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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/ V* x% f$ t, U3 G
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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(chēng)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(chē)、輕工等各工業(yè)部門(mén),是重要的焊接工藝之一。; ]) r( S0 M% G+ f/ y8 s( o; J9 p$ B
一、焊接熱的產(chǎn)出及影響因素
# F0 k* G+ D* }4 j4 H4 W 點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定:Q=IIRt(J)————(1)' \: a$ ~, }- j8 i: K
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)- L7 F% S4 e3 ~/ e( v
1.電阻R及影響R的因素
% |4 H! O4 {7 [& z8 _ 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). ]0 E/ z" h! c4 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(lèi),還與金屬的熱處理狀態(tài)、加工方式及溫度有關(guān)。( R: A z. o% c; t- z
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:# k$ x' r$ T- ]+ }! X# }1 t9 g8 `3 i4 D
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。
, T- |3 p7 [: b, @0 p 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。9 B" y) l5 r8 G8 n D) P# E" u, x
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。
% E5 u; K- F+ L: y+ _+ @( n 2.焊接電流的影響* ?& l8 j4 l! u" t' r" H
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。! Q; F+ }0 O: {1 k2 D0 \5 h
3.焊接時(shí)間的影響2 l; q/ |* ^3 X1 d/ I/ C3 O- L2 u5 S) t
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(chēng)硬規(guī)范),也可采用小電流和長(zhǎng)時(shí)間(弱條件,也稱(chēng)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)。
- b# P! J4 n" J4 t( |8 A$ g 4.電極壓力的影響
) p3 q7 G8 k8 _, c6 Z7 g 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。
/ J9 \6 Q5 q: f5 w+ O; s 5.電極形狀及材料性能的影響
9 `: y+ |/ L( u2 R7 n 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。
7 W7 E: E7 r9 A% o. n7 A: F 6.工件表面狀況的影響! v5 t4 c. H# J' {9 l
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。
, g$ S2 |& A. ?* j 二、熱平衡及散熱
( d) z5 O/ a# G* m5 Z7 V( Q n 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:
# f$ B9 L6 c0 U) J0 {% _ Q=Q1+Q2————(3)其中:Q1——形成熔核的熱量、Q2——損失的熱量+ M& Q7 V7 P6 Z9 Y: ]( G, O3 V
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。3 V; G4 W9 a4 g- A+ l- F- e1 A
三、焊接循環(huán)
% W* ]* I2 e' i 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):3 S/ M& |; N# O; R! ?6 p* z
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。# m' M% C1 _ r
2)焊接時(shí)間——焊接電流通過(guò)工件,產(chǎn)熱形成熔核。" W# R- b. j& ?8 Q$ q1 f
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。# l+ x+ ^: z1 p
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)。( @8 g; e# z& k( i& I e
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):5 r6 p0 }: G' Z' i: E% z
1)加大預(yù)壓力以消除厚工件之間的間隙,使之緊密貼合。
8 H4 O; ?6 Z) n( e) `3 f8 z/ c/ | 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。' k8 l) A. w8 ~( O3 ]3 u
3)加大鍛壓力以壓實(shí)熔核,防止產(chǎn)生裂紋或縮孔。
4 i8 h3 S+ @- a1 Y9 x 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。
. r0 X# W* s* p; H 四、焊接電流的種類(lèi)和適用范圍
3 X* d- a7 ^7 K$ L7 t# f 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。4 P( o6 g( p5 @, }% w
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。6 d; h$ {% B4 S/ R6 e
五、金屬電阻焊時(shí)的焊接性
- P7 F' X2 H; y$ E; R 下列各項(xiàng)是評(píng)定電阻焊焊接性的主要指標(biāo):
9 T* B8 q; H, s( i 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。
) Q% i: ?" V$ A5 Y" x' [0 ~5 S7 z. G3 N 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。! Z R$ T) t, \& [* d6 G, Y& @5 m9 F
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 U3 U9 ]6 a# w& R0 E
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。
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