闪光焊接原理及其参数

闪光焊接原理及其参数
一、闪光焊接原理
制链机组闪光对焊是一种使一个弯曲成形的金属圆环的两个端面通过电阻焊的方法对接成一个闭环的焊接方法。

焊接的热量是由极大的电流在金属表面的若干细小接触点的电阻以及接触的拉开时产生的电弧产生的。

在断面温度达到一定高度并产生金属熔液面时对两端面施加压力，从两端面中挤出熔融金属，并通过最后快速顶锻，使已达到熔化温度的母材金属端面重新结晶，熔为一体。

将被焊接环的两端夹在与电阻焊变压器次级连接的两电极中，当启动主电源、电子控制和液压、机械设备后，形成环背电流，液压设备将活动端的端面以设定的速度移近固定端，是两端面接触和挤压，形成焊接电流（焊口电流），巨大的电流使环口两端面温度升高，街头两端面上凹凸不平点接触点产生很大的电阻热，这些接触点迅速熔化，在变压器产生的磁场作用下，熔化的金属液滴穿过焊缝间隙，以很快的速度喷射出去，并形成许多小电弧产生高热，这个过程称为“预热闪光过程”。

然后将两端面拉开一点，电弧消失，端面迅速被氧化，端面的高温向两面的母材扩散，这个过程称之为温度均衡扩散过程。

反复进行若干次向前挤压接触的预热闪光过程和拉开温度均衡扩散的过程，金属开口两端形成温度很高的热影响区，并使金属两端面形成高热，直至被熔融金属层所覆盖，直到焊口接触到一起时，由于金属熔液不断地被喷射出去，焊口电流建立不起来，或者虽建立了，但达不到设定的时间又熔化喷射出去了，进不了温度均衡扩散过程，电极只有继续前进，闪光越来越猛烈，两焊口端面中的氧化物和杂质被喷射出去，这个过程称之为“连续闪光”，当连续闪光长度达到规定的总烧化长度时，焊机活动端迅速前进，将两界面紧紧地顶在一起，这个过程称之为“顶锻”，在顶锻过程中，电流迅速被切断，焊缝中的氧化物和杂质被挤出，形成毛刺。

顶锻后焊口熔在一起重新结晶，待其冷却到一个稳定状态这一过程所用的时间称为冷却时间。

冷却时间到后，上电极抬起，焊接过程结束。

二、闪光焊接参数的定义、影响及注意事项：
1、顶锻压力：顶锻压力通过顶锻缸传给活动台，活动台通过电极夹住链环把压力传给焊口。

传到焊口的压力一般要求每平方毫米7公斤。

因此5#机组生产φ46链环时要有11.6T 力。

但是环冠在顶锻时要产生反抗顶锻的弯曲变形力，所以机组的顶锻力设计时远大于上述数据。

如果顶锻力不够，焊口顶不牢，压不紧，金属组织是松的，甚至克服不了环冠弯曲抗力，焊口只是粘住而已，一拉就断。

顶锻压力在压力表上可以查到，一般5#机组系统压力（及顶锻压力）为110公斤/厘米2。

2、夹紧压力：夹紧压力是夹紧环口，传递活动台顶锻力的，夹紧压力小了，顶锻力再强也传不到环口上来。

一般夹紧压力的大小，以顶锻时环子不在电极上打滑为好。

在山产过程中发现本来是对齐放正的，一经顶锻就歪了，造成错位就是夹紧力小了。

同样当焊口外热影响区出现电极弧坑时，也可能是由于电极压力不够，造成电极与链环接触不好，变为电阻发热，形成烧伤。

链环在较大的夹紧压力下会被压偏，造成环形不符要求，因此夹紧压力应由技术人员确定。

一旦确定后就不能随意调整。

3、氮气压力：焊机油泵的流量远远不够顶锻时需要的流量，因此氮气瓶充满压力油，在顶锻瞬间释放出来给顶锻缸用。

如氮气压力低了，压出来的油起初的压力大，后来压力就小了。

如果氮气压力高了，压出来的油起初多，后来就少了。

这两种情况都会造成顶锻虚假或顶锻无力。

同时夹紧缸下降或上升时，由于大量的油进入夹紧缸，会造成系统压力下降，氮气瓶会迅速给补上，在预热阶段，由于进出油量少，泵会将系统压力补充并将氮气压力提高
到原定高度，以备在顶锻需要大油量时再行释放。

一般氮气压力为顶锻压力的60-70%左右，5#机组氮气瓶压力应保持在75-80公斤左右。

普通检查氮气压力的办法，在关泵时，视压力表指针，压力开始下降较慢，突然转为下降很快，那个瞬间的压力表指示压力就是氮气压力。

4、夹持长度：夹持长度指焊接前两电极之间的距离，夹持长度代表了焊口的基础电阻的大小。

夹持越大，热影响区越宽，越易造成焊口区域材料组织疏松，强度降低。

夹持太小焊口温度与夹持区域的温差过大，易造成在其部位断裂。

一般夹持长度为棒料直径的1-1.2倍为好。

5、最后长度：焊接顶锻以后电极之间的距离叫最后长度。

“夹持长度”的“最后长度”是复核电路板精确度的参数，要经电工根据参数要求调试，并检验电极之间实际尺寸是否与电子板指示的数据相同。

如果不一致，就会影响到后面要讲到的重要参数“烧化长度”和“顶锻长度”。

6、烧化长度：烧化长度指通过闪光喷溅掉的长度（包括预热闪光长度和连续闪光长度），烧化长度决定了顶锻前焊口温度，烧短了温度达不到一定的要求，棒料冷硬，造成没有熔化面，硬顶在一起没有焊牢，一拉就断。

