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点焊道理精确诠释

时间:2019-11-08 01:25 来源:未知 编辑:admin

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点焊原理详细说明_机械/仪表_工程科技_专业资料。3. 点焊 焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电 阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。 适用于搭接接头、气 密性...

  

点焊道理精确诠释

  点焊原理详细说明_机械/仪表_工程科技_专业资料。3. 点焊 焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电 阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。 适用于搭接接头、气 密性要求低,厚度在3mm下 的冲压、轧制薄板构件 电阻点焊原理 1—阻 3. 点焊 焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,利用电 阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。 适用于搭接接头、气 密性要求低,厚度在3mm下 的冲压、轧制薄板构件 电阻点焊原理 1—阻焊变压器 2—电极 3—焊件 4—熔核 点焊过程 熔核横断面图 分类: 按供电方式不同:单面点焊(只从工件 一侧供电)和双面点焊(从工件两侧供电); 按一次形成焊点的数量:单点焊和多点 焊(使用两对以上的电极,在同一工序上完成 多个焊点的焊接 )。 单脉冲焊(每一个焊点需要一次连续通 电完成焊接)和多脉冲焊(多次通电完成焊 接)。 点焊的接头形式必须是搭接。 不同形式的单面点焊 a)单面单点焊 b)无分流单面的双点焊 c)有分流单面双点焊 d)单面多点焊 一.点焊的电阻 点焊的电阻R是由两焊件 本身电阻Rw、它们之 间的接触电阻Rc、电 极与焊件之间的接触 电阻Rew组成。 点焊焊接区示意图和等效电路图 R—焊接区总电阻 RC—焊件间接触电阻 Rew—电极与焊件间接触电阻 Rw—焊件内部电阻 R=2Rw+Rc+2Rew A.焊件间接触电阻Rc+2Rew (点焊电极压力下所测定的接触面处的电 阻值) 存在原因: 1)焊件表面氧化膜或污物层,使电流受到较大阻碍,过厚的氧化膜 或污物层会导致电流不能导通。 2)焊件表面是凹凸不平的,使焊件在粗糙表面形成接触点。在接触 点形成电流线的集中,因此增加了接触处的电阻Rc。 影响接触电阻的因素: 工件表面状态: 表面愈粗糙、氧化愈严重、接触电阻愈大。 电极压力: 压力愈高、接触电阻愈小。 压力增大后又减小,塑性变形使接触点数目和接触面积 不能恢复,出现“滞后”现象。 焊前预热: 焊前预热将会使接触电阻大大下降。碳钢 600℃、铝合金350℃时接触电阻接近零。 异种材料相接触,其接触电阻取决于较软的材料 接触电阻大小: 室温下可按如下经验公式计算: Rc=(rc)‘/(Fw)α (rc)‘:恒定系数(Fw=9.8N时的接触电阻)。低碳钢为 0.005-0.006Ω ;铝合金0.001-0.002Ω Fw:电极压力 α :与材料相关的指数。钢:0.65-0.75;铝合金:0.75-0.85 同一焊接区Rc与Rew之间关系: Rew≈0.5Rc(钢材、表面化学清洗、铜合金电极) Rew≈1/25Rc(铝合金、表面化学清洗、铜合金电极) Rew≈Rc(钼材、表面化学清洗、纯钨电极) B.焊件本身电阻2Rw 与电阻率和通电材料体积有关。 金属的电阻率不仅取决于金属的成分,还取决于金属表面状态及 温度,随着温度的升高电阻率增大,并且金属熔化时电阻率比熔化前 高1~2倍。 在焊接时,随着温度的升高,除电阻率升高使焊件本身电阻Rw升 高外,同时金属的压溃强度降低,使焊件与焊件之间、焊件与电极之 间的接触面积增大,电流线分布分散,因而引起焊件电阻Rw减小。 由于“边缘效应”,产生电阻的面积大于电极 与焊件接触面积; 产生边缘效应原因: 1)电极与焊件接触面积远远小于焊件面积 2)点焊加热不均匀,焊接区各点温度不同,电 阻率也不同,出现绕流。 估算: 2Rw=K1K2ρ T2δ /(π d02/4) K1:边缘效应引起电流场扩展的系数,其值:d/δ =3-5时,K1=0.82-0.84; K2:绕流现象引起电流场扩展的系数,与不均匀加热程度相关,为0.8-0.9; 硬规范取低值,软规范取高值,钢焊接时取0.85; ρT:焊接区金属电阻率,与T有关,查相关曲线。 