鋁及鋁合金點焊

一、特點：密度小、耐腐蝕好、電阻率低、熱導率高、熔點低。

二、分類：1非熱處理強化型       2熱處理改化型

焊接特點

1極大的焊接電流（一般為等厚低碳鋼的3倍）

2很少的通電時間（一般為等厚低碳鋼的1/10）

3盡量在硬化狀態(tài)下焊接

4焊接性較差

焊機技術(shù)要點

1焊接應嚴格清理表明，清理后及時焊機，存放時間不大于72小時。

2應選用電阻率低的合金球面電極，加強水冷必要時采用外水冷，應勤于清理

電極，幾十個甚至幾個焊點就需要清理一次，推薦使用鈷銅、鎢銅（薄型板材）。

3厚板點焊建議加強頂鍛力。

電阻焊(resistancewelding)是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并施以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。 

電阻焊方法主要有四種，即點焊、縫焊、凸焊、對焊，（見圖)

電阻焊概述

　　電阻焊的種類很多，常用的有點焊、縫焊、對焊和凸焊三種。

　　一、點焊

　　點焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點的電阻焊方法。點焊主要用于薄板焊接。

1、點焊的工藝過程：

　?。?）、預壓，保證工件接觸良好。

　　（2）、通電，使焊接處形成熔核及塑性環(huán)。

（3）、斷電鍛壓，使熔核在壓力繼續(xù)作用下冷卻結(jié)晶，形成組織致密、無縮孔、裂紋的焊點。

2、點焊方法分類

（1）、雙面單點焊：通常焊機均采用此方案

（2）、單面單點焊：零件的一側(cè)電極可達性很差，或零件較大，二次回路較長時采用此方案

（3）、單點雙點焊

（4）、雙面雙點焊

（5）、多點焊

3、點焊的主要形式

（1）、電子脈沖式：常用于低碳鋼、不銹鋼等敏感性能差的材料

（2）、電容儲能式：主要用于熱時間短的、很小的超薄板及有色金屬，也用于厚薄差較大的板材

　　二、縫焊

　　縫焊的過程與點焊相似，只是以旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾輪電極代替柱狀電極，將焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^，并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動，連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法。

　　縫焊主要用于焊接焊縫較為規(guī)則、要求密封的結(jié)構(gòu)，板厚一般在3mm以下。

　　三、對焊

　對焊是將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法，電阻對焊主要用于截面簡單、直徑或邊長小于20mm和強度要求不太高的焊件。

　　四、凸焊

凸焊是點焊的一種變型形式;在一個工件上有預制的凸點，凸焊時，一次可在接頭處形成一個或多個熔核。與點焊相比提高了單位面積上電極壓力和焊接電流，有利于板件表面氧化膜的破裂與熱量集中，減少分流，可用于厚度達到1：6的零件焊接。

電阻焊的優(yōu)點

1、熔核形成時，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單。

2、加熱時間短，熱量集中，故熱影響區(qū)小，變形與應力也小，通常在焊后不必安排校正和熱處理工序。

3、不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、乙炔、氫等焊接材料，焊接成本低。

4、操作簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化，改善了勞動條件。

5、生產(chǎn)率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產(chǎn)中，可以和其他制造工序一起編到組裝線上。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔離。

電阻焊的缺點

1、目前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗來檢查，以及靠各種監(jiān)控技術(shù)來保證。

2、點、縫焊的搭接接頭不僅增加了構(gòu)件的重量，且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強度和疲勞強度均較低。

3、設(shè)備功率大，機械化、自動化程度較高，使設(shè)備成本較高、維修較困難，并且常用的大功率單相交流焊機不利于電網(wǎng)的平衡運行。

我國電阻焊的應用現(xiàn)狀

　　隨著航空航天、電子、汽車、家用電器等工業(yè)的發(fā)展、電阻焊越加受到廣泛的重視。同時，對電阻焊的質(zhì)量也提出了更高的要求。可喜的是，我國微電子技術(shù)的發(fā)展和大功率可控硅、整流器的開發(fā)，給電阻焊技術(shù)的提高提供了條件。目前我國已生產(chǎn)了性能優(yōu)良的次級整流焊機。由集成電路和微型計算機構(gòu)成的控制箱已用于新焊機的配套和老焊機的改造。恒流、動態(tài)電阻，熱膨脹等先進的閉環(huán)監(jiān)控技術(shù)已開始在生產(chǎn)中推廣應用。這一切都將有利于提高電阻焊質(zhì)量，并擴大其應用領(lǐng)域。

電阻焊基本原理

　　焊接熱的產(chǎn)生及影響產(chǎn)熱的因素點焊時產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：

q =i′rt(6-1）

　　式中q——產(chǎn)生的熱量(j)

i′——焊接電流(a)的平方

r——電極間電阻(ω)

t——焊接時間(s）

1.電阻r及影響r的因素式（6-1）中的電極間電阻包括工件本身電阻r。，兩工件間接觸電阻r},電極與工作間接觸電

　　阻r

　　點焊時的電阻

r=2rw,-l-rc-i-2rm (6-2)分布和電流線

　　當工件和電極已定時，工件的電阻取決于它的電阻率。因此，電阻率是被焊材料的重要性能。電阻率高的金屬其導熱性差（如不銹鋼），電阻率低的金屬其導熱性好（如鋁合金）。因此，點焊不銹鋼時產(chǎn)熱易而散熱難，點焊鋁合金時產(chǎn)熱難而散熱易。點焊時，前者可以用較小電流（幾千安培），后者就必須用很大電流（幾萬安培）。

