第八章電阻焊1第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日介紹電阻焊定義：焊件組合后，通過電極施加壓力，利用電流流過焊接區(qū)所產(chǎn)生的電阻熱加熱工件，使要焊接部位達到局部熔化或高溫塑性狀態(tài)，通過熱和機械力的聯(lián)合作用完成連接的方法。物理本質(zhì)：利用焊接區(qū)金屬本身的電阻熱和大量塑性變形能量，使兩個分離表面的金屬原子之間接近到晶格距離，形成金屬鍵，在結(jié)合面上產(chǎn)生足夠量的共同晶粒而得到焊點、焊縫或?qū)咏宇^。分類：1.按接頭形式和工藝特點分：點焊；縫焊；對焊。2.按電流分:交流、直流、脈沖優(yōu)點：1）接頭質(zhì)量高；2）輔助工序少3）不需要填充材料4）生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)自動化

缺點：1）無損檢驗困難；2）設(shè)備復雜，維修困難，一次性投資高。

第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日介紹一、定義

焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電流通過焊件時產(chǎn)生的電阻熱，熔化母材金屬，冷卻后形成焊點，這種電阻焊方法稱為點焊。二、特點1?？砍叽绮淮蟮娜酆诉B接；2。在大電流、短時間的條件下焊接；3。在熱和機械力聯(lián)合作用下形成焊點。第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、分類1。按焊接電流波形分工頻50或60Hz低頻3~10Hz

2.5kHz~450kHz交流高頻脈沖電容儲能直流沖擊波第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日2。按工藝特點分雙面單點單面雙點單面單點第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日四、對點焊質(zhì)量的要求1）熔核直徑或板厚2）焊透率3）壓痕5~20%1。熔核尺寸的幾個基本概念第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日2）少數(shù)金屬材料（如可淬硬鋼等）對焊接熱循環(huán)極為敏感，當點焊工藝不當時，接頭由于被強烈淬硬而使強度、塑性急劇降低。這時，盡管具有足夠大的熔核尺寸也是不能使用的。其點焊接頭強度不僅取決于熔核尺寸，而且與熔核及熱影響區(qū)的組織及缺陷有關(guān)。1）多數(shù)金屬材料（如低碳鋼等）對焊接熱循環(huán)不敏感，焊接區(qū)的組織無顯著變化，也不易產(chǎn)生組織缺陷，其點焊接頭強度主要與熔核尺寸有關(guān)；2。對點焊質(zhì)量的要求第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)點焊時的電阻及加熱一、點焊時的電阻第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日1。接觸電阻接觸電阻形成原因示意圖1）形成原因：焊件表面的微觀凸凹不平及不良導體層。第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日2)影響因素：（1)表面狀態(tài)a)清理方法b)存放時間c)表面粗糙度(2)壓力電極壓力接觸電阻“滯后”效應(yīng)(3)溫度第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日等于與并聯(lián)值2.焊件內(nèi)部電阻1)幾何特點:導電區(qū)域遠遠大于以電極與焊件接觸面為底，焊件厚度為高的圓柱體體積

第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日

電流場與電流密度分布

a)導線中b)單塊板中c)點焊時

i一電流線j一電流密度jc一平均電流密度第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日預壓時，電極壓力的應(yīng)力分布第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日

電流場與電流密度分布

a)導線中b)單塊板中c)點焊時

i一電流線j一電流密度jc一平均電流密度第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日2）邊緣效應(yīng)與繞流現(xiàn)象邊緣效應(yīng)：在點焊過程中，當電流流過焊件時，電流將從板的中部向邊緣擴展，使整個焊件的電流場呈雙鼓形。

原因：焊件的橫截面積遠大于焊件與電極間的橫截面積。繞流效應(yīng)：由于焊接區(qū)溫度不均勻，促使電流線從中間向四周擴散的現(xiàn)象。

第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日3）焊件內(nèi)部電阻的近似計算第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日01234561.00.80.60.40.2與不均勻加熱程度有關(guān)，可在0.8~0.9范圍內(nèi)選取。硬規(guī)范點焊時，焊接區(qū)溫度很不均勻，應(yīng)選低值；軟規(guī)范點焊時，則取高值。第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日3）影響因素：

綜上所述，邊緣效應(yīng)、繞流現(xiàn)象，均使點焊時焊件的導電范圍不能只限制在以電極與焊件接觸面為底的圓柱體內(nèi)，而要向外有所擴展，因而使悍件的內(nèi)部電阻比圓柱體所具有的電阻要小。凡是影響電流場分布的因素必然影響內(nèi)部電阻。這些因素可歸納為；（1）金屬材料的熱物理性質(zhì)（2）機械性能（3）點焊規(guī)范參數(shù)及特征（4）焊件厚度等。第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日3。焊接區(qū)的總電阻：

