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什么是电阻焊以及是如何工作?

返回列表 来源:安嘉 浏览:-   发布日期:2025-03-25 15:11:08

如果你刚接触电阻焊,或者想更清楚的了解电阻焊,那你一定要仔细阅读这篇文章。这篇文章将会带你深入了解电阻焊,不管你是初次接触还是增长相关知识,这篇文章都会让你收获满满。

什么是电阻焊?

电阻焊是一种高速、经济的重要金属连接方法,这种焊接方法适用于搭接、对接或接头不要求气密性、厚度小于6mm的薄板结构。当然,它也可以焊接更厚更大的金属工件,但是它的综合指标就不如某些焊接方法。

电阻焊定义和基础

电阻焊,是将准备连接的工件置于两电极之间,利用电流通过焊接工件以及接触的地方产生的电阻热,使工件连接处产生热量,使局部加热至熔化或塑性状态,同时两电极加压使金属焊接在一起的一种方法。

当电流通过导体时,电阻会产生热量。当电流不变时,电阻越大,产生的热量就越多。金属连接处相接触的时候,接触处的电阻会比金属内部的电阻大得多。因此,当金属和电极的接触处通过大电流,金属很快就会被巨大的热量加热软化,这时候金属就会获得很高的塑性,施加一定的压力,两块金属就会牢固连接成一体。

电阻焊工作原理

电阻点焊原理和接头形成如图1-1所示。将金属A和金属B放置两电极之间,给电极施加压力,电阻焊的变压器给两电极之间通过强大的电流,工件的接触面会形成物理接触点,这个接触点会随着通电加热不断扩大。塑变能和热能使接触点的原子不断激活,继续加热形成熔核。熔核会以柱状晶形式生长,将合金浓度较高的成分排出至相互抵住,待焊机两电极离开金属面,金属冷却后,工件就会被焊接在一起,获得牢固的金属键合,接合面会消失从而出现焊点。

电阻焊工作原理

影响电阻焊的因素?

电阻焊是一种利用电流产生热量连接金属部件的焊接方式,上文有讲到电阻焊的原理,主要来自于焦耳热定律,焊接热量的产生主要与电流、电阻和焊接时间等参数决定。如以下公式:

Q=I²Rt

各焊接参数的含义:

Q---热量(J)

I---焊接电流(A)

R—电阻(Ω)

t—焊接时间(s)

电阻焊的焊接电流

电流对产生的焊接热量影响极大,如公式所示,电流的平方值影响热量的,也就是电流越大,热量会迅速升高,所以你在焊接前调节焊接参数的时候一定要注意设置合适的电流。焊接电流太小,焊点不会熔化,不能形成熔核,如果电流过大,熔核会迅速增长,焊接时会产生过多飞溅,也会磨害电极。

焊接电流主要分为交流电和直流电(如下图所示)。我们所使用的点焊机也分为直流点焊机和交流点焊机,直流点焊机使用三相供电,电网均衡,焊接频率能达到1000HZ以上,焊接精度高。它还有对电网功率需求低的特点,这种节能的焊机越来越受制造业厂家的欢迎。交流点焊机单相50Hz输出,负载持续率高,对电网要求很高,并且焊接功率低,需要焊接的时间会比较长。

电阻焊的焊接电流

电阻焊的接触电阻

由公式不难得出,电阻和产生的热量成正比,电阻越大,焊接的热量越高。电阻分布在电极和工件各部位,焊接时工件接触的电阻最大,因而工件接触点产生的热量最大。其次是工件和电极接触的电阻,但由于电极有水冷降温,温度很快就降下去,而工件间的接触电阻虽然消失,但散热很差,温度很高,因此,只有工件间的小范围温度能形成熔核,并焊接在一起。

此外,温度和电极压力会影响电阻率。当温度升高,降低金属压溃强度,工件之间和工件与电极之间接触面就会增大,导致电阻减少。电极压力增大会使工件表面更平整,接触面变大,电阻会减小。因此会产生一种现象,一般材料焊接时,通电时电阻会在短时间内升高,当通电结束,熔核形成,电阻会开始降低。

