测量、拉伸试验和X射线检验等,以判定熔
透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等缺陷。
*异种材料及不等厚板点焊的工艺措施:
不等厚及异种材料焊接时、熔核偏向(产热多、散热难)一边
调整原则:增加薄料或导电、热好工件的产热,减小其散热。
具体方法:①薄件一侧电极端面小直径
②薄件一侧同导热性较差之合金作电极材料
③采用工艺垫片
④采用硬规范
4.常用金属材料的点焊
(1)低碳钢及低合金钢
低碳钢的w(c)低于0.25%,具有良好的焊接性,其焊接电流、
电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。可采用工
频交流、简单循环,无须特殊工艺措施;磁性材料,注意其对焊
接电流的影响。低碳钢和低合金钢如果表面的涂油未被车间的脏
物或其他不良导电材料所污染,在电极压力下,油膜容易被挤开,
不会影响接头质量。
(2)淬火钢
由于冷却速度极快,在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏组
织,在应力较大时还会产生裂纹。为了消除淬火组织、改善接头
性能,通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法。
(3)不锈钢
导电、导热率低,高温强度大。必须采用较高的电极
压力,通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水
冷却,并且要准确地控制加热时间和焊接电流,以防止热
影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。
马氏体不锈钢由于有淬火倾向,点焊时要求采用较长
的焊接时间。为消除淬硬组织,最好采用焊后回火的双脉
冲点焊。点焊时一般不采用电极的外部水冷却,以免因淬
火而产生裂纹。
(4)铝合金
导电、导热率高,强度低,易氧化,焊接性较差;
焊前严格清理后迅速施焊;
必须采用大功率焊机以硬规范焊接(较大电流和较短的
时间、较大的电极压力,电极随动性还要好)。点焊铝合金
时应选用具有下列特性的焊机:
1)能在短时间内提供大电流;
2)电流波形最好有缓升缓降的特点;
3)能精确控制工艺参数,且不受网路电压波动的影
响;
4)能提供阶梯形和马鞍形电极压力;
5)机头的惯性和摩擦力小,电极随动性好。
当前国内使用的300~1000KVA的直流脉冲、三相低频
和二次整流焊机均具有上述特性;单相交流焊机仅限于点
焊不重要薄件。
选用导电、导热率高的1类电极合金材料,球面电极。
可考虑采用复杂循环。
很容易产生电极沾着,为此需经常修整电极。
防锈铝如3A21强度低、延性好,有较好的焊接性,不
产生裂纹,通常采用固定不变的电极压力,而硬铝、超硬
铝必须采用阶形曲线的压力,否则容易产生裂纹。
1类电极:高电导率、中等硬度的铜及铜合金;
2类电极:具有较高的电导率、硬度高于1类
的合金;
3类电极:电导率低于1类和2类、硬度高于
2类的合金。
5. 点焊设备
(1)点焊机(P194,表8—6)
通用、专用、特殊型/固定式、移动式、轻便式
固
定
式
专
用
多
点
焊
机
固定式通用点焊机
移
动
式
点
焊
机
轻
便
式
点
焊
机
电流形式:交流、低频、电容储能、直流
加压机构:脚踏式 电动滚轮式 气压式、液压式、复合式
电极运动轨迹:垂直行程式 圆弧行程式
焊点数目:单点、多点
(2)电极
材料:要求导电、导热好 高温强、硬度高 耐磨
结构:端部、主体、尾部、冷却水孔
形式:标准 特殊
标准电极的五种形式 (下图)
形成合金倾向小
标准电极帽的五种形式(下图)
电极与电极握杆的结合形式见右图
