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樓主 |
發(fā)表于 2006-11-1 22:56:59
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Re: 用電阻焊焊接兩部件,,出現(xiàn)強(qiáng)度不穩(wěn)定而焊后脫落---[請(qǐng)教]
發(fā)點(diǎn)最近收集到的資料共享一下,,希望大家多了解,互相幫助9 ^7 B r- J$ W( e6 x* U) ^
" R: R8 ^; J! K+ S3 J焊件組合后通過(guò)電極施加壓力,利用電流通過(guò)接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法稱為電阻焊,。電阻焊具有生產(chǎn)效率高,、低成本、節(jié)省材料,、易于自動(dòng)化等特點(diǎn),,因此廣泛應(yīng)用于航空、航天,、能源,、電子、汽車,、輕工等各工業(yè)部門,,是重要的焊接工藝之一。
1 }1 f6 r$ B! c, |* B 一,、焊接熱的產(chǎn)出及影響因素8 w$ P7 v/ {$ F. t7 P- w! ?$ I6 U: m
點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定:Q=IIRt(J)————(1)1 P4 i) K4 N. w7 N* }
式中:Q——產(chǎn)生的熱量(J),、I——焊接電流(A)、R——電極間電阻(歐姆),、t——焊接時(shí)間(s)6 q+ Q5 ^; X6 @" o: j0 d
1.電阻R及影響R的因素
( r# p) H: M8 Z) i1 C 電極間電阻包括工件本身電阻Rw,,兩工件間接觸電阻Rc,電極與工件間接觸電阻Rew.即R=2Rw+Rc+2Rew——(2)
; C1 X/ T. o: Q9 z- I 當(dāng)工件和電極一定時(shí),,工件的電阻取決與它的電阻率.因此,,電阻率是被焊材料的重要性能.電阻率高的金屬其導(dǎo)電性差(如不銹鋼)電阻率低的金屬其導(dǎo)電性好(如鋁合金)。因此,,點(diǎn)焊不銹鋼時(shí)產(chǎn)熱易而散熱難,,點(diǎn)焊鋁合金時(shí)產(chǎn)熱難而散熱易.點(diǎn)焊時(shí),前者可用較小電流(幾千安培),,而后者就必須用很大電流(幾萬(wàn)安培),。電阻率不僅取決與金屬種類,還與金屬的熱處理狀態(tài),、加工方式及溫度有關(guān),。! s: j8 l( N a; ?/ }1 j
接觸電阻存在的時(shí)間是短暫,一般存在于焊接初期,,由兩方面原因形成:& a v; A. o$ p# H
1)工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物質(zhì)層,,會(huì)使電流遭到較大阻礙。過(guò)厚的氧化物和臟物質(zhì)層甚至?xí)闺娏鞑荒軐?dǎo)通,。 r+ `5 V6 D0 R
2)在表面十分潔凈的條件下,,由于表面的微觀不平度,使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點(diǎn),。在接觸點(diǎn)處形成電流線的收攏,。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻,。2 E0 H- |; m+ x. u
電極與工件間的電阻Rew與Rc和Rw相比,由于銅合金的電阻率和硬度一般比工件低,,因此很小,,對(duì)熔核形成的影響更小,我們較少考慮它的影響,。& X3 \6 ~% K0 ~4 a9 d4 v$ o1 v
2.焊接電流的影響
/ _1 V+ E( e: X" D8 b0 X 從公式(1)可見(jiàn),,電流對(duì)產(chǎn)熱的影響比電阻和時(shí)間兩者都大。因此,,在焊接過(guò)程中,,它是一個(gè)必須嚴(yán)格控制的參數(shù)。引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動(dòng)和交流焊機(jī)次級(jí)回路阻抗變化,。阻抗變化是因?yàn)榛芈返膸缀涡螤钭兓蛞蛟诖渭?jí)回路中引入不同量的磁性金屬,。對(duì)于直流焊機(jī),次級(jí)回路阻抗變化,,對(duì)電流無(wú)明顯影響,。
