接觸焊的分類及焊接原理1.接觸焊的分類接觸焊工焊接接頭的形狀不同，可分為點焊、滾焊及對焊3類，如圖10-11所示。1）點焊點焊時（圖10-11（a））,將焊件搭接好，壓緊在兩圓柱形電極間，并通以很大的電流，使兩焊件接觸處加熱到熔化溫度，形成似透鏡狀的液態(tài)熔池，斷電后，在壓力的作用下凝固形成焊點。2）滾焊滾焊與點焊相似，滾焊時（圖10-11（b）），以旋轉(zhuǎn)的滾焊盤代替點焊時的圓柱形電極，而焊件在轉(zhuǎn)動的滾焊盤間借摩擦力向前移動，當電流斷續(xù)或連續(xù)地由滾焊盤流過焊件時,即形成滾焊焊縫。所以滾焊焊縫實質(zhì)上是由許多彼此相重疊的焊點所組成。3）對焊對焊可以分為電阻對焊和閃光對焊兩種。電阻對焊時(圖10-11(c)),將兩焊件端面互相壓緊，并通過很大電流，依靠兩焊件端面間的接觸電阻和焊件本身的電阻使屬金屬加熱到塑性狀態(tài),斷電后，在壓力的作用下，兩端面即被連接在一起。閃光對焊主要是依靠兩焊件間的接觸電阻來加熱焊件的。加熱時，首先使兩焊件保持輕微的接觸，當電流流過兩焊件間的接觸點時，接觸點被熔化并向四周噴濺，隨著焊件的繼續(xù)靠近，接觸點不斷產(chǎn)生和熔化，使兩端面在一定深度內(nèi)加熱到一定溫度，然后迅速斷電加壓，兩者即被連接在一起。2.接觸焊的原理1)接觸焊的熱源當電流通過導線時,能使導線發(fā)熱,若改變導線電阻就能調(diào)整其發(fā)熱程度。接觸焊時電流通過焊件發(fā)熱量的大小按焦耳一楞次定律確定，即

Q=0.24I2Rt式中Q——所產(chǎn)生的熱量(J)；I——焊接電流(A)；R―兩電極之間的電阻(Ω)；t——通電時間(S)。應該指出，采用不同的接觸焊方法，兩電極之間的電阻R也是不同的。例如，點焊時的電阻R是由焊件內(nèi)部電阻R件、焊件與焊件間的接觸電阻以及電極與焊件間的接觸電阻R觸組成的，如圖10-12所示。即

R=2R件+R觸+2R極2）接觸電阻的概念任何方法加工的焊件，將其放在顯傲鏡下，都可以清楚地看到其表面仍然是凹凸不平的。則當兩焊件互相壓緊時，不可能沿整個平面相接觸，而只在個別凸出點上接觸，如圖10-13所示。若在兩焊件間通以電流，則電流只能沿這些實際接觸點通過。這樣,使電流通過的截面顯著減小，同時迫使電力線在接觸點附近產(chǎn)生彎曲和收縮，從而形成了接觸電阻。接觸電阻大小與電極壓力、材料性質(zhì)和表面狀況有關(guān)，如圖10-14所示。隨著電極壓力的增大，焊件表面的凸出點被壓潰，氧化膜也被破壞,使接觸點的數(shù)量和面積都隨之增加，則接觸電阻就減小。同樣，若材料性質(zhì)越軟,則其壓潰強度越低，由于接觸面積的增加，使接觸電阻減小。當焊件表面存在氧化物和贓物，尤其是導電性很低的氧化物時，會嚴重阻礙電流的通過,而使接觸電阻顯著增加。接觸電阻還與溫度有關(guān)。在焊接加熱過程中，隨著焊件溫度的逐漸升高，接觸點金屬的壓潰強度逐漸下降，從而使接觸面積急劇增加，接觸電阻快速下降。圖10-15所示為焊接低碳鋼及硬鋁時，焊件間的接觸電阻與溫度的關(guān)系。從圖中可以看出，鋼焊件在溫度接近600℃時,其接觸電阻幾乎完全消失。而對于鋁合金，這個溫度為350℃左右，并且到達此溫度的時間很短(圖10-16)。所以，點焊或滾焊時,接觸電阻僅在焊接開始瞬間對熱量的產(chǎn)生有一定影響，而在形成焊點的總熱量中，所占比重并不大。然而，接觸電咀產(chǎn)生的熱量，對焊點的形成仍然起著重要的作用。由于金屬的電阻與溫度有著如下的關(guān)系：R1=R0(l+ɑt)式中R1——t℃時的電阻(Ω)；R0——0℃時的電阻(Ω)；ɑ——電阻的溫度系數(shù),對于鋁、銅等純金屬而言，大約等于0.004,對于鋼來說,這個系數(shù)是變化的，即隨著溫度的升高，金屬的電阻隨之增大。在焊接時，由于焊件接觸面間接觸電阻的作用,使焊件接觸表面間的屬金屬首先被加熱到較高得溫度。