电极通常用铜合金制造。
电阻焊各种形式的电极
★注意电极的拆装及修磨方法。
(第二讲)二、凸焊(projection welding)(23)
凸焊是点焊的一种特殊形
式。在焊接过程中充分利用
“凸点”的作用,使焊接易
于达成且表面平整无压痕
(如图) 。
凸焊的特点:
①多个焊点可同时焊接,生产率高;
②小电流焊接可以可靠地形成小熔核;
③凸点位置、尺寸准确,强度均匀;
④压痕浅,电极磨损少;
⑤焊前对表面质量要求(比点焊)低。
缺点是结构需要有凸点(往往需要专门冲制)、电极复杂,需要高
电极压力、高精度大功率焊机。
凸焊的适用范围:凸焊主要用
于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件,最适宜的厚
度为0.5~4mm。另外,铁线制品等的焊接也属于
凸焊。下图是其它一些凸焊结构。
凸焊接头形成过程:
预压:形成导电回路
通电加热:凸点压溃
形
核
冷却结晶:压力维持
凸点接头和凸点设计
凸焊接头设计
凸焊搭接接头的设计与点焊相似。但通常凸焊接头的搭
接量比点焊的小,凸点间的间距没有严格限制。
凸点设计
凸点的作用是将电流和压力局限在工件的特定位置上,
其形状和尺寸取决于应用的场合和需要的焊点强度,有各种
各样的形式。
凸点的形状通常有圆球形和圆锥形两种,一般多用圆球
形凸点。防止挤出金属残留在凸点周围形成板间间隙,可用
带环形溢出槽的凸点。
凸焊的工艺特点和工艺参数
凸焊的工艺特点
由于电流集中,克服了点焊时熔核偏移的缺点,因此凸焊工
件的厚度比可以≧6:1。
凸焊时,电极必须随着凸点的压溃而迅速下降,所以应采用
电极随动性好的焊机。
多点焊时,还要采取措施防止凸点移位。
凸焊的工艺参数
凸焊的工艺参数主要有:
电极压力、焊接时间、焊接电流。
电极压力:取决于被焊金属的性能、凸点尺寸和一次焊
成的凸点数量,应使凸点在达到焊接温度时被完全压溃,并使工件贴合
紧密。
焊接时间:确定合适的电极压力和焊接电流后,再调节焊接时间。
通常凸焊的焊接时间比点焊长,而电流比点焊小,多点凸焊的时间应适
当稍长。
焊接电流:一般比点焊的小。应采用在合适的电极压力下不致于挤
出过多金属的最大电流。
☆由于材料、结构和凸点的不同,凸焊的焊接工艺参数差异较大,
建议参考相关手册上的数据来确定焊接工艺参数,必要时作适当调整。
其它工艺措施:
电极:通常采用2类电极合金,3类电极合金亦可。常用平面电极,
电极接触面直径不小于凸点直径的2倍。
焊接模具和夹具:凸焊通常需要模具和夹具的配合。模具用于保持和
夹紧工件于适当位置,同时也作电极;夹具是不导电的辅助定位装置(小
工件的电极和定位夹具可合二为一,而大工件的模具和夹具则很复杂)。
凸焊设备:
可在点焊机上实现凸焊,
也可用专用的凸焊机如TNXX
、TNXX等。
三、缝焊
工件装配成搭接接头,并置于两滚轮电极之间,滚轮加压工件
并滚动,连续或断续送电,形成一条连续焊缝的电阻焊方法。
1. 缝焊的分类的特点
形
式
电
流
电极
连续缝焊
连续导通
连续旋转
断续缝焊
断续导通
连续旋转
步进缝焊
断续
断续
特
点
设备简单、生产率高,
但电极磨损严重
应
用
小功率焊机/
非重要结构
应用广泛,
(黑色金属)
设备复杂,要求高,电极
磨损少,焊接质量高
多用于铝 ,镁
合多)
缝焊的适用范围:广泛应用于1.5mm以下的各种钢、高温合金和钛
合金的缝焊,很容易产生表面过热、缩孔和裂纹。
2. 缝焊工艺参数及选择
焊接参数:焊接电流、电极压力、焊接时间 、休止时间 、焊接速度 、
滚轮直径宽度等。
电流:比点焊大15%~40%。
电极压力:对熔核的影响与电焊一致,数值通常比点焊大20%~50%。
焊接时间和休止时间:主要通过时间控制熔核尺寸,通过休止时间控
