电阻焊技术及其应用详解

通常晶核以柱 状晶形式生长，相 互接触时获得金属 键结合，接合面消 失，得到柱状晶生 长充分的焊点。
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纯金属（如镍、钼等）和结晶温度区间窄的 合金（碳钢、合金钢、钛合金等），熔核为柱状 组织；铝合金等熔核为“柱状＋等轴”组织，而 熔核凝固组织完全是等轴组织的情况极为罕见。
如图是LY12CZ铝合金枝晶束的形貌。
（2）加热时间短，热量集中，故HAZ小，变形 与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理 工序。
（3）不需要填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊 接材料，焊接成本低。
（4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改 善了劳动条件。
（5）生产率高，且无噪声及有害气体，大批量 生产中，可和其它制造工序一起编到组装线上。 但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。
钢Rew＝(1/2)Rc ； 铝合金Rew＝(1/25)Rc
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2、焊件内部电阻
内部电阻是焊接区金属本身所具有的电阻，
2Rw的析出热量占总热量的 90～95％。该区体
积比电极接触面为底圆柱体大，且：
2Rw
KAT
2 d 2 / 4
影响 2Rw的因素有：
材料的热物理性质（电阻
总电阻
率）、力学性能（压溃强 度）、焊接参数及其特征
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电阻焊的缺点
（1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质 量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查， 还有靠各种监控技术来保证。
（2）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重 量，且因在两板熔核周围形成夹角，致使接头的 抗拉强度和疲劳强度均较低。
（3) 设备功率大，机械化、自动化程度较高， 使设备成本较高、雄修较困难，并且常用的大功 率单相交流焊机不利于电网的正常一遥行。
电阻焊
第一章 电阻点焊 第三章 缝 焊
§1 点焊基本原理 §1 缝焊接头形成及工艺
§2 点焊工艺
§2 常见金属材料的缝焊
第二章 凸 焊
第四章 对 焊
§1 凸焊基本原理 §1 电阻对焊
§2 凸焊一般工艺 §2 闪光对焊
电阻焊及分类
是利用电流流经工件接触面积邻近区域产生 的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，同时对焊 接处加压完成焊接的一种方法。
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汽车制造业电阻焊的应用
（1）点焊：主要用于车身总成、地板、车门、 侧围、后围、前桥和小零部件等的焊接。
（2）多点焊：用于车身底板、载货车车厢、车 门、发动机罩盖和行李箱盖等的焊接。
（3）凸焊及滚凸焊：用于车身零部件、减振器 阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等的焊接。
（4）缝焊：用于车身顶盖雨檐、减振器封头、 燃油箱、消声器和机油盘等的焊接。
（3）为不均匀加热的过程，产生不均匀的温度 场。改变电流波形、电极形状，可加以控制。
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三、电阻对加热的影响
1、接触电阻
研究表明，接触电阻析出热量约占内部热源 的5～10％，且与焊件的材质、表面状态（清理 方法、表面粗糙度等）、电极压力及温度有关。 为避免粘损、初期喷射等，在焊厚钢板、铝合金 等有时可采用马鞍形压力变化曲线。厚钢板预热 电流脉冲、调幅电流波形可厚的和马鞍形压力变 化曲线相同功效。接触电阻析热占比例不大，并 很快降低、消失，但对初期温度场、扩大接触面 积、促进电流分布的均匀化有重要作用。接触电 阻和焊接件接触电阻有如小关系：
可分点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊、闪光对 焊等。体共同特点是电阻加热，在压力下焊合。
物理本质是利用焊接区本身电阻热和大量塑 性变形能量使两个分离表面原子之间接近到晶格 距离形成金属键，在接触面上产生共同晶粒而得 到焊点、焊缝或对接接头。
质量稳定、生产率高、易于机械化自动化。
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电阻焊的优点
（1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金 属与空气隔绝，冶金过程简单。
低碳钢
（电极压力及规范）和焊 件厚度等。不同材料动态 电阻相差很大。
不锈钢 铝及其合金
焊接时间
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（四）点焊的热平衡
1、焊接区总的热量
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
Q1－熔化金属形成熔核的热量；
Q2－通过电极传热损失的热量；
Q3－通过焊件传热损失的热量；
Q4－对流、辐射散失到Biblioteka 气中的热量。Q 的大小取决于焊
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二、电焊热源及加热特点
（一）点焊热源
是电流通过焊接区产生的电阻热，根据焦耳 定律总的热量为：
Q
t 0
i2 (rc
2rew
2rw )dt
rew
式中分别是：
rw
i－焊接电流瞬时值；
rc－焊件接触电阻的动态电阻值；
rc
rew－电极与焊件之间电阻；
rw－焊件内部动态电阻，均是时间的函数。
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（二）电流对点焊加热的影响
z
r
T
O
温度分布 15
§2 点焊工艺
一、点焊特点及分类
2、不用填充材料，适用性强。
3、操作简单，易于机械化化自动化。
4、工件依靠尺寸不大的熔核连接，其焊缝质 量受熔核尺寸、组织及分布的影响。
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§1 点焊基本原理
一、点焊接头的形成
用两柱状电极压紧后施加压力→通电→接 触面发生点状熔化（熔核）→断电→一半熔化 晶粒表面为晶核开始结晶，在压力下完成一个 焊点的过程。
1、调节焊接电流有效值大小及波形特征使内
部热源的吸热量显著变化，影响加热过程。如焊
接低碳钢薄板使用工频不如脉冲电流。
2、焊接电流在焊件内部电阻上所形成的电流 场分布特征，将使焊接区各处加热强度不均匀， 影响点焊加热过程。
（1）电流线在贴合面产生集中收缩，产生集中 加热效果；
（2）贴合面边缘电流密度出现峰值，先出现塑 性连接区，保证熔核正常生长。
接参数和金属的热物理 性质。实际生产中往往
Q2 Q3
Q1
利用控制 Q2 来获得合
适的温度场。
Q4
点焊热平衡组成
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2、焊接区温度分布
是析热和散热综合结 果，点焊终了时最高温度 总是处于焊接区中心，超 过被焊金属熔点部分别形 成熔核，核内部分超过熔 点200～300K。由于Q2和 Q3强烈作用，离开熔核边 界温度降低很快。导热性 较差或硬规范时，温度梯 度很大，反之亦然。
（5）对焊：用于钢圈、进排气阀杆、刀具等的 焊接。
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第一章 电阻点焊
是将焊件装配成搭接接头，压紧在两电极之 间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊 方法。适用于搭接厚度小于3mm的冲压、轧制薄 板的非密封性连接。也可焊6mm以上，但综合经 济指标不如熔焊。
1、大电流、短时间、加压状态下完成焊接， 热量集中，焊接变形小，生产率高，成本低。