點焊過程中，焊件—焊件和電極—電極的接觸狀態(tài)、焊接溫度場及電場都在不斷地變化，因此，引起焊接區(qū)的電阻也不斷交化。描述焊接過程中電阻變化的曲線叫做動態(tài)電阻曲線。需要強調(diào)的是，由于材料性能的不同，不同金屬材料在加熱過程中焊接區(qū)動態(tài)總電阻變化相差很大。第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日1）低碳鋼第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日在低碳鋼的點焊過程中，焊接區(qū)動態(tài)阻的變化規(guī)律可以分為以下幾個階段：下降段〔t0～t1〕：由于接觸電阻的迅速降低及消失所造成。該階段的主要特點是時間短，曲線呈陡降（例如，點焊1.2＋1.2mm冷軋低碳鋼板，該段時間約為(1～2周波)，焊接區(qū)金屬未熔化但有明顯加熱痕跡。值得注意的是，當加熱速度較快時，該階段將難以觀測到。第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日上升段〔t1～t2〕：隨著加熱的進行，焊接區(qū)溫度升高，金屬電阻率ρ的增加很快．由于焊接區(qū)金屬基本處于固態(tài)，接觸面增加緩慢，因而ρ的增大起主要作用，曲線上升較快。經(jīng)過一段時間加熱后，焊接區(qū)溫度已比較高，ρ的增大速率減小，而焊接區(qū)導電面積增加較快，結(jié)果使動態(tài)電阻增加速率減緩,最終達到最大值。一般認為，接近峰值點時焊接區(qū)金屬已局部熔化，開始形成熔核，達到溫度穩(wěn)定點。因為繼續(xù)加熱，金屬將不斷由固態(tài)變成液態(tài)，使熔核逐漸增大，但此時輸入功率作為潛熱消耗，焊點溫度不再升高。第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日再次下降段〔t2～t3〕：繼續(xù)加熱使熔化區(qū)及塑性環(huán)不斷擴展，雖然金屬由固相向液相轉(zhuǎn)變時電阻率有突然的增大，但由于繞流現(xiàn)象，使得主要通過焊接電流的金屬區(qū)域電阻率并沒有明顯增大。繞流現(xiàn)象使電極下的導電通路截面增大：另一方面，由于金屬的明顯軟化使接觸面積迅速增大，電流場的邊緣效應(yīng)減弱。結(jié)果均使得焊接區(qū)的電阻減小，曲線下降。第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日平穩(wěn)段〔t3以后〕：由于電極與焊件接觸面尺寸的限制以及塑性金屬被擠到兩焊件之間，使焊件間間隙加大（板縫翹離），限制了熔核和導電面積的增大。同時，由于電流場和溫度場均進入準穩(wěn)態(tài)，熔核和塑性環(huán)尺寸也基本保持不變，動態(tài)電阻曲線將日趨平穩(wěn)。第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日不同焊接電流時動態(tài)電阻曲線

第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日2）不銹鋼第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、點焊時的加熱特點

1。電阻對點焊加熱的影響

1）接觸電阻：產(chǎn)熱5~10%作用：接觸電阻產(chǎn)熱對建立焊接初期的溫度場及焊接電流的均勻化流過起重要作用

2）內(nèi)部電阻：90~95%作用：這部分熱量是形核的基礎(chǔ)，與電流場共同建立了焊接區(qū)的溫度場分布及其變化規(guī)律。

第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.電流場分布對點焊加熱的影響

點焊時的電場其中電流線的含義是在它所限定的范圍內(nèi)的電流占總電流的百分數(shù)，例如，80％的電流線是指它限定的范圍內(nèi)通過的電流占總電流的80％。第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日點焊時各典型截面的電流密度分布第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日1)集中加熱

點焊時，電流線在兩焊件的貼合面處要產(chǎn)生集中收縮，其結(jié)果就使貼合面處產(chǎn)生了集中加熱效果，而該處正是點焊時所需要連接的部位．第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日2)塑性環(huán)

貼合面的邊緣電流密度出現(xiàn)峰值，該處加熱強度最大，因而將首先出現(xiàn)密封的塑性連接區(qū)，此密封環(huán)對保證熔核的正常生長，防止氧化和飛濺的產(chǎn)生有利。第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日3)不均勻的溫度場

第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日4。點焊的熱平衡

熔化母材金屬形成熔核的熱量，占總產(chǎn)熱量的10~30%，其大小取決于金屬熱物理性質(zhì)

、熔核大小（熔化金屬量），與規(guī)范特征無關(guān)。

由散熱而損失的熱量，占總產(chǎn)熱量的70~90%。散熱途徑：工件熱傳導，對流，輻射。最主要是電極散熱，占30~50%（銅電極水冷）其次是工件熱傳導20%,對流輻射占5%,與電極形狀,材料物理性質(zhì),焊接規(guī)范均有關(guān).