同時焊件金屬的電阻也劇烈增加，產(chǎn)生的熱量迅速增多。此時接觸電阻也隨之消失，但該處金屬卻由于焊件金屬的電阻熱繼續(xù)作用，因而首先達到焊接溫度，從而形成均勻分布在接觸面兩邊的焊點。焊件與電極間的接觸電阻R極，對焊接是不利的。R極大,容易使焊件和龜極間過熱而降低電極壽命，甚至使電極和焊件接觸表面燒壞。則焊件和電極在焊接前必須仔細清理，從而減少它們之間的接觸電阻。此外，電極必須具有良好的冷卻條件，使此處熱址能迅速擴散。3）焊件的內(nèi)部電阻若用細小的電力線來表示電流流通情況,并以線分布的密度來表示電流密度的大小，則在點焊時，電流按圖10-17所示情況流過焊件。由圖10-17可知，電流不是直線形通過焊件,并且電流密度的分布是不均勻的，它直接影響著焊件內(nèi)部電阻值。則焊件的內(nèi)部電阻應按下式計算：式中δ——焊件厚度（cm）；D——電極與焊件間的接觸面直徑（cm）;K1——電流密度不均勻分布的系數(shù)，它取決于D/δ的值，當D/δ<5時，比值D/δ增大，系數(shù)K1也增大；K2——由于焊件加熱不均勻而使電流密度分布發(fā)生改變的系數(shù)；ρ——焊件材料的電阻系數(shù)（Ω?cm）。由上式可知道,R件還與焊件材料的電阻系數(shù)有密切關(guān)系。即電阻系數(shù)大的材料（如不銹鋼），R件就大,在同樣電流下，發(fā)熱量也就大。相反，電阻系數(shù)小的材料（如鋁合金）R件就小，在同樣電流下，發(fā)熱量也就小。焊件內(nèi)部電阻在焊接過程中的變化是很復雜的。一方面，當焊接處金屬溫度升高時，焊件內(nèi)部電阻應該增大；另一方面，隨著溫度的升高,焊接處金屬的塑性變形增加，使電極與焊件間接觸面積增大，此時雖然系數(shù)K1增大，但根據(jù)上述公式，焊件內(nèi)部電阻仍應下降。在焊接過程中，焊件內(nèi)部電阻實際上按圖10-18所示的曲線變化，開始時增加，然后又逐漸下降。對于鋁合金,在接通電流后，焊件內(nèi)部電阻增加并不顯著。則在焊接鋁合金時,兩焊件間的接觸電阻的作用是很重要的。3.接觸焊時的電流分流現(xiàn)象及其對焊接的影響1）分流及其對焊接的影響接觸焊時，繞過焊接區(qū)的一部分電流叫做分流。對點焊而言,分流將通過已焊好的焊點或除焊接區(qū)以外的兩焊件間的接觸處如圖10-19所示。由于分流的存在，經(jīng)過焊接區(qū)的電流大大減小，導致加熱不足，造成焊點強度顯著下降。為了使焊接區(qū)獲得足夠的熱量，選用的焊接電流應比沒有分流時大一些。另外，分流還使焊接區(qū)各部分的電流密度分布特性發(fā)生變化，這種變化是使電極與焊件間接觸位置具有最大的電流密度。當分流相當嚴重時，甚至使電極與焊件接觸處的電流密度比其余區(qū)域大，因而引起此處焊件金屬的迅速加熱，以致于這部分熱量來不及散失,結(jié)果在此處發(fā)生燒穿和外部飛濺。為了克服這種現(xiàn)象，必須采取以下措施來改善電極與焊件間的冷卻條件：（1）清理電極要良好。（2）電極壓力要大。（3）改善電極的冷卻條件,工藝上許可時,可采用外部水冷卻。分流的程度可以用下式來表示：分流程度=I分/I×100%式中I——焊接回路總電流(A)；I分——分路電流(A)。2)影響分流程度的因素主要影響分流原因有下列幾個方面：焊件厚度和焊點間距點焊低碳鋼時，隨著點距的增加，使分路電阻增大，則分流程度減小。當采用50mm~30mm的常用點距時，分流電流占總電流的25%~40%,并且隨著焊件厚度的減小，分流程度也隨之減小。相反，當焊點間距減小或焊件厚度增大時，分流程度就增大。應該指出，當滾焊黑色金屬密封接頭時，焊點間距雖然很小，但由于兩電流脈沖間隔時間很短，前一焊點還處于高溫狀態(tài)，其電阻比較大，也即分路電阻大，所以分流程度并不大。當焊接鋁合金時，由于焊點冷卻較快，因而滾焊鋁合金時的電流分流程度要比滾焊黑色金屬時大。（2）焊件層數(shù)增多，由于