接触焊的分类及焊接原理.docx

《接触焊的分类及焊接原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《接触焊的分类及焊接原理.docx（8页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、接触焊的分类及焊接原理1.接触焊的分类接触焊工焊接接头的形状不同，可分为点焊、滚焊及对焊3类，如图IO-Il所示。WlO-II接触焊示意图1 )点焊点焊时(图IO-Il (a),将焊件搭接好，压紧在两圆 柱形电极间，并通以很大的电流，使两焊件接触处加热到熔 化温度，形成似透镜状的液态熔池，断电后，在压力的作用 下凝固形成焊点。2)滚焊滚焊与点焊相似，滚焊时(图IO-Il (b),以旋转 的滚焊盘代替点焊时的圆柱形电极，而焊件在转动的滚焊盘 间借摩擦力向前移动，当电流断续或连续地由滚焊盘流过焊 件时，即形成滚焊焊缝。所以滚焊焊缝实质上是由许多彼此 相重叠的焊点所组成。3）对焊对焊可以分为电阻对焊

2、和闪光对焊两种。电阻对焊时 （图IO-II（C）,将两焊件端面互相压紧，并通过很大电流， 依靠两焊件端面间的接触电阻和焊件本身的电阻使属金属加 热到塑性状态，断电后，在压力的作用下，两端面即被连接 在一起。闪光对焊主要是依靠两焊件间的接触电阻来加热焊件 的。加热时，首先使两焊件保持轻微的接触，当电流流过两 焊件间的接触点时，接触点被熔化并向四周喷溅，随着焊件 的继续靠近，接触点不断产生和熔化，使两端面在一定深度 内加热到一定温度，然后迅速断电加压，两者即被连接在一 起。2 .接触焊的原理3 ）接触焊的热源当电流通过导线时，能使导线发热，若改变导线电阻就能 调整其发热程度。接触焊时电流通过焊件发

3、热量的大小按焦 耳一楞次定律确定，即 Q = 0.24I2Rt式中Q所产生的热量（J）；I焊接电流（A）；R 两电极之间的电阻（Q）；t通电时间（S）。应该指出，采用不同的接触焊方法，两电极之间的电阻R也是不同的。例如，点焊时的电阻R是由焊件内部电阻R件、焊件与焊件间的接触电阻以及电极与焊件间的接触电 阻R触组成的，如图IO-I2所示。即 R = 2R件+ R触+ 2R极图10-12 点悻时电阻的分布图Io-13 电流通过饵件间接触点的情况2）接触电阻的概念任何方法加工的焊件，将其放在显傲镜下，都可以清楚 地看到其表面仍然是凹凸不平的。则当两焊件互相压紧时， 不可能沿整个平面相接触，而只在个别

4、凸出点上接触，如图 IO-I3所示。若在两焊件间通以电流，则电流只能沿这些实 际接触点通过。这样，使电流通过的截面显著减小，同时迫 使电力线在接触点附近产生弯曲和收缩，从而形成了接触电 阻。接触电阻大小与电极压力、材料性质和表面状况有关, 如图IO-I4所示。随着电极压力的增大，焊件表面的凸出 点被压溃，氧化膜也被破坏，使接触点的数量和面积都随之 增加，则接触电阻就减小。(a)图10 - 14 接触电阻与电极律力、材料性质和表面状况的关系同样，若材料性质越软，则其压溃强度越低，由于接触 面积的增加，使接触电阻减小。当焊件表面存在氧化物和赃物，尤其是导电性很低的氧 化物时，会严重阻碍电流的通过，

5、而使接触电阻显著增加。接触电阻还与温度有关。在焊接加热过程中，随着焊件 温度的逐渐升高，接触点金属的压溃强度逐渐下降，从而使 接触面积急剧增加，接触电阻快速下降。图IO-I5所示为 焊接低碳钢及硬铝时，焊件间的接触电阻与温度的关系。从 图中可以看出，钢焊件在温度接近600时，其接触电阻几 乎完全消失。而对于铝合金，这个温度为350左右，并且 到达此温度的时间很短(图IO-I6)。所以，点焊或滚焊时， 接触电阻仅在焊接开始瞬间对热量的产生有一定影响，而在 形成焊点的总热量中，所占比重并不大。然而，接触电咀产 生的热量，对焊点的形成仍然起着重要的作用。由于金属的 电阻与温度有着如下的关系：图10

6、-15 接触电阻与温度的关系Rl=R0（l + t）式中Rl1时的电阻（Q）；RO0时的电阻（Q）；a电阻的温度系数，对于铝、铜等纯金属而言，大约 等于0.004,对于钢来说，这个系数是变化的，即随着温度的 升高，金属的电阻随之增大。在焊接时，由于焊件接触面间接触电阻的作用，使焊件 接触表面间的属金属首先被加热到较高得温度。同时焊件金 属的电阻也剧烈增加，产生的热量迅速增多。此时接触电阻 也随之消失，但该处金属却由于焊件金属的电阻热继续作 用，因而首先达到焊接温度，从而形成均匀分布在接触面两 边的焊点。焊件与电极间的接触电阻R极，对焊接是不利的。R极 大，容易使焊件和龟极间过热而降低电极寿命，