制重叠量。低速焊接时,焊接/休止时间之比1.25:1~2:1,高速焊时则
≥3:1。
焊接速度:焊接速度与被焊金属、板件厚度以及焊缝强度、质量的要
求等有关。通常较低。
☆2. 缝焊工艺参数及选择
焊接参数:焊接电流、电极压力、焊接时间 、休止时间 、
焊接速度 、滚轮直径宽度等。
电流:比点焊大15%~40%。
电极压力:对熔核的影响与电焊一致,数值通常比点焊大
20%~50%。
焊接时间和休止时间:主要通过时间控制熔核尺寸,通过休
止时间控制重叠量。低速焊接时,焊接/休止时间之比1.25:1~
2:1,高速焊时则≥3:1。
焊接速度:焊接速度与被焊金属、板件厚度以及焊缝强度、
质量的要求等有关。通常较低。
另外,不同厚度或不同材料缝焊时,滚盘不像点焊电极那样
可以做成特殊形状,因此设计缝焊结构时,必须注意滚盘的可达
性。应避免设计曲率半径过小的工件。
3. 常用金属材料的缝焊
(1)低碳钢:低碳钢是焊接性最好的缝焊材料,有高速、中速、
低速三种方案。手工移动工件时,多采用中速;自动焊接时可以
采用高速;焊机的容量不够,只能采用低速。应注意其磁性在焊
接回路中对电流的影响并采取相应措施。
(2)不锈钢:小电流,短时间,大电极压力,中焊速
(3)铝合金:焊接性差,应用强规范;电极粘连严重,加强电
极清理修整;建议用步进缝焊。
4. 缝焊设备
焊件移动方向(下图):纵缝(左) 横缝(中) 圆缝(右)
馈电方式:双侧 单侧
滚轮式:单轮
双轮
加压机构:脚踏式 电动凸轮式 气压式
安装方式:固定式 移动式
电极(滚盘):近年多用3~5mm的窄边滚轮
窄轮缝焊
宽轮缝焊
滚轮通常采用外部冷却方式。焊接有色金属和不锈钢时,用
清洁的自来水即可;焊接一般钢时,为防止生锈,常用含5%硼砂
的水溶液冷却。
其它缝焊方式
压平缝焊(下左)
焊接,外观平整。
常用于低碳钢和不锈钢制成的食品容器等产品的
垫箔对接缝焊(下中) 是解决厚板缝焊的一种方法。
铜线电极缝焊(下右)
有效方法。
是解决镀层钢板缝焊时,镀层粘着滚轮的
第四节 对焊(Butt resistance welding)
一、对焊的特点和方式
对焊:以整个对接接触面焊合的电阻焊方法。
特点:效率高、易于实现自动焊
形式:电阻对焊 闪光对焊 滚对焊
二、电阻对焊(upset butt welding)(25)
接头形成过程:
预压——形成导电回路,保证接头紧密
接触
通电加热——使接头一定范围内达到塑
性状态
顶锻——挤出氧化物、使接头在压力下
形成共同晶粒
点击观看电阻对焊的焊接过程。
参数:伸出长度、焊接电流(密度)、通电时间、焊接压
力、顶锻压力等。
特点:操作过程简单,外形光滑、毛刺小,但焊前准备要求
高,接头强度和冲击值低。
应用:小尺寸及要求不高之零件,氧化物应容易被挤出。
三、闪光对焊(FBW :flash butt welding)(24)
接头形成过程
连续闪光对焊:闪光 顶锻
预热闪光对焊(241):预热 闪光 顶锻
特点:对焊前准备要求低,可焊材料广,焊接质量好,可焊大
截面工件。
应用:①杆件的接长,如钢筋、钢轨的接长等;
②环形工件的对焊,如锚链、车轮钢圈的对接焊等;
③部件的组焊,如发动机排气阀体与阀杆的对接焊等;
对接焊等。
④异种金属的对焊,如铝/铜导电接头、刀头与刀杆的
预热的作用: ①减小焊机需用功率;②降低焊后冷却速度;③缩短
闪光时间。
但预热又延长了焊接周期、降低生产效率,同时使焊接过程更复杂,
而且预热的控制比较困难。
闪光的作用:主要是加热工件,同时形成的液态金属(过梁)通过
闪光被排出,对接头起到清理作用;形成的气氛对接头产生一定的保护
作用,有利于提高焊接质量。
闪光必须稳定而强烈,尤其在闪光后期。