/ x; U! G' L" G* n+ a7 P5 `% T 3.焊接時(shí)間的影響
% W3 n [0 ]8 Z4 S 為了保證熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度,焊接時(shí)間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補(bǔ)充,。為了獲得一定強(qiáng)度的焊點(diǎn),可以采用大電流和短時(shí)間(強(qiáng)條件,,又稱硬規(guī)范),,也可采用小電流和長(zhǎng)時(shí)間(弱條件,也稱軟規(guī)范),。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范,,取決于金屬的性能、厚度和所用焊機(jī)的功率,。對(duì)于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時(shí)間,,都有一個(gè)上下限,使用時(shí)以此為準(zhǔn),。( G& J2 i: d" ? E, c- F x
4.電極壓力的影響
$ D- G! h- o, T. {5 a) h 電極壓力對(duì)兩電極間總電阻R有明顯的影響,,隨著電極壓力的增大,R顯著減小,,而焊接電流增大的幅度卻不大,,不能 影響因R減小引起的產(chǎn)熱減少。因此,,焊點(diǎn)強(qiáng)度總隨著焊接壓力增大而減小,。解決的辦法是在增大焊接壓力的同時(shí),增大焊接電流,。
# I7 Z! R0 t3 S( K 5.電極形狀及材料性能的影響: w9 Z6 x: \3 ~2 O- k% _
由于電極的接觸面積決定著電流密度,,電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失,,因此,電極的形狀和材料對(duì)熔核的形成有顯著影響,。隨著電極端頭的變形和磨損,,接觸面積增大,焊點(diǎn)強(qiáng)度將降低,。
* C8 s" H) [% E/ Q: j1 D% t8 g 6.工件表面狀況的影響$ ]6 ]/ a6 d/ ?8 ]
工件表面的氧化物,、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻,。過(guò)厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^(guò),。局部的導(dǎo)通,由于電流密度過(guò)大,,則會(huì)產(chǎn)生飛濺和表面燒損,。氧化物層的存在還會(huì)影響各個(gè)焊點(diǎn)加熱的不均勻性,引起焊接質(zhì)量波動(dòng),。因此徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件,。
8 F p+ p3 @* p" `) v* W 二、熱平衡及散熱* L0 W" K7 s* Z: m2 E2 p
點(diǎn)焊時(shí),,產(chǎn)生的熱量只有一小部分用于形成焊點(diǎn),,較大部分因向臨近物質(zhì)傳導(dǎo)或輻射而損失掉了,其熱平衡方程式: d0 g+ D- c% p+ c5 L
Q=Q1+Q2————(3)其中:Q1——形成熔核的熱量,、Q2——損失的熱量
9 _ I" t+ y# { 有效熱量Q1取決與金屬的熱物理性能及熔化金屬量,,而與所用的焊接條件無(wú)關(guān)。Q1=10%-30%Q,,導(dǎo)熱性好的金屬(鋁,、銅合金等)取下限;電阻率高,、導(dǎo)熱性差的金屬(不銹鋼,、高溫合金等)取上限。損失熱量Q2主要包括通過(guò)電極傳導(dǎo)的熱量(30%-50%Q)和通過(guò)工件傳導(dǎo)的熱量(20%Q左右),。輻射到大氣中的熱量5%左右,。: S* {( m ?8 u
三、焊接循環(huán)
" u1 A& ]6 B4 j# L9 ~' G6 y 點(diǎn)焊和凸焊的焊接循環(huán)由四個(gè)基本階段(如圖點(diǎn)焊過(guò)程):8 [0 s+ H+ J1 \. R
