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电阻焊(接触焊)

发布时间:2022-06-27人气:283

电阻焊是对焊件通以电流,利用焊接区电阻(特别是接触电阻)所产生的热量,使焊接区金属局部加热至高温塑性状态或熔化状态,在外压力的锻压作用下形成接头。接触电阻焊分点接触电阻焊和缝接触电阻焊,简称为定位焊和缝焊。

1 定位焊
定位焊的机制如图4-36所示。焊接全过程可分为三个阶段。

定位焊的机制 

第一阶段是借助上电极头和下电极头在焊件的焊接区施加压力,将焊件紧密夹持在上下电极头之间。压力p视焊接材料和其厚度而定。如果在电流闭合瞬间压力p不够大,则接触电阻很大,接触点处的金属很快熔化,并以火花形式飞溅出来,这时工件被烧穿,电极头也可能被烧坏。若压力p值过大,接触电阻变小,电流密度减低,焊核较小,接头强度不足。
第二阶段,焊件被电极压紧后,闭合焊接电流电路,电流将绝大部分沿被压紧焊件圆柱体通过,并加热了焊件的圆柱体,特别是接触电阻区加热速度更快,随时间的延长,接触电阻区的金属开始软化直至熔化。根据焊件金属的不同以及焊件厚度的差异,焊接电流通过时间也不相同,一般都在千分之几秒到几秒钟。
第三阶段是锻压阶段。熔核的尺寸和形状达到所控制的规定
范围后,切断焊接电流,熔核在电极压力作用下开始冷却结晶。结晶的组织形式视焊接规范不同而有差异。熔核尺寸较大且冷却速度稍慢,则熔核周围多为枝状晶;熔核尺寸较小,冷却速度又快,则熔核多为等轴晶。
施加锻压力的时间一般只有0.1~2.0s,若焊件厚度较厚,熔核较大,则在切断焊接电流后,经0~0.2s间隙后再加大锻压力,否则会挤压出熔化金属而产生飞溅。
定位焊多应用于碳钢、不锈钢、高温合金以及铝合金的焊件,也适用于钛及钛合金的焊件。虽然钛很容易与大气中的氧、氮和氢等气体相互作用,但熔核并不直接与大气接触,所以无需采用特殊的熔核保护措施。由于钛及钛合金的热敏感性大,导热性能较差,所以熔核会产生严重的晶粒长大,典型钛合金Ti6A14V的定位焊规范及接头性能见表4-12.
 

表4-12 典型钛合金Ti6AI4V的定位焊规范及接头性能
板厚/mm电极力/N焊接时间/min焊接电流/KA接头正拉力/N接头拉剪力/N
0.9270075.527007800
1.568001010.5450022000
2.3110001612.5950038000


2 缝焊
缝焊实际上是连续的、熔核相重叠的定位焊。焊件连续移动,而电流断续通过,焊件移动速度与通电间隔时间恰好使熔核与熔核首尾相连。
缝焊过程如图4-37所示。缝焊示意图A、B为上下两个滚轮,滚轮施压于焊件上,两滚轮相向转动,焊接电流间断地脉冲式通过焊件,熔核连续首尾相接,即形成缝焊。如果要求焊缝具有致密性,相邻两焊点彼此交叠不得小于焊点直径的一半。影响焊缝质量的因素很多,其中焊件的电阻对缝焊过程有相当大的影响,而电阻的变化又受制于焊接滚轮材质、工作面尺寸、电极压力、被焊材料性质、焊件表面清理准备以及毛坯装配精确度。还有焊接速度、焊接电流、焊接周期(每次脉冲和每次休止时间)都是缝焊规范的重要参数。

缝焊过程 

3电极材料
电极的功能是传导大电流密度的焊接电流,同时还要向焊件施加压力,所以要求电极材料应具备以下几个基本性能:高的导电性和热导率;在高温下应有高的强度和硬度,有良好的抗变形和抗磨损能力;高温下物理性能稳定,不与焊件金属形成合金化,不易黏附,所以电极材料的最佳选择是铜和铜合金。例如,CuETP(Cu99.9%+微量银)、CuCd1(Cd 0.7%~1.1%)、CuCrl(Cr 0.3%~1.2%)、CuCr1Zr(Cr 0.5%~1.4%,Zr 0.02%~0.2%)等。
电极材料可以是棒材也可以是锻件。它们的硬度随合金化元素增多而增大,硬度(300N)在HV40~150之间,电导率在50~60MS/m之间,软化温度在150~500℃之间。

4 钛及钛合金定位焊和缝焊应用实例
高空侦察机是全钛结构飞机,飞行高度在10000m以上。钛是比强度最高、耐高温、耐腐蚀、可焊性好的飞机结构材料。很多焊接方法都应用到飞机制造中,其中飞机的机翼和尾翼多处应用了缝焊技术,如图4-38所示。

机翼缝焊件

 

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