稳定——闪光过程中不短路(会使工件过烧甚至报废)、不断路
(会失去保护作用)。
强烈——闪光越强烈,自保护作用越强。
顶锻的作用:封闭工件端面间隙和液体金属过梁爆破后留下的火口,
挤出端面的液体金属及氧化物夹杂,同时使接头在压力下结晶。
焊接工艺参数:伸出长度 闪光留量 闪光速度 闪光电流密度 顶锻
力、顶锻留量、顶锻速度、夹钳夹持力等。
四、对焊设备:如UN17-150-1等(详见GB/T10249-1988)。
闪光对焊新技术
1、程控降低电压闪光对焊
闪光开始阶段采用较高的二次空载电压(利于激起闪光),当端面温
度升高后,再采用低电压闪光(以提高热效率),接近顶锻时又提高二次
电压(使闪光强烈,增强自保护作用)。
与预热闪光对焊相比,焊接时间短、需用功率低、加热均匀。
2、脉冲闪光对焊
通过液压振动装置,在动夹钳电极送进的行程上再叠加一个振幅
0.25~1.2mm、频率3~35Hz均匀可调的往复振动行程,使端面交替地
短路和拉开,形成脉冲闪光。
与普通闪光对焊相比,脉冲闪光对焊无过梁自发爆破,喷溅微粒小、
火口浅,热效率可提高1倍多,顶锻留量可缩小1/3~1/2。
以上两种方法主要是为了满足大断面工件的闪光对焊。
3、矩形波闪光对焊
以矩形波交流取代工频正弦波交流,可在整个周期内产生与电压相位
无关的稳定、均匀的闪光,单位时间内的闪光次数比工频交流提高30%,
喷溅微粒小、火口浅,热效率高。
多用于薄板和铝合金轮圈的连续闪光对焊。
电阻焊机的安装、调试、保养和安全使用
电阻焊机的安装
(1)对电源的要求
每台焊机都应通过单独的断路器与馈电系统连接。断路器的容量应
能分断焊接回路断路时的最大功率,该功率一般为焊机额定功率的2~4
倍。
电阻焊设备对电源功率的需求取决于焊接方法和焊机的设计。合适
的电源是电阻焊机能达到预期生产率的先决条件之一。工厂电网供电系
统主要由电力变压器、馈电母线、装有分断开关和指示仪表的开关板以
及从开关板至焊机的导线所组成。
电力变压器和馈电母线是否合适,要由两个因素决定:允许的电压
降和允许的发热程度。对于多数电阻焊设备而言,允许电压降是决定性
因素,但也必须考虑发热因素。
对单台焊机,如根据发热程度考虑时,确定电力变压器功率
的大小是比较简单的,因为一般阻焊变压器的额定功率是根据
发热程度确定的。电力变压器通常是100%工作制,而阻焊变压
器的负载持续率为50%,当只以发热为基础时,向一台给定的
焊机供电的电力变压器的等效额定值,等于该焊机阻焊变压器
额定值(负载持续率为50%)的70.7%。例如:一台正常运行
的150KVA缝焊机所需的电力变压器的功率可为106KVA。
如果由一台公用的电力变压器供电的焊机中有若干台同时
工作,则必须研究各台焊机之间的工作分散性因数,以及所有
焊机的实际工作负载持续率。电阻焊机一般都在低于其最大热
容量情况下工作。
根据电压降来确定向一台电阻焊机供电的电力变压器功
率大小:
首先,要确定焊机规定的最大允许压降。当同一台电力
变压器向两台或多台焊机供电时,由一台焊机引起的电压降
将会反映在第二台焊机工作中。因而,为保证焊接质量,不
论向单台或多台焊机供电时,规定总电压降不超过5%是合适
的,最大时也不应超过10%。电压降应在焊机所在处测量。
从开关板到焊机的导线总是愈短愈好,截面应满足额定电流
值导通的规定,并且应设计成低阻抗以使线路中的电压降最
小。
(2)安装
焊机应远离有激烈振动的设备,如大吨位冲床、空气压缩机
等,以免引起控制设备工作失常。
气源压力要稳定,压缩空气的压力不得低于0.5MPa,必要
时,应在焊机近旁安置储气筒。
冷却水压力一般应不低于0.15MPa,进水温度不高于30℃。
要求水质纯净,以减少造成漏电或引起管路堵塞。在有多台焊机
