电阻点焊的基本原理.ppt

电阻点焊的基本原理 点焊是轿车制造中应用最广泛的焊接方法。 电阻点焊的热源是电流流经焊接区产生的电阻热。根据焦耳定律，总发热量为：  式中，I（t）——通过焊接区的瞬时电流（A）； R（t）——焊接区的总电阻（Ω）； tw ——焊接电流通过时间（S）。 在点焊过程中，电流和电阻是时间的函数，为了简化运算，通过取其平均值，上式简化为： Q = I W2 R tw (J) (2-2) 式中，I W——通过焊接区的电流平均值（A）； R ——两电极间总电阻的平均值（Ω）； tw ——焊接电流通过时间（S）。 通常，焊接电流 IW 和通电时间 tw都是选定的，而总电阻R与许多因素有关，它又是产生内部热源的基础。所以研究点焊首先要分析R的大小、变化规律及其影响因素。 1．点焊时的电阻  图2-4 点焊时的电阻 点焊时，焊接区电阻如图2-4所示，总电阻 R= 2Rjb + 2Rb + Rc （Ω） (2-3) 式中，Rjb—电极与焊件之间的接触电阻（Ω）； Rb —焊件内部电阻（Ω）； Rc —焊件与焊件之间的接触电阻（Ω）。 接触电阻对焊点加热和焊点形成起主要作用，但焊件与电极间的接触电阻Rjb 对焊接也有不利影响，造成焊接区热量流失和电极过热。 影响接触电阻的主要因素有：电极压力、表面状态和加热温度等。 电极压力：电极压力增加，接触电阻减小； 表面状态：焊前机械清理，接触电阻减小； 加热温度：加热温度升高，接触电阻减小。 焊件的内部电阻是形成焊点的主要热源。假定焊接时，电流在电极直径d所限定的金属柱中通过，则焊件内部电阻  式中，ρT——温度为t℃时，焊件电阻系数（Ω．mm）； δ-——焊件厚度（mm）； S-——电极与焊件的接触面积（mm2）。  图2-5 点焊时的电流线 电阻点焊的基本原理 影响焊件内部电阻的主要因素，除了电极直径d和焊件厚度δ，还有焊接材料、加热温度T等。 焊接材料：材料导电性、导热性增加，焊件内部电阻减小。 加热温度：加热温度升高，中心区电阻系数增加，熔化形核；电流线向周围温度 较低处扩展，熔核长大。 2．点焊时的加热 点焊焊接处的温度场是由加热和散热两个相反的过程共同作用的结果。电流产生的电阻热一方面用来加热焊接区金属，形成足够的熔化核心；但同时也必须不断补偿向周围物质（电极、板件和空气）传导、辐射的热损失，以形成焊接过程的动态平衡，从而使焊接区维持在应有的温度水平上。其热平衡方程式如下： Q=Q1+Q2 (J) 式中， Q——电流产生的总热量； Q1——形成熔核的有效热量； Q2——损失的热量。 有效热量Q1取决于金属的热物理性能及熔化金属量，而与焊接条件无关。Q1≈（10~30）%Q。 损失热量Q2主要包括电极传导的热量（30~50）%Q 和通过工件传导的热量（约20%Q），辐射到大气中的热量只占约5%Q。 由于有效热量Q1与焊接时间无关，而损失热量Q2则随加热时间的增长而增加。因此焊接时间tw越长，完成焊接所需的总热量Q也越多，焊接热影响区也越大。 焊接所需的平均热功率q，即单位时间内所产生的热量为： q=Q/tw (W ） 平均热功率越大，加热速度越快，焊接时间就越短。当平均功率从q 1降到q 2时，要达到焊接温度Tw，则焊接时间必须从t1延长到t2；而当平均热功率小于临界热功率（如图2-6中q 3）时，则由于热功率不足无法达到焊接温度Tw，无法焊接。 图2-6 热功率q和焊接时间tw的关系 由此可以得出结论： ⑴采用功率大的焊机，使用硬规范（强电流，短时间），一方面可以缩短tw，提高生产率；另外又可以减少电能消耗，缩小热影响区，因此近年来白车身点焊趋向于采用大功率焊机； ⑵采用功率小的焊机，使用软规范（弱电流、长时间）