电阻点焊基础知识
电阻点焊基础知识
第一部分 电阻点焊基本原理
• 一.电阻点焊的定义 • 二.电阻点焊的能量 • 三.电阻点焊的循环过程 • 四. 焊点形成过程
一.电阻点焊的定义
• 点焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电
流,利用电流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状态,使之形成金属结合
的一种方法.
(二). 焊接电阻
• 1 焊接电阻的构成
如右图3所示:电极与 工件间接触电阻Rew、 工件间的接触电阻Re ( Rew 和Re 被称为接触 电阻)和工件自身的电阻 Rw( Rw 成为内部电阻) 构成了点焊时电阻热的发 生机构。其中,接触电阻 产热约为5%-10%,内部 电阻产热约90%-95%
图3 产热电阻示意图
6 压痕过深
压痕过深是板材塑性变 形太大的宏观表现。当焊 点造成任一板材压痕超过 50%是不可接受的, (如图16所示)
图 16 压痕过深示意意图 • 影响因素:焊接时间长;电极使用时间过长;预压时间短;焊
接压力低;焊接压力高;焊接电流高;电极头部面积小;冷却 不通畅;板材金属特性;焊接角度不垂直
图22 良好焊点 注意:并非焊点颜色越深,焊点质量越好!
点焊焊接质量的控制程序
第三部分 生产中的危险因素
• 一 危险因素 • 飞溅灼伤 • 冷却水沸腾,冷却水管爆裂烫伤 • 焊钳夹伤 • 焊钳、电缆碰伤
二 防范措施
• 严格按照安全人穿戴整齐;
• 工作前严格执行TPM,在焊接时要按照 SOS中的要求隔一段时间触摸一次电缆, 检查电缆是否烫手,观察水球是否转动, 以便采取相应措施;
4 裂纹
• 裂纹分为内部裂纹和焊点 周边裂纹
(1)内部裂纹 存在于熔核 内部的裂纹(如图13所示)
图13 内部裂纹示意图
•影响因素:焊接保持时间短;板材表面有杂质; 板材金属特性 •控制措施:增加保持时间;清理板材表面使之 干净无杂质
(2)焊点周边裂纹
分布于焊点表面的裂纹(如图14)
•影响因素:电极头面积太小; 保持时间短;焊接压力高;电 极使用时间长;板材金属特性
板材边缘
图 18 边缘焊点
8.位置偏差焊点
• 与标准焊点 位置的距离 超过10mm 的 焊点不可接 受
• 影响因素: 员工操作不 规范
图 19 位置偏差焊点
9.漏焊
• 应该有焊点的位置 没有焊点成为漏焊 (如图20、21)
• 影响因素:员工大 意;
图20 漏焊示意图
图21 漏焊
10.良好焊点
• 一个良好的焊点应该是焊在工艺规定的标准位 置上,表面颜色比板材略深,直径为大于等于 4mm,压痕小于50%板材厚度的焊点(如图22)
2 .焊接电阻与压力的关系
图4 焊接电阻与压力的关系 由图4可以看到:在其他焊接参数不变的情况下,随着电极压力 的增大,焊接电阻迅速减小,当电极压力增加到一定值时,焊 接电阻趋于稳定。
(三). 温度场的分布
• 温度场是产热与散热相互 作用的表现和结果.
• 由于产热电阻阻值的不同、 电流线分布的不均匀性以 及水冷铜合金电极的强烈 冷却作用,使温度场的分 布具有不均匀性.
2.虚焊(如图10)
• 定义:无熔核或者熔核的尺 寸小 不能满足额定载荷要求 的焊点称为虚焊焊点。当焊 点直径小于4mm时是不可接 受。
• 熔核尺寸的计算方法如图9:
• 影响因素:焊接时间短;焊 接压力高;焊接电流低;电 极头部面积过小;电极头部 面积过大;冷却效果差;配 合状态差;焊点相邻太近; 焊点接近板材边缘;板材金 属特性;焊接角度不垂直
F
• 定义告诉我们点焊与弧焊不同
的某些特点:
(1)接头形式是搭接
(2)焊接过程中始终存在压紧力
(3)电阻点焊的能量是电阻热
另外,点焊还具有通电时间短、焊接 图1 点焊示意图 速度快等特点。
二.电阻点焊的能量
电阻点焊的能量是电阻热,因此,它 符合焦耳定律:
Q= I2RT
其中,Q — 电阻点焊能量; I — 焊接电流; R— 电焊过程中的动态电阻; T— 焊接时间
• 在工作台上行走时要注意焊钳和头上的 电缆;
二.缺陷产生的可能原因及其控制
1 焊穿(如图8)
• 定义: 焊穿是焊点中含
有穿透 所有板材的通孔
的现象,它是熔核成长
过大穿过板材表面的结果
• 影响因素:电流过大、 压力太小、板材表面有 杂质、冷却效果差、电极头
图 8 焊穿
表面不平或有杂质 ;焊接时间长
•控制措施:打磨电极并适当增加电极接触面积;适当减小电流; 适当增加压力;检查大电缆的温度;适当减小焊接时间
系列
点焊钳的基本结构
钳臂
连接螺母 电极连接杆
电极头