工作的场地,当水源压力太低或不稳定时,应设置专用冷却水循
环系统。
在闪光对焊或点焊、缝焊有镀层的工件时,应有通风设备。
(3)排水
大多数电阻焊机都要水冷却。对于排水,一般是经过集水
管排出。在点焊和缝焊时,还可能采用浇水方式对电极和工件冷
却,冷却水由附加集水槽排出。
电阻焊机的调试
(1)通电前的检查
按照说明书检查连接线是否正确;测量各个带电部位对机身的绝缘
电阻是否符合要求;检查机身的接地是否可靠;水和气是否畅通;测量
电网电压是否与焊机铭牌数据相符。
(2)通电检查
确认焊机安装无误,便可进行通电检查。主要是检查控制设备各个
电流下的机械动作运行,即拔出电压级数调节组的手柄或把控制设备上
焊接电流通断开关放在断开的位置。启动焊机,检查工作程序和加压过
程。
(3)焊接参数的选择
使用与工件相同材料和厚度裁成的试件进行试焊。试验时通过调节
焊接工艺参数(电极压力、二次空载电压、通电时间、热量调节、焊接
速度、工件伸出长度、烧化量、顶锻量、烧化速度、顶锻速度、顶锻力
等)以获得符合要求的焊接质量。
对一般工件的焊接,用试件焊接一定数量后,经目视检查
应无过深的压痕、裂纹和过烧,再经撕破试验检查,焊核直径
合格且均匀,即可正式焊接几个工件。经过产品的质量检验合
格,焊机即可投入生产使用。
对工件要求严格的航空和航天等领域,当焊机安装、调试
合格后,还应按照有关技术标准,焊接一定数量的试件并经目
测、金相分析、X射线检查、机械强度测量等试验,评定焊机工
作的可靠性。
电阻焊机的维护保养
(1)日常保养
这是保证焊机正常运行、延长使用期的重要环节,主要
项目是:保持焊机清洁;对电气部分要保持干燥;注意观察
冷却水流通状况;检查电路各部位的接触和绝缘状况。
(2)定期维护检查
机械部位应定期加润滑油,缝焊机还应旋转导电部分定
期加特制的润滑油脂,检查活动部分的间隙;观察电极及电
极握杆之间的配合是否正常、有无漏水;电磁气阀的工作是
否可靠;水路和气路管道是否堵塞;电气接触处是否松动;
控制设备中各个旋钮是否打滑;元件是否脱焊或损坏。
性能参数检测
1)焊接电流及通电时间的检测
一台新的电阻焊机在装配好出厂时,要通过项目的试验,
包括空载试验和短路试验,以确定阻焊变压器及整台焊机的性
能是否符合出厂标准。空载试验和短路试验要求有专门的试验
设备才能进行。
在焊机的使用现场,可使用电阻焊大电流测量仪对二次短
路电流(电极直接接触)或焊接电流(电极间有工件置入)及
通电时间进行检测。电阻焊电流测量仪是一种专用仪表,通过
套在二次回路中的感应线圈(传感器)获取通电瞬间的电磁信
号,然后经过电路转换,以数字形式显示出电流值及时间值。
2)二次回路直流电阻值的检测
对特定的一台焊机来说,二次回路尺寸是固定的,因此
感抗不变,只有电阻值会因接触表面氧化膜的增厚、紧固螺
栓的松动等而增大,二次路电阻的增大将使焊机二次短路电
流值(或焊接电流值)减小,降低焊机的焊接能力。所以,
在长期使用后应对二次回路进行清理和检测。二次回路直流
电阻值的检测方法可采用微欧姆计进行直接测量,也可对二
次回路外接直接电源,通过测定电流及电压降的方法换算成
电阻值。
3)测定压力
对于一般气动焊机来说,压力是由气缸产生的。因此,
接入气缸的压缩空气的压强与气缸压力是成比例的,可建立
电极压力与压缩空气压强的关系曲线,定期检测电极压力,
并与之对照。
电极压力的检测方法有以下几种:
1、采用U型弹簧钢制成的测力计,根据已知变形量与
压力的关系曲线,从百分表读数可得知压力值。
2、采用钢球压痕的方法,即取一直径适当的钢球和一
块平整的钢板或铜板,先在材料试验机上测得压痕直径与压
力的关系曲线,然后与在焊机上以同一钢球和同一钢板测得
的压痕作对比而得到焊机的压力值。
3、使用电阻应变片及相应的仪表组成的测力计直接测