焊长了把材料里的合金的碳烧掉了，影响链环焊口的机械性能，也容易拉断。

烧化长度包含环口焊接前的开口长度，如果焊前环口间距离大了实际就减少了烧化长度，使环口在没有达到一定温度时就进入了顶锻，造成焊不透或焊不牢。

如果焊前环口靠得很近或基本粘在一起，环子在起动时环口就会产生很大的电流，造成热影响区温度很高，极易产生环口过烧现象，焊口部分材料疏松，断面颗粒粗大，也容易拉断。

因此，在设置焊接工艺时就要考虑到焊口距离问题。

一般焊前环口间距离（指电极夹紧后）应为1㎜左右。

或为烧化长度的1/7。

7、顶锻长度：顶锻长度是指在进入连续闪光后烧化长度结束进入顶锻阶段，到活动台停止所运动的前进距离，顶锻长度决定了顶锻变形量，顶得少了，组织不致密，焊口结晶组织松，容易拉料，顶得多了金属流线变歪曲，冲击值下降。

经受不住外力的冲击。

操作工注意：在任意情况下，不容许在没有进入连续闪光的状态下进入顶锻。

夹持长度-（烧化长度+顶锻长度）=最后长度
烧化长度和顶锻长度为环体材料的总消耗量，但其不应为链环外形工艺尺寸所左右。

既不应因为环长而多烧化或顶锻，也不应因环短了而少烧化或顶锻。

8、烧化时间：即烧化速度，电极前进的速度，用烧化长度除此速度即为烧化时间，一般为1.5-2㎜/s之间，视环大小而变。

速度过快，预热时挤压时间短，加热挤压量小，温度上升慢，预热次数多时间长。

进入连续闪光时闪光虽较激烈，但容易闷死而闪不出来，此时环口处于过长时间短路状态，温度迅速提高烧化掉。

速度过慢，预热时挤压时间长，次数少，加热挤压时间量大，温度上升快，易进入闪光，大直径的链环欢迎这种状况，5#机组不行。

速度太慢还会因连续闪光时前进速度跟不上而中断闪光。

9、有电顶锻：顶锻过程时间很短，为了防止顶锻前期焊缝封口时间内氧气进入焊接断面，为了防止顶锻中期熔化的金属凝固挤不出来，为了防止顶锻后期焊口温度迅速下降，金属变硬顶不动，在顶锻前期要保持一定通电时间，称为“有电顶锻”。

计量单位为周波。

通常工频电的周波为50HZ/s，因此每个周波为0.02秒。

电工注意：时间虽短，但这个参数仍要注意准确调整。

10、冷却时间：焊接结束后活动台、固定台两边电极夹牢链环，一点也不能动，保持静止状态，让其冷却焊口熔化面再结晶凝固，待其成为固体状态，才能松动，在冷却时间内，不管什么原因造成夹极动了，焊口就会产生内部疏松、裂纹甚至外部可见的裂缝。

这个环也就废了。

因此冷却时间一定要达到参数规定要求。

该时间列为内调参数和外调参数，内调是电子板上设定的基数时间，外调是由时间继电器控制每调一个品种都要调冷却时间。

11、焊接电流：这个参数在调试说明上已讲过环背电流为基础，调到该电流的1.2倍就是焊接电流，它是以电流互感器次级电流为依靠的，互感器次级输出端电阻抽头不一样，电流刻度值也不一样。

这个刻度值调小了预热闪光次数过多，环背加热时间长，易造成焊接电流值失准，产生焊口过烧（温度过高、组织疏松）。

相差太大甚至会造成环背烧化了，还不能进入连续闪光阶段。

电流值调大了，会造成预热不充分，热影响区温度过低，塑性变形量不够，顶锻不到位，甚至会产生熔化层都挤出去了，最后硬顶，链环焊接失败。

12、预压时间：焊接启动到焊机活动台开始前进的时间，电极下降时系统压力波动很大，如压力还没恢复到设定的系统压力和电极压力，电极就前进，电极与环体间就会造成打滑，影响了焊接参数的准确。

13、变压器级档：焊机有两台变压器并联提供电源，初级电源为380V。

每台焊机都分20个级档，minA1为最小、maxB5为最大，变压器的初级有8个线圈，若干匝圈数，次级永为一开口圈，要在焊接时才能成为一匝的闭合回路，通过改变其初级线圈的匝数来改变次级电压。

W1/W2=U1/U2，式中W2永为1圈。

使用时两台焊机的级档必须相同，否则会产生环流，烧毁变压器，每焊一个品种链环都要根据参数规定变换级档，环越大级档越高。

这个参数应根据不同的变压器来决定，要做好日常生产焊接数据的记录和总结，作为日后生产的参数基础。