挂钩 开关 冷却水管 小电缆 进气管
气缸
常见电极头列举
电极头的功能 1) 传输电流 2) 传递压力 3) 起散热作用
常见点焊钳握杆举例及与连接螺母、电极座和电 极头的配合
第三部分 焊接中常见的缺陷
• 一.缺陷的种类 • 焊穿 • 脱焊 • 焊点扭曲 • 裂纹 • 毛刺 • 压痕过深 • 漏焊 • 边缘焊点 • 焊点偏差
(一).焊接电流
• 由于绕流现象产生的边缘效应, 电流通过焊件时的分布将是不均
匀的。即:两电极间的电流密度 是不均匀的。
• 由右图2可以看到:贴合面的边
缘电流密度出现峰值,该处加热
强度最大,因而将首先出现塑性
连接区,这就是塑性环。熔核就
是在塑性环里形成并长大的。塑
性环的作用:防止熔核氧化和飞
溅。
图2 板材贴合面处电流 密度的分布
• 控制措施:打磨电极适当增加电极接触面积;适当调节焊接参 数
7.边缘焊点
• 定义:不包括钢板所有边缘部 分的焊点称为边缘焊点(如图 17、18)
• 影响因素:板材搭接面积太小; 焊钳选择不当;电极头面积太 大;员工操作不规范
图17 边缘焊点示意图
•改善措施:打磨电极头适当 减小电极面积;改善板材搭 接状况;规范员工操作避免电极压在
• 焊接电流(KA) • 通电时间(cyc) • 电极压力(KN) • 其他参数
(1)焊接电流,通电时间,电极压力三个参数 是电阻点焊过程中最基本,也是最重要的参 数.一般情况下选取这三个参数都是根据所焊工 件的板厚,板材材料对照焊接手册来初步选择, 然后再通过工艺试验验证参数的可行性,根据试 验再进行微调以满足实际生产的需要.
(1)内部飞溅
• 影响因素:预压时间短;焊接压力低;板材附 着赃物;配合间隙差;焊点接近板材边缘;焊 接角度不垂直;焊接电流高;电极对中性差; 板材金属特性
• 控制措施:清理板材表面;矫正焊点位置;调 正焊接角度;适当增加预压时间;适当增加压 力;适当减小焊接电流强度等
(2)外部飞溅
影响因素:预压时间短;焊接时间长; 保持时间短;焊接压力低;冷却不通畅; 板材附着赃物;配合间隙差;焊接角度 不垂直;电极使用时间过长;焊接电流 高;电极对中性差;板材金属特性
图14 焊点周边裂纹示意图
• 控制措施:打磨电极适当增加电极接触面积;适当减 小焊接压力;适当增加保持时间;更换电极
5 毛刺(如图15)
• 飞溅出的液体金属附 着在板材表面凝固后 形成毛刺,即:毛刺来 源于飞溅
• 飞溅分为内部飞溅和外 部飞溅,飞溅产生的根 本原因是接触电阻Rew 和Re太大。
图 15 毛刺
• 由图6中1、2、3、4过程可以看出焊接循环过程 的四个阶段就是与下面四个步骤相对应:
无电加压
加压同时通电流
无电加压 焊接结束(无电无力)
图 7 焊接循环过程
四 焊点形成的过程
• 在图6中:a、b、c是焊点的形成的三个过程 • 焊点的形成过程各阶段的意义 (1)预压阶段:由电极开始下降到焊接电流开
图 9 焊点直径计算 图 10 虚焊
3 焊点扭曲
定义: 焊点造成板材表
面扭曲变形的现象称为焊点 扭曲。
当变形角度超过25º时是 不可接受的,(如图 11、12 所示)
图11 扭曲焊点示意图
• 影响因素:电极对中性差; 焊接角度与板材不垂直;工
人在焊接结束前手对焊钳有 摆动
图12 焊点扭曲
•控制措施:矫正电极使其对中;培养员工良好的操作习惯
• 由图5可以看出:点焊时板 件贴合面处的温度最高, 这样的分布有利于贴合面 处的母材熔化形成熔核。 图5 点焊温度场分布示意图
三. 基本点焊焊接循环过程
图6 基本点焊焊接循环示意图 1-预压时间 2-焊接时间 3-维持时间 4-休止时间
a-预压阶段 b-通电加热阶段 c-冷却结晶阶段 由上图可以看出一个焊点的形成自始至终都处于压力作用之下,这是 电阻焊的基本特点。
(2)其他参数包括加压时间,递增时间,递减 时间,保持时间,变压器匝数比,电流上下限 等.这些参数一般情况下不需要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变.
(3)工艺参数选择
第二部分:点焊基本设备
• 控制箱 • 变压器 • 焊钳 • 辅助部件
变压器+控制箱
悬挂变压 器:PTB150\ 180\200\250
\350
控制 箱:ST21
始接通的时间.这是为了确保在通电之前电极压 紧工件,使工件间有适当的压力. (2)通电加热阶段:在力和热的共同作用下形 成塑性环、熔核,并随通电加热的进行而长大
(3)冷却结晶阶段:使液态熔核在压力作用下 冷却结晶,这样可以提高液相中的温度梯度使 柱状晶组织演变成等轴晶组织,提高焊点强度.
五.点焊的基本参数