定。
4、用专用的机械式测力计测定。
恒电流监控技术
监控原理 所谓恒电流监控是指在电阻焊过程中,维持
焊接电流有
效值为恒定,以保证焊接区产生的热量基本不变,从而获得
稳定的焊点熔核尺寸的一种质量监控技术。
适用范围 焊机回路中电参数易变的场合,如电源电压
、铁磁物伸入量、被焊板材的厚度等的变化,对会影响焊接
过程中电流密度的因素,如分流、电极磨损等不宜采用这种
控制。恒电流监控技术适用于点、缝焊和凸焊,也可用于对
焊,是目前既简单又方便、应用广泛的一种控制方法。
动态电阻监控技术
控制原理 动态电阻监控技术是利用点焊过程中焊接区电阻变化的
规律,控制电阻曲线上某些特征参数或跟踪电阻曲线来控制焊点质量的
一种方法。
适用范围 适用于碳钢、低合金钢、钛合金和不锈钢的点焊。它适
用于电流密度易变化的场合,如存在电流分流、电极头磨损、焊件表面
状态变化等的监控。对铝合金不推荐采用。
能量监控技术
监控原理 能量监控技术是建立在焊接区的焦耳热为熔化金属并形
成焊点的唯一热源的基础上。当生产条件一定时,可以假设焊点的散热
情况基本一致,此时焊接区释出的热量越多,形成的焊点熔核就越大。
因此将焊接区的热量作为焊点熔核大小的判据。
适用范围 较广,但控制精度不高。适用于碳钢、结构钢、不锈
钢、钛合金和铝合金的点焊、缝焊及凸焊,也适用于对焊预热阶段的控
制。
其他质量监控技术
电压监控技术 电压控制技术是在焊点形成过程中,选择电极间电
压曲线上某些特征参数作为控制对象,通过对这些参数的控制,实现焊
点熔核尺寸的控制。
电极位移监控技术 在点焊过程中,金属因受热而产生体积膨胀,
特别是金属熔化变成液态时,体积明显增大。熔化金属的四周有冷态的
固体金属包围,限制液态金属的膨胀。在电极轴线方向上,冷态金属很
薄,于是液态金属只能朝这一方向膨胀,尽管有电极压力,仍能产生电
极位移。焊点金属熔化得愈多,体积膨胀越大,电极位移也越大。因此,
电极位移量(又称热膨胀量)的大小是焊点金属熔化量多少的度量。
该监控技术可用于控制因电源电压变化、分流、回路感抗变化、电
极头磨损、小边距等因素造成熔核尺寸的变化。由于对生产操作有一定
影响,在点焊上应用较少。
红外辐射监控技术 红外辐射监控技术是根据焊点表面
辐射的红外光强度来判断和控制焊点质量的一种技术。在点
焊时,当熔核达到一定尺寸,熔核四周形成较稳定的热场,
被焊金属表面也达到一定温度。
在监控时,通常在电极一侧或两侧安装红外探测器,测
量焊点四周或中心表面的红外辐射强度,并将其转换成电信
号,进行记录和分析。当红外辐射强度达到预计数值,表明
熔核达到设计要求,则停止焊接过程。
闪光对焊质量监控技术
焊接电压程控及其自动补偿
焊接电压是闪光对焊的重要工艺参
数之一。进行预热闪光对焊时,一般在预热阶段采用低电压,进入闪
光阶段后采用较高电压。在闪光阶段,为了保证闪光过程的连续和稳
定,以及为了建立合适的温度场,闪光过程各阶段的电压是不同的。
因此应能对焊接电压进行实时控制,以提供所需的各种电压。同时应
能实现电压的自动补偿,以保持每次闪光过程中各个电压的稳定。
烧化速度的控制 工件的送进速度与烧化速度相等,是整个闪光
焊过程的关键问题之一。在闪光过程中,如果工件的烧化速度大于送
进速度,则会使闪光过程断续地进行,焊接质量将因加热或保护的被
破坏而下降。如果工件的送进速度大于烧化速度,则会使两工件短路
,闪光中断,造成工件报废。实践证明,在生产中经常出现而危害最
大的是闪光过程初期的短路现象。
在闪光焊后期出现闪光中断对接头质量的影响也不容忽视。
采用烧化速度控制之后,上述问题得到较好的解决。

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