电阻焊工作原理及常见焊接缺陷解决

摘要:北京时间20200115关于【电阻焊工作原理及常见焊接缺陷解决】的具体情况和说明,让www.qingqingni.cn新闻频道的以图文形式为您慢慢道来。

摘要: 电阻焊具有的采用内部热源、热量集中、热影响区小、产品变形小能获得较好的表面加工质量、易操作、不使用外加焊接耗材等特点,使其成为焊接质量稳定、生产效率高、易于实现自动化大规模生产的目前最常用的焊接方法之一,特别是近年来我国汽车工业飞速发展,促使电阻焊应用不断增加。本文从电阻焊的理论知识出发,阐述悬挂电阻焊工作原理,同时对电阻焊在汽车行业常见的缺陷进行分析解决。

关键词: 电阻焊 工作原理 缺陷 解决

一. 电阻焊工作原理原理

焊件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊。电阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等特点,因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部门,是重要的焊接工艺之一。

(一)、焊接热的产出及影响因素

点焊时产生的热量由下式决定:Q=IIRt(J)----(1)

式中:Q——产生的热量(J)、I——焊接电流(A)、R——电极间电阻(欧姆)、t——焊接时间(s)

1.电阻R及影响R的因素

电极间电阻包括工件本身电阻Rw,两工件间接触电阻Rc,电极与工件间接触电阻Rew.即R=2Rw+Rc+2Rew----(2)

当工件和电极一定时,工件的电阻取决与它的电阻率.因此,电阻率是被焊材料的重要性能.电阻率高的金属其导电性差(如不锈钢)电阻率低的金属其导电性好(如铝合金)。因此,点焊不锈钢时产热易而散热难,点焊铝合金时产热难而散热易.点焊时,前者可用较小电流(几千安培),而后者就必须用很大电流(几万安培)。电阻率不仅取决与金属种类,还与金属的热处理状态、加工方式及温度有关。

电极与工件间的电阻Rew与Rc和Rw相比,由于铜合金的电阻率和硬度一般比工件低,因此很小,对熔核形成的影响更小,我们较少考虑它的影响。

2.焊接电流的影响

从公式(1)可见,电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此,在焊接过程中,它是一个必须严格控制的参数。

3.焊接时间的影响

为了保证熔核尺寸和焊点强度,焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。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,又称硬规范),也可采用小电流和长时间(弱条件,也称软规范)。

4.电极压力的影响

电极压力对两电极间总电阻R有明显的影响,随着电极压力的增大,R显著减小,而焊接电流增大的幅度却不大,不能 影响因R减小引起的产热减少。因此,焊点强度总随着焊接压力增大而减小。解决的办法是在增大焊接压力的同时,增大焊接电流。

5.电极形状及材料性能的影响

由于电极的接触面积决定着电流密度,电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失,因此,电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损,接触面积增大,焊点强度将降低。

6.工件表面状况的影响

工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通,由于电流密度过大,则会产生飞溅和表面烧损,因此彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。

(二)、热平衡及散热

点焊时,产生的热量只有一小部分用于形成焊点,较大部分因向临近物质传导或辐射而损失掉了,其热平衡方程式:

Q=Q1+Q2————(3)其中:Q1——形成熔核的热量、Q2——损失的热量

有效热量Q1取决与金属的热物理性能及熔化金属量,而与所用的焊接条件无关。Q1=10%-30%Q,导热性好的金属(铝、铜合金等)取下限;电阻率高、导热性差的金属(不锈钢、高温合金等)取上限。损失热量Q2主要包括通过电极传导的热量(30%-50%Q)和通过工件传导的热量(20%Q左右)。辐射到大气中的热量5%左右。

(三)、焊接循环

点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段(如图点焊过程):

1)预压阶段——电极下降到电流接通阶段,确保电极压紧工件,使工件间有适当压力。

2)焊接时间——焊接电流通过工件,产热形成熔核。

3)维持时间——切断焊接电流,电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。

4)休止时间——电极开始提起到电极再次开始下降,开始下一个焊接循环。

为了改善焊接接头的性能,有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环:

1)加大预压力以消除厚工件之间的间隙,使之紧密贴合。

2)用预热脉冲提高金属的塑性,使工件易于紧密贴合、防止飞溅;凸焊时这样做可以使多个凸点在

电焊接前与平板均匀接触,以保证各点加热的一致。

3)加大锻压力以压实熔核,防止产生裂纹或缩孔。

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,或在不加大锻压力的条件下,防止裂纹和缩孔。

二.电阻焊常见缺陷解决

在汽车焊接中常见的缺陷有:裂纹、焊穿孔、漏焊、位置偏差、焊点扭曲、多余焊点、虚焊脱焊。我们主要对焊穿孔、焊点扭曲、虚焊脱焊等缺陷进行分析与解决。

(一)焊穿孔

产生焊穿孔的主要原因:

1. 零件表面不干净

2. 焊钳电极表面不干净

3. 零件搭接离空

4. 电极制冷不好

解决的办法:

1.加强对零件进行检查,表面不清洁的零件要清除干净

2.定期对电极进行检查并修磨

3.在零件离空处增加气缸夹具进行加压使零件贴合再焊接

4.定期检查电极冷却循环水的流通情况,每天取开电极头看水的流量

(二)焊点扭曲

焊点扭曲不仅会影响胶条的装配造成漏水,甚至会对焊接的性能产生很大影响。

产生焊点扭曲的主要原因:

1. 焊钳电极与工件不垂直

2. 焊钳电极不对中

3. 零件搭接离空

解决的办法:

1. 增加一个9~15kg的平衡器将大电缆吊起来,使电极在任何时候都与工件垂直或方便操作者操作,避免由于大电缆太重导致操作者不能长时间保持电极与工件的垂直。

2. 利用螺管座加长电极,使电极之间的距离缩短,避免电极受力变形而造成不对中

3. 在零件搭接离空出增加辅助焊接铜板,利用铜板在焊接时将零件压平

(三)虚焊、脱焊

虚焊脱焊在汽车焊接中是最不可以接受的,缺陷的产生会影响到乘客的安全以及汽车的性能。

虚焊脱焊产生的原因:

1. 电流小

2. 电极压力不足

3. 有分流

4. 电极端面尺寸不符合要求

解决的办法:

1. 定期检测焊接电流,每隔两个小时利用专用工具对焊点进行探察焊接的质量

2. 定期送检气压表确保准确性,对漏气的焊钳及时修理

3. 利用绝缘材料将焊钳与工件或工装接触的部位进行包扎,避免短路分流

4. 按标准修磨电极的尺寸,标准尺寸要求如下:

三.总结

本文主要介绍了悬挂电焊机的工作原理以及一些常见缺陷的解决,尽管现在汽车焊接更趋向于智能化(机器手),但是由于成本的问题,悬挂电焊机仍在普遍使用,我会继续改进焊接的质量与效率,为汽车事业做出自己的贡献。

参考文献

[1] 国家标准.GB/T 2900.22-2005 电工名词术语 电焊机.

[2] 中国机械工程学会焊接学会电阻焊专业委员会. 电阻焊理论与实践.北京:机械工业出版社,1994.

一体式焊钳

X型焊钳

S型焊钳


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