上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,电阻焊原理 工艺及设备,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,一、电阻焊分类及简介,点焊 工件搭接 柱状电极 熔核连接 通常板厚4mm,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,一、电阻焊分类及简介,凸焊 工件搭接 工件有凸点 平板电极 熔核连接 一次可焊多点,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,一、电阻焊分类及简介,缝焊 工件搭接 盘状滚动电极 排点状焊缝（连续或断续） 通常板厚 3mm,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,一、电阻焊分类及简介,电阻对焊 对接接头 通常焊接直径20mm 对接端面平整 钳口式电极 焊后接头处变粗,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,一、电阻焊分类及简介,闪光对焊 对接接头 大截面工件 钳口式电极 焊后接头处有 毛刺,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,二、电阻焊的特点及工业应用,热量集中、加热时间短、焊接变形小； 冶金过程简单； 能适应多类同种及异种金属的焊接； 工艺过程简单，易于实现机械化及自动化； 焊接生产率高，成本低； 劳动环境较好，污染小。 设备一次投资费用大，设备复杂，对维修人员技术要求较高； 电网容量大，且多为单相，易造成电网不平衡； 缺少简便、实用的无损检测手段。,特点,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,二、电阻焊的特点及工业应用,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,各种薄板构件的生产,轿车外壳拼装，仪表柜、钢家俱的生产；,油桶、油箱、化工原料盛器、食品罐头等；,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,各种薄板构件的生产,一辆轿车的白车身上焊点数：30005000个,电阻点焊在汽车白车身焊装中占据主导地位,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,各种形状相同截面对接 或环状零件的生产,建筑钢筋的接长、铁路钢轨的接长、刃具的异种钢毛坯对接； 钢窗框架、自行车轮圈、汽车轮圈、锚链等的生产。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,各种冲压件、挤压件之间 或对薄板的装焊,物品货架、动物笼、钢格栅架、汽车制动闸； 电气触头； 不锈钢餐具等。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,三、电阻点焊原理,1、点焊的定义及本质定义： 焊件装配成塔接接头，并紧压在两电极之间，利用电阻热把焊接区局部金属加热到焊接温度，在压力下形成焊点的电阻焊方法称点焊。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,三、电阻点焊原理,1、点焊的定义及本质本质：点焊焊点的剖面如右图，它是通过热与力的综合作用在两板之间形成的永久性连接。两要素：内部热源施加压力,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,三、电阻点焊原理,2、点焊加热原理及特点电阻点焊的热源是电阻热。电阻点焊时，当焊接电流通过两电极间的金属区焊接区时，由于焊接区具有电阻，根据焦耳定律：Q=I2Rt，会在焊件内部形成热源内部热源。 特点：a) 加热迅速、集中；b) 为获得合理的温度分布，焊接区的散热非常重要；c) 加热过程与被焊金属材料的热物理性质关系密切；,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,三、电阻点焊原理,3、焊接区电阻及变化规律点焊时焊接区存在三个种类的电阻见右图：（a）焊件本身电阻Rw（b）焊件间的接触电阻Rc（c）焊件与电极间的接触电阻Rew,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,1）焊件本身电阻 电流通过焊件而产生的电阻热与焊件本身电阻有关，该电阻按下式计算：其中焊件电阻系数1、2两焊件厚度S对应于电极接触面积K考虑电流在板中扩散的系统1，K仅与电极与焊件的几何形状有关。由于一般随温度升高而增大，故加热时间越长，电阻越大，产热多，对形成焊点的贡献越大。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,2）接触电阻 Rc 2Rew接触电阻是一种附加电阻，通常是指在点焊电极压力下所测定的接触面（焊件焊件接触面、焊件电极接触面）处的电阻值。影响接触电阻的主要因素：表面状态电极压力加热温度：钢600，铝350时的接触电阻接近为零 。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,焊件清理方法对接触电阻Rc的影响,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,接触电阻与电极压力间的关系（板厚为1mm)1低碳钢2铝合金,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,点焊过程中接触电阻的变化,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,焊接区总电阻的分配（举例）,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,点焊过程中焊接区电阻的变化规律,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,三、电阻点焊原理,4、点焊时的热量分配,Q1加热焊接区母材金属形成熔核的热量; Q2通过电极热传导损失的热量。 Q3通过焊接区周围金属热传导损失的热量,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,1、点焊分类,双面点焊,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,1、点焊分类,单面点焊,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,2、点焊流程,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,点焊流程举例,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,3、电阻点焊典型控制参数碳钢电阻点焊参数（t为板厚）,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,几种材料的点焊工艺参数,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,4、点焊工艺参数对接头质量的影响 1）焊接电流,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,2）电极压力的影响,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,强规范（硬规范）：大电流，短时间 弱规范（软规范）：小电流，长时间取决于工件材料的性能、厚度及所用焊机的功率。但有上、下限。