δ:单个焊件的厚度 d0:电极与焊件接触面直径 d0=(4Fw/π σ ‘)1/2 Fw:电极压力 σ ’:金属材料的压溃强度,随温度T升高而降低,可查相关曲线。 点焊加热过程中,焊接区形态及温度处于变化,2Rw 也处于变化中,只有在加热临近终了时(焊接电流场和 温度场进入准稳定),2Rw趋于一个稳定的数值2R‘w。 2R‘w即为金属材料点焊断电时刻焊件内部电 阻的平均值,可进行估算: 2R‘w=K1K2( ρ 1+ ρ 2) δ/(πd02/4) ρ1、ρ2—T1、T2时的电阻率 点焊钢: T1=1200℃、T2=1500℃ 2R‘w的现实意义: R=K×2R‘w R—焊接区总电阻的平均值 K—电阻在点焊加热过程中发生变化的系数 K与材料有关: 低碳钢、低合金钢:K=1.0-1.1 不锈钢、钛合金:K=1.1-1.2 铝合金、镁合金:K=1.2-1.4 当焊接回路感抗较小时,焊接区总电阻对焊接电流 影响很大,焊机设计时必须准确把握,否则将引起实际焊 接电流与设计焊接电流之间巨大的误差。 总电阻: 不锈钢、钛合金呈单调下降 铝及铝合金加热初期迅速下 降后趋于稳定 低碳钢先后出现下降段、上 升段、再次下降段、平稳 段 下降段: 原因:接触电阻迅速降低 特点:时间短,曲线陡降,焊接区金属未熔化但被加热。 上升段: 原因:该时段有因加热导致接触面增加而使电阻减小,又有焊 件温度升高导致电阻率上升而使电阻增加,其中电阻率增加 占主导地位。 特点:刚开始, ρ增长快,曲线上升快,经过一段时间加热 后, ρ增大率减小,导电接触面增加较快,总电阻R增长速 率减缓,最终达到极值。 再次下降段: 原因:绕流现象使焊接区ρ增大不明显,但绕流使导电通路截 面增大,同时金属加热软化使接触面积迅速增大导致边缘效 应减弱。 特点:曲线下降。 平稳段: 原因:焊件间间隙增大(板缝翘离),电流场、温度场进入准 稳态,熔核和塑性环尺寸基本保持不变。 特点:总电阻R趋于定值2R’w。 二、点焊时的加热 1、电阻对加热的影响 接触电阻Rc + 2Rew析热量占Q的5-10%(软规范时 更小,且在焊接开始时很快降低、消失) 作用:建立初期温度场、扩大接触面积,促进电 流场分布均匀; 过大造成通电不正常、局部区域过热产生喷溅— 利用增大接触电阻达到降低电功率不可取。 内部电阻2Rw析热量占Q的90-95%w,是形成熔核 的热量基础 2、电流场对加热过程影响 A、调节焊接电流有效值大小使内部热源的析热量发生显著 变化,影响加热过程 B、焊接电流在焊件内部电阻上形成的电流分布特点,使焊 接区各处加热强度不均匀: 1)点焊时,电流线在两焊件的贴合面处要产生集中收缩,使贴合面处 产生集中加热效果,该点也是点焊时所需连接的部位; 2)贴合面的边缘电流密度j出现峰值,该处加热强度最大,将首先出现 塑性连接区,此封闭环对保证熔核的正常生长,防止氧化和喷溅有 利; 3)点焊电流场使其加热为一不均匀加热,产生不均匀的温度场。 点焊时电场与电流密度分布(计算机数据绘制) a)电场分布 b)典型截面的电流密度分布 j—电流密度 ja—平均电流密度 3、点焊时的热平衡 点焊时,焊接所产生的热量一部分用来加热焊接区金属形成足够 尺寸的熔核,另一部分用来补偿向周围物质传导、辐射的热损失,以 形成焊接过程的动态热平衡。 平衡方程式如下: Q=Q1+Q2+Q3+Q4 Q-焊接区总析热量 Q1-有效热量 Q2-电极散失热量 Q3-工件散失热量 Q4-对流辐射散失热量 点焊热平衡组成 1)有效热量Q1主要取决于金属的热物理性能以及熔化的金属量, 而与其它的焊接参数无关。 点焊时Q1 =(10%~30%)Q,电阻率低、散热能力强的金属取低 限;电阻率高、导热性差的金属取高限。 2)损失的热量主要包括电极传导的热量、经焊件传导损失的热量、 通过对流辐射到空气中的热量。 经电极传导的热损失Q2一般占总热量的30%~50%,是热量损失 最多的部分。这四大类热门专业卒业生人才缺口大感有趣考生。这部分热损失与电极材料、形状及冷却条件有关,也和 焊接条件有关,用强条件比弱条件焊接的热损失少。 经焊件传导损失的热量Q3占总热量的20%左右,其大小与板件厚 度、材料的热物理性质、焊接参数特征有关。 由焊件表面辐射的热损失Q4很小,一般不超过总热量的5%。 焊接区的温度场是产热与散热的综合结果。由于电极散热作用, 故熔核沿轴向成长速度慢于径向成长速度,故呈椭球状。 实际生产中 一般通过控制电 极散热来获得合 适的温度场,如 电极下加垫片, 更换不同材料电 极等。 焊接区温度分布:最高温度在焊接区中心,TTm部分形成熔核 点焊时的温度分布 A—焊钢时 B—焊铝时

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