1)預(yù)壓階段——電極下降到電流接通階段,,確保電極壓緊工件,,使工件間有適當(dāng)壓力。
; |& c, ~- g, o. }8 b: ^" { 2)焊接時(shí)間——焊接電流通過(guò)工件,,產(chǎn)熱形成熔核,。
& I( d& w, g" p+ C. o( h 3)維持時(shí)間——切斷焊接電流,電極壓力繼續(xù)維持至熔核凝固到足夠強(qiáng)度,。
% \0 v* f* ^* b* g 4)休止時(shí)間——電極開(kāi)始提起到電極再次開(kāi)始下降,,開(kāi)始下一個(gè)焊接循環(huán),。
0 Z* R8 A: }2 \5 A 為了改善焊接接頭的性能,有時(shí)需要將下列各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)加于基本循環(huán):
2 P' p; p9 ?1 D k/ o 1)加大預(yù)壓力以消除厚工件之間的間隙,,使之緊密貼合,。
5 j, }$ C0 R2 A3 \- N 2)用預(yù)熱脈沖提高金屬的塑性,使工件易于緊密貼合,、防止飛濺,;凸焊時(shí)這樣做可以使多個(gè)凸點(diǎn)在通電焊接前與平板均勻接觸,以保證各點(diǎn)加熱的一致,。
6 P( d" ?+ C9 O, E! u; c 3)加大鍛壓力以壓實(shí)熔核,,防止產(chǎn)生裂紋或縮孔。9 k g9 g1 \0 w9 B. X; S
4)用回火或緩冷脈沖消除合金鋼的淬火組織,,提高接頭的力學(xué)性能,,或在不加大鍛壓力的條件下,防止裂紋和縮孔,。 y/ o' D3 O% X
四,、焊接電流的種類和適用范圍
( ^9 ]0 p, I& {* d" A 1.交流電 可以通過(guò)調(diào)幅使電流緩升、緩降,,以達(dá)到預(yù)熱和緩冷的目的,,這對(duì)于鋁合金焊接十分有利。交流電還可以用于多脈沖點(diǎn)焊,,即用于兩個(gè)或多個(gè)脈沖之間留有冷卻時(shí)間,,以控制加熱速度。這種方法主要應(yīng)用于厚鋼板的焊接,。
; P4 Z. F0 z+ ? N1 } W1 | 2.直流電 主要用于需要大電流的場(chǎng)合,由于直流焊機(jī)大都三相電源供電,,避免單相供電時(shí)三相負(fù)載不平衡,。$ d" L' _( O3 j7 I
五、金屬電阻焊時(shí)的焊接性2 U0 n8 M& R. x; g6 h
下列各項(xiàng)是評(píng)定電阻焊焊接性的主要指標(biāo):
1 |3 |) r2 Y" J* B 1.材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 電阻率小而熱導(dǎo)率大的金屬需用大功率焊機(jī),,其焊接性較差,。
+ R( y8 S3 k, G0 j/ L2 A8 B 2.材料的高溫強(qiáng)度 高溫(0.5-0.7Tm)屈服強(qiáng)度大的金屬,點(diǎn)焊時(shí)容易產(chǎn)生飛濺,,縮孔,,裂紋等缺陷,需要使用大的電極壓力,。必要時(shí)還需要斷電后施加大的鍛壓力,,焊接性較差。* b6 L; U6 a# H. [) u% h6 d" x# H
3.材料的塑性溫度范圍 塑性溫度范圍較窄的金屬(如鋁合金),,對(duì)焊接工藝參數(shù)的波動(dòng)非常敏感,,要求使用能精確控制工藝參數(shù)的焊機(jī),,并要求電極的隨動(dòng)性好。焊接性差,。2 u' X' D5 b A+ I6 ?8 x
4.材料對(duì)熱循環(huán)的敏感性 在焊接熱循環(huán)的影響下,,有淬火傾向的金屬,易產(chǎn)生淬硬組織,,冷裂紋,;與易熔雜質(zhì)易于形成低熔點(diǎn)的合金易產(chǎn)生熱裂紋;經(jīng)冷卻作強(qiáng)化的金屬易產(chǎn)生軟化區(qū),。防止這些缺陷應(yīng)該采取相應(yīng)的工藝措施,。因此,熱循環(huán)敏感性大的金屬焊接性也較差,。. n, l% m0 q4 L/ }4 W6 ?) e
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