,3）焊接时间的影响,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,4）电极端面形状及尺寸的影响电极工作端面分圆柱形、圆锥形、球面形三种，以圆锥形、球面形最广泛，主要是可以加强冷却降低电极温度。虽然球面形电极寿命长、散热快、焊点外观好、但制造，尤其是修复比较困难，故一般使用圆锥形电极居多。 工作面的选定与压力大小有关。压力大 、工作面需大些，以免电极端面压坏，所以随板厚的加大，工作面直径亦需增加，工作面是不断磨损而增大的，所以在焊接生产中要定时修复，否则因电流密度下降而导致熔透下降甚至无熔核。采用随焊点数增加而电流自动提升的方法可以延长两次修复之间的时间。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,5、电阻点焊的几个影响因素 1）分流及影响因素,点距越小，板材越厚，材料导电性越好，分流越严重。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,焊接顺序对分流的影响,焊件表面状态对分流的影响表面处理不良时，油污和氧化膜使接触电阻增大，导致焊接区总电阻增大，分路电阻相对减小，使分流增大。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,电极与工件非焊接区接触 焊件装配不良或装配过紧 单面点焊,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,分流的不良影响 1）焊点强度降低； 2）单面点焊产生局部接触表面过热和飞溅,消除和减少分流的措施 1）选择合理的焊点距； 2）严格清理被焊工件表面； 3）注意结构设计的合理性； 4）对敞开性焊件。采用专用电极和电极握杆； 5）连续点焊时，可适当提高焊接电流； 6）单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,2）感应电阻对焊接电流的影响由于窗口内的工件存在感应电阻，感应电阻越大，焊点的焊接电流越小，故焊点6的焊接电流必焊点1的电流小。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,四、电阻点焊工艺,3）不同厚度和不同材料的点焊由于工件厚度和材料不同，会产生熔核偏移现象，克服的方法是：a)采用硬规范；b)不同直径或材质电极；c)附加导热性差的工艺垫片；d)采用凸焊方法。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,五、电阻点焊设备,1、点焊机的构成,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,五、电阻点焊设备,2、点焊电极 1）电极结构,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,五、电阻点焊设备,2、点焊电极 1）电极结构（电极端面形状）,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,五、电阻点焊设备,2、点焊电极 2）电极材料第一类：导电最好、强度最差，适用于要求电流 密度高但高温强度差的焊件例如铝合金；第二类：导电适中、强度亦适中适用于大多数 件，汽车行业均采用此类铜合金，有CrCu及CrZrCu等；第三类：导电较差，但强度（主要是高温强度） 最好，适用于焊接强度及硬度较高的不锈钢、高稳 合金等。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,五、电阻点焊设备,2、点焊电极 2）电极材料（硬度和软化温度）,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,五、电阻点焊设备,2、点焊电极 2）电极材料（导电率）,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,六、金属的焊接性,1、材料可焊性及评定指标可焊性是指用来相对衡量金属在一定焊接工艺条件下，实现优质接头难易程度的尺度。 评定材料点焊可焊性的指标通常有： 1）材料的导电性和导热性 导电、导热性好的材料 ，其可焊性较差 2）材料的高温和常温强度 此强度越大，可焊性越差，易产生飞溅 3）材料的线胀系数 线胀系数越大，点焊是易产生裂纹等缺陷，焊后翘曲变形大。 4）材料的热敏感性 热敏感性越强的材料，焊接易出现淬硬组织或裂纹等缺陷。 5）材料的熔点以及电极材料形成合金的倾向 熔点越高，点焊时电极易变形和磨损，可焊性差。有些表面镀有低熔点且易与电极形成合金的镀层材料，焊接时易使电极沾污，可焊性差。,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,六、金属的焊接性,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,六、金属的焊接性,2、典型材料的焊接,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,六、金属的焊接性,2、典型材料的焊接,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,六、金属的焊接性,2、典型材料的焊接,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,七、电阻缝焊,1、缝焊原理及分类 按滚盘滚动及馈电方式分：1）连续缝焊滚盘连续转动，电流不断通过 2）断续缝焊滚盘连续转动，电流断续通过 3）步进缝焊滚盘断续转动，电流在转盘停顿时通过,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,七、电阻缝焊,1、缝焊原理及分类按接头形式分：,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,七、电阻缝焊,2、缝焊设备及分类,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,八、凸焊,1、凸焊原理及分类,凸焊分为：单点凸焊、多点凸焊、环焊、T型焊、滚凸焊、线材交叉焊,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,八、凸焊,1、凸焊原理及分类,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,八、凸焊,2、凸焊工艺,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,八、凸焊,2、凸焊工艺,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,九、闪光对焊,1、闪光对焊循环,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,九、闪光对焊,2、闪光对焊过程示意,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,九、闪光对焊,3、闪光对焊工艺参数 1）伸出长度（夹持长度） 2）附加长度（预热、闪光、顶端留量） 3）顶锻力5500N/mm2 4）预热电流2.5-10A/mm2 5）闪光电流1.8-7A/mm2 6）二次空载电压15V 7）预热速度2mm/s 8）闪光速度0.52mm/s 9）顶锻速度25200mm/s,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,十、电阻焊的检验和质量控制,1、电阻焊接头破坏性检验,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,十、电阻焊的检验和质量控制,2、非破坏性检验及微观检验,上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏,十、电阻焊的检验和质量控制,3、电阻点焊实时监控,