2电阻焊—点焊原理.ppt

2.1 点焊的基本原理 * * Chapter 2 点焊 压 力 焊 定义 焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊件时产生的电阻热，熔化母材金属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。 特点 1. 靠尺寸不大的熔核连接； 2. 在大电流、短时间的条件下焊接； 3. 在热和机械力联合作用下形成焊点。 分类 1. 按焊接电流波形分 工频 50或60Hz 低频 3~10Hz 2.5kHz~450kHz 交流 高频 脉冲 电容储能 直流冲击波 2. 按工艺特点分 双面单点 单面双点 单面单点 由焦耳定律可知： Q＝I2Rt 式中 Q—产生的热量（J） R—两电极间电阻总和（Ω） I—电流（A） t—电流通过的时间（S） 点焊时的电阻热 Rcw：工件与电极之间的接触电阻。此电阻取决于工件表面状况和电极压紧力。 Rw：工件电阻，取决于工件电阻率与所焊的金属种类有关。 Rc：工件间接触电阻，此电阻取决于表面状况和电极压紧力。 两电极间电阻R＝2Rcw十Rc十2Rw 1. 接触电阻 1）形成原因： 焊件表面的微观凸凹不平及不良导体层。 2）影响因素 （1）表面状态（表面粗糙度、清理方法等） （2）压力 （3）温度 电极压力 接 触 电 阻 1. 接触电阻 等于 与 并联值 2. 焊件内部电阻 导电区域远远大于以电极与焊件接触面为底，焊件厚度为高的圆柱体体积 电流场与电流密度分布 a)导线中,b)单块板中,c)点焊时 i一电流线 j一电流密度 jc一平均电流密度 边缘效应与绕流现象 边缘效应： 在点焊过程中，当电流流过焊件时，由于焊件的横截面积远大于焊件与电极间的横截面积，电流将从板的中部向边缘扩展，使整个焊件的电流场呈双鼓形。 绕流效应： 由于焊接区温度不均匀，促使电流线从中间向四周扩散的现象。 焊件内部电阻的近似计算 0 1 2 3 4 5 6 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 与不均匀加热程度有关，范围0.8~0.9。 硬规范点焊时，焊接区温度很不均匀，应选低值；软规范点焊时，则取高值。 影响焊件内部电阻的因素 焊件的内部电阻比圆柱体（以电极与焊件接触面为底的圆柱体内）的电阻要小。 影响内部电阻的因素： （1）金属材料的热物理性质 （2）机械性能 （3）点焊规范参数及特征 （4）焊件厚度等。 焊接区的总电阻 点焊过程中，焊件—焊件和电极—电极的接触状态、焊接温度场及电场都在不断地变化，因此，焊接区的电阻也不断变化。 描述焊接过程中电阻变化的曲线叫做动态电阻曲线。 需要强调的是，由于材料性能的不同，不同金属材料在加热过程中焊接区动态总电阻变化相差很大 。 1）低碳钢 在低碳钢的点焊过程中，焊接区动态电阻的变化规律可以分为以下几个阶段 ： 1.下降段〔t0～t1〕： 由于接触电阻的迅速降低及消失所造成。该阶段的主要特点是时间短，曲线呈陡降。 点焊1.2＋1.2mm冷轧低碳钢板，该段时间约为(1～2周波)，焊接区金属未熔化但有明显加热痕迹。值得注意的是，当加热速度较快时，该阶段将难以观测到。 2. 上升段〔t1～t2〕： 随着加热的进行，焊接区温度升高，金属电阻率ρ 的增加很快．接触面增加缓慢，ρ的增大起主要作用，曲线上升较快。经过一段时间加热后，焊接区温度已比较高，ρ的增大速率减小，焊接区导电面积增加较快，结果使动态电阻增加速率减缓,最终达到最大值。 一般认为，接近峰值点时焊接区金属已局部熔化，开始形成熔核，达到温度稳定点。继续加热，金属将由固态变成液态，使熔核逐渐增大，但此时输入功率作为潜热消耗，焊点温度不再升高。 3.再次下降段〔t2～t3〕： 继续加热使熔化区及塑性环不断扩展，虽然金属由固相向液相转变时电阻率有突然的增大，但由于绕流现象，使得主要通过焊接电流的金属区域电阻率并没有明显增大。绕流现象使电极下的导电通路截面增大。另一方面，由于金属的明显软化使接触面积迅速增大，电流场的边缘效应减弱。结果均使得焊接区的电阻减小，曲线下降。 *