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\r點(diǎn)焊機(jī)原理<\/span>
\r<\/span>
\r<\/span>焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過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。<\/span>
\r<\/span>一、焊接熱的產(chǎn)出及影響因素<\/span>
\r<\/span>點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：<\/span>Q=IIRt<\/span>（<\/span>J<\/span>）<\/span>————<\/span>（<\/span>1<\/span>）<\/span>
\r<\/span>式中：<\/span>Q——<\/span>產(chǎn)生的熱量（<\/span>J<\/span>）、<\/span>I——<\/span>焊接電流（<\/span>A<\/span>）、<\/span>R——<\/span>電極間電阻（歐姆）、<\/span>t——<\/span>焊接時(shí)間（<\/span>s<\/span>）<\/span> \r<\/p>\r

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\r1.<\/span>電阻<\/span>R<\/span>及影響<\/span>R<\/span>的因素<\/span>
\r<\/span>電極間電阻包括工件本身電阻<\/span>Rw<\/span>，兩工件間接觸電阻<\/span>Rc<\/span>，電極與工件間接觸電阻<\/span>Rew.<\/span>即<\/span>R=2Rw+Rc+2Rew——<\/span>（<\/span>2<\/span>）如圖<\/span>.
\r<\/span>當(dāng)工件和電極一定時(shí)，工件的電阻取決與它的電阻率<\/span>.<\/span>因此，電阻率是被焊材料的重要性能<\/span>.<\/span>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<\/span>.<\/span>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)。<\/span>
\r<\/span>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：<\/span>
\r1<\/span>）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。過厚的氧化物和臟物質(zhì)層甚至?xí)闺娏鞑荒軐?dǎo)通。<\/span> \r<\/p>\r

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\r2<\/span>）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。<\/span>
\r<\/span>電極與工件間的電阻<\/span>Rew<\/span>與<\/span>Rc<\/span>和<\/span>Rw<\/span>相比，由于銅合金的電阻率和硬度一般比工件低，因此很小，對熔核形成的影響更小，我們較少考慮它的影響。<\/span>
\r2.<\/span>焊接電流的影響<\/span>
\r<\/span>從公式（<\/span>1<\/span>）可見，電流對產(chǎn)熱的影響比電阻和時(shí)間兩者都大。因此，在焊接過程中，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蛞蛟诖渭壔芈分幸氩煌康拇判越饘佟τ谥绷骱笝C(jī)，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。<\/span> \r<\/p>\r

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\r3.<\/span>焊接時(shí)間的影響<\/span>
\r<\/span>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)。<\/span> \r<\/p>\r

\r <\/span> \r<\/p>\r

\r4.<\/span>電極壓力的影響<\/span>
\r<\/span>電極壓力對兩電極間總電阻<\/span>R<\/span>有明顯的影響，隨著電極壓力的增大，<\/span>R<\/span>顯著減小，而焊接電流增大的幅度卻不大，不能<\/span>影響因<\/span>R<\/span>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。<\/span> \r<\/p>\r

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\r5.<\/span>電極形狀及材料性能的影響<\/span>
\r<\/span>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。<\/span>
\r6.<\/span>工件表面狀況的影響<\/span>
\r<\/span>工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^。局部的導(dǎo)通，由于電流密度過大，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。<\/span>
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\r<\/span>二、熱平衡及散熱<\/span>
\r<\/span>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：<\/span>
\rQ=Q1+Q2————<\/span>（<\/span>3<\/span>）其中：<\/span>Q1——<\/span>形成熔核的熱量、<\/span>Q2——<\/span>損失的熱量<\/span>
\r<\/span>有效熱量<\/span>Q1<\/span>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關(guān)。<\/span>Q1=10%-30%Q<\/span>，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<\/span>Q2<\/span>主要包括通過電極傳導(dǎo)的熱量（<\/span>30%-50%Q<\/span>）和通過工件傳導(dǎo)的熱量（<\/span>20%Q<\/span>左右）。輻射到大氣中的熱量<\/span>5%<\/span>左右。<\/span> \r<\/p>\r

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\r<\/span>三、焊接循環(huán)<\/span>
\r<\/span>點(diǎn)焊和凸焊的焊接循環(huán)由四個(gè)基本階段（如圖點(diǎn)焊過程）：<\/span>
\r1<\/span>）預(yù)壓階段<\/span>——<\/span>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。<\/span>
\r2<\/span>）焊接時(shí)間<\/span>——<\/span>焊接電流通過工件，產(chǎn)熱形成熔核。<\/span>
\r3<\/span>）維持時(shí)間<\/span>——<\/span>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。<\/span>
\r4<\/span>）休止時(shí)間<\/span>——<\/span>電極開始提起到電極再次開始下降，開始下一個(gè)焊接循環(huán)。<\/span>
\r<\/span>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)：<\/span>
\r1<\/span>）加大預(yù)壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。<\/span>
\r2<\/span>）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。<\/span>
\r3<\/span>）加大鍛壓力以壓實(shí)熔核，防止產(chǎn)生裂紋或縮孔。<\/span>
\r4<\/span>）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。<\/span> \r<\/p>\r

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\r<\/span>四、焊接電流的種類和適用范圍<\/span>
\r1.<\/span>交流電<\/span>可以通過調(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。<\/span>
\r2.<\/span>直流電<\/span>主要用于需要大電流的場合，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。<\/span>
\r<\/span>五、金屬電阻焊時(shí)的焊接性<\/span>
\r<\/span>下列各項(xiàng)是評定電阻焊焊接性的主要指標(biāo)：<\/span>
\r1.<\/span>材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性<\/span>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。<\/span>
\r2.<\/span>材料的高溫強(qiáng)度<\/span>高溫（<\/span>0.5-0.7Tm<\/span>）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。<\/span>
\r3.<\/span>材料的塑性溫度范圍<\/span>塑性溫度范圍較窄的金屬（如鋁合金），對焊接工藝參數(shù)的波動(dòng)非常敏感，要求使用能**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。<\/span>
\r4.<\/span>材料對熱循環(huán)的敏感性<\/span>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。（附表：常用金屬的熱物理性能）<\/span> \r<\/p>\r<\/div><\/div>