7、甚至使电极 和焊件接触表面烧坏。则焊件和电极在焊接前必须仔细清 理，从而减少它们之间的接触电阻。此外，电极必须具有良 好的冷却条件，使此处热址能迅速扩散。图IO- 17点焊时电力线的分布图Io-18焊接过程中爆件内部电由的变化曲线3）焊件的内部电阻若用细小的电力线来表示电流流通情况，并以线分布的密度来表示电流密度的大小，则在点焊时，电流按图10-17所示情况流过焊件。由图IO-I7可知，电流不是直线形通过焊件，并且电流密度的分布是不均匀的，它直接影响着焊件内部电阻值。则焊件的内部电阻应按下式计算：式中焊件厚度（cm ）；D电极与焊件间的接触面直径（Cm）;Kl电流密度不均匀分布的系数，它取决于

8、D的值，当D35时，比值D增大，系数Kl也增大；K2由于焊件加热不均匀而使电流密度分布发生改变的系数；P焊件材料的电阻系数（Qcm） o由上式可知道，R件还与焊件材料的电阻系数有密切关系。即电阻系数大的材料（如不锈钢），R件就大，在同样电流下，发热量也就大。相反，电阻系数小的材料（如铝合金）R件就小，在同样电流下，发热量也就小。焊件内部电阻在焊接过程中的变化是很复杂的。一方 面，当焊接处金属温度升高时，焊件内部电阻应该增大；另 一方面，随着温度的升高，焊接处金属的塑性变形增加，使 电极与焊件间接触面积增大，此时虽然系数Kl增大，但根 据上述公式，焊件内部电阻仍应下降。在焊接过程中，焊件 内部电

9、阻实际上按图IO-I8所示的曲线变化，开始时增 加，然后又逐渐下降。对于铝合金，在接通电流后，焊件内 部电阻增加并不显著。则在焊接铝合金时，两焊件间的接触 电阻的作用是很重要的。3.接触焊时的电流分流现象及其对焊接的影响1）分流及其对焊接的影响接触焊时，绕过焊接区的一部分电流叫做分流。对点焊而言, 分流将通过已焊好的焊点或除焊接区以外的两焊件间的接触 处如图IO-I9所示。由于分流的存在，经过焊接区的电流 大大减小，导致加热不足，造成焊点强度显著下降。为了使 焊接区获得足够的热量，选用的焊接电流应比没有分流时大 止匕1 O图10 - 19 点焊时的分流现象另外，分流还使焊接区各部分的电流密度分

10、布特性发生 变化，这种变化是使电极与焊件间接触位置具有最大的电流 密度。当分流相当严重时，甚至使电极与焊件接触处的电流 密度比其余区域大，因而引起此处焊件金属的迅速加热，以 致于这部分热量来不及散失，结果在此处发生烧穿和外部飞 溅。为了克服这种现象，必须采取以下措施来改善电极与焊 件间的冷却条件：(1 )清理电极要良好。(2 )电极压力要大。(3)改善电极的冷却条件，工艺上许可时，可采用外部水 冷却。分流的程度可以用下式来表示：分流程度二I分 I100%式中I 焊接回路总电流(A)；I分分路电流(A)。2)影响分流程度的因素主要影响分流原因有下列几个方面：焊件厚度和焊点间距点焊低碳钢时，随着点

11、距的增加， 使分路电阻增大，则分流程度减小。当采用5 O m m3 O m m 的常用点距时，分流电流占总电流的25%40%,并且随着 焊件厚度的减小，分流程度也随之减小。相反，当焊点间距 减小或焊件厚度增大时，分流程度就增大。应该指出，当滚焊黑色金属密封接头时，焊点间距虽然 很小，但由于两电流脉冲间隔时间很短，前一焊点还处于高 温状态，其电阻比较大，也即分路电阻大，所以分流程度并 不大。当焊接铝合金时，由于焊点冷却较快，因而滚焊铝合 金时的电流分流程度要比滚焊黑色金属时大。(2)焊件层数增多，由于焊接区的电阻增大，分流电 路电阻相对减小，所以分流程度相应增大。例如，焊接3块 2mm厚的焊件时，其分流程度就要比焊接两块2mm厚的焊 件大。因此，当焊件多层焊件时，为减小分流，焊点间距应 相应加大。(3)焊件表面状况对分流影响很大。当焊件表面存在 氧化膜或赃物时，两焊件间的接触电阻增大，通过焊接区的 电流减小，也即分流程度增大。