主要參數(shù)對焊接的影響

1.焊接電流的影響

　　從公式(1)可見，電流對產(chǎn)熱的影響比電阻和時間兩者都大。因此，在點焊過程中，它是一個必須嚴格控制的參數(shù)。引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動和交流焊機次級回路阻抗變化。阻抗變化是因回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入了不同量的磁性金屬。對于直流焊機，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。

　　除焊接電流總量外，電流密度也對加熱有顯著影響。通過已焊成焊點的分流，以及增大電極接觸面積或凸焊時的凸點尺寸，都會降低電流密度和焊熱接熱，從而使接頭強度顯著下降。

2.焊接時間的影響

　　為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以互為補充。為了獲得一定強度的焊點，可以采用大電流和短時間（強條件，又稱強規(guī)范），也可以采用小電流和長時間（弱條件，又稱弱規(guī)范）。選用強條件還是弱條件，則取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。但對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時間，都仍有一個上、下限，超過此限，將無法形成合格的熔核。

3.電極壓力的影響

　　電極壓力對兩電極間總電阻r有顯著影響，隨著電極壓力的增大，r顯著減小。此時焊接電流雖略有增大，但不能影響因r減小而引起的產(chǎn)熱的減少。因此，焊點強度總是隨著電極壓力的增大而降低。在增大電極壓力的同時，增大焊接電流或延長焊接時間，以彌補電阻減小的影響，可以保持焊點強度不變。采用這種焊接條件有利于提高焊點強度的穩(wěn)定性。電極壓力過小，將引起飛濺，也會使焊點強度降低。

4.電極形狀及材料性能的影響

　　由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因而電極的形狀和材料對熔核

　　的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損，接觸面積將增大，焊點強度將降低。

5.工件表面狀況的影響

　　工件表面上的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產(chǎn)生飛濺和表面燒損。氧化物層的不均勻性還會影響各個焊點加熱的不一致，引起焊接質(zhì)量的波動。因此，徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。

電阻焊的常用設(shè)備

1.點焊機（凸焊機）

　　點焊機是由機座，加壓機構(gòu)，焊接回路，電極，傳動機構(gòu)和開關(guān)及調(diào)節(jié)裝置組成，其中主要部分是加壓機構(gòu)，焊接回路和控制裝置。

　　加壓機構(gòu)是電阻焊在焊接是負責加壓的機構(gòu)。

　　焊接回路焊接回路是指除焊接之外參與焊接電流導通的全部零件所組成的導電通路。

　　控制裝置控制裝置是由開關(guān)和同步控制兩部分組成，在點焊中開關(guān)的作用是控制電流的通斷，同步控制的作用是調(diào)節(jié)焊接電流的大小，控制焊接程序，當網(wǎng)路電壓有波動時，能自動進行補償。

2對焊機（碰焊機）

　　對焊機是由機架，導軌，固定座板和動板，送進機構(gòu)，夾緊機構(gòu)，支點（頂座），變壓器，控制系統(tǒng)幾部分組成。

　　其主要部分是，機架和導軌，送進機構(gòu)，夾緊機構(gòu)。

　　機架和導軌機架上固定著對焊機的全部基本部件。導軌用來保證動板可靠的移動，以便送進焊件。

　　送進機構(gòu)送進機構(gòu)的作用是使焊件同動板一起移動，并保證有所需的頂鍛力。

夾緊機構(gòu)夾緊機構(gòu)由兩個夾具構(gòu)成，一個是固定的，稱為固定夾具，另一個是可移動的，稱為動夾具。固定夾具直接安裝在機架上，動夾具安裝在動板上，可隨動板左右移動。

3縫焊機

（1）、縫焊與點焊一樣是熱—機械（力）聯(lián)合作用的焊接過程。相比較而言，其機械（力）的作用在焊接過程中是不充分的（步進縫焊除外），焊接速度越快表現(xiàn)越明顯。

（2）、縫焊焊縫是由相互搭接一部分的焊點所組成，因此焊接時的分流要比點焊嚴重的多，這給高電導率鋁合金及鎂合金的厚板焊接帶來困難。

（3）、滾輪電極表面易發(fā)生粘損而使焊縫表面質(zhì)量變壞，因此對電極的修整是一個特別值得注意的問題。

（4）、由于縫焊焊縫的截面積通常是母材縱載面積的2倍以上（板越薄這個比率越大），破壞必然發(fā)生在母材熱影響區(qū)。因此，對縫焊結(jié)構(gòu)很少強調(diào)接頭強度，主要要求其具有良好的密封性和耐蝕性

電阻焊電源

　　電阻焊常采用工頻變壓器作為電源，電阻焊變壓器的外特性采用下降的外特性，與常用變壓器及弧焊變壓器相比，電阻焊變壓器有以下特點。

　?。?）、電流大電壓低

　　常用的電流是2~40ka，在鋁合金點焊或鋼軌對焊時甚至可以達到150~200ka，由于焊件焊接回路電阻通常只有若干微歐，所以電源電壓低，固定式焊機通常在10v以內(nèi)，懸掛式點焊機才可達到24v。

　　（2）、功率大可調(diào)節(jié)

　　由于焊接電流很大，雖然電壓不高，旱機仍可達到比較大的功率，大功率電源甚至高達1000kw以上，為了適應各種不同焊件的需要，還要求焊機的功率應能方便調(diào)節(jié)。

　?。?）、斷續(xù)工作狀態(tài)無空載運行

　　電阻焊通常在焊件裝配好之后才接通電源的，電源一旦接通，變壓器就在負載狀態(tài)下運行，一般無空載運行的情況發(fā)生，其他工序，如裝載，夾緊等，一般不需要接通電源，因此變壓器處于斷續(xù)工作狀態(tài)。

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