电阻焊的焊接时间

焊接时间越长,热量越高。在此公式中,电流和时间可以相互补充,当你想要焊点的牢固度高,可以设置大电流,短时间,在短时间内产生热量形成熔核完成焊接。也可设置小电流,长时间,但是也会有极限,如果设置的时间过长,会产生大量飞溅,容易粘电极。不管是电流还是时间,都是有限度的,怎么样设置参数,要考虑焊接工件的材料、厚度以及焊机的功率。

电阻焊的材料特性

工件的材料很大程度上影响了电阻率,对焊接时的热量起着重要作用。当你焊接不锈钢时,电阻率高,导热性差,所以产生热量容易,散热难,就需要用较小的电流。当你焊接电阻率低的铝合金时,导热性好,产热难,散热容易,就需要用大电流。银和铜等金属的导热率高,电阻率低,在电流很大的情况下,也不会产生很高的热量,但是能把热量传出去,所以这些金属不适合用电阻焊焊接,但可作为电极的制作材料。

电阻焊的电极材料和形状

电极的形状和材料也会对热量产生影响,电极和工件之间的接触面积会影响电流密度,当我们的电极使用频繁导致磨损变形,会使得接触面积变大,焊接强度会降低,因此我们要及时修复和更换电极头。电极的导热性和电阻率影响热量的传递,因此我们要选择导热性好,电阻率低的材料。

电阻焊的表面处理

工件表面的杂质或氧化物会增大接触电阻,会影响电流的通过,凹凸不平的表面还可能让电流通过局部接触面,使通过电流密度过大,从而产生飞溅。不均匀的表面涂层,会导致对工件的加热不均匀,使得焊接质量不稳定。因此,一定要检查工件表面是否有杂质、是否平整,并对不平整的表面和杂质进行处理后再进行焊接。

电阻焊的焊接工艺

由于焊接的产品规格和要求不同,会采用不同的电阻焊焊接工艺去完成。电阻焊按焊接工艺划分,主要分为点焊、凸焊、缝焊、对焊。

点焊

点焊是通过上下电极对金属加压并通过电流完成焊接的一种焊接方式,是一种比较传统的电阻焊接方式,操作简单,对工人的技能要求比较低。由于其特殊的焊接工艺,点焊成为航空航天工程的金属零部件的焊接的首要选择,还广泛应用于汽车的机身及其它零部件焊接。通常适用于焊接3毫米左右的低碳钢板、铝板、不锈钢板、镀锌板等薄板焊接。

点焊

缝焊

缝焊通常是用连接两金属部件的边缘,把两金属工件置于两个滚轮电极之前,一边滚动加压一边连续或断续放电,电极滚动之处产生热量使工件熔化并连接在一起,形成连续焊缝。这种工艺广泛用于焊接需要密封性接头的金属部件。由于焊接部位较长,为防止错位,我们在缝焊前,通常会用点焊定位。

缝焊

凸焊

凸焊是点焊的一种演变形式,其焊点形成和点焊基本相似,但凸焊通常适用于带凸点的工件,凸点的存在限制限制了电流经过焊件的面积,提高了焊接区的电流密度,使焊接区集中加热,有利于实现接头的连接。这种焊接方式,我们称为凸点焊。凸焊可以一次性在接头处形成一个或多个熔核,焊接时同样的焊点凸焊所需要的电流比点焊小,但是在每一个凸点被压溃前,电流需要把凸点熔化,否则会出现大量飞溅。凸焊可用于焊接螺母、螺栓或带凸点的板材,广泛应用于电子电气、汽车零部件等的制造。

凸焊

对焊

对焊是两金属工件的端面相对,放置于电极之间,加紧固定住两工件,利用大电流产生热量,使工件接触面熔化并连接在一起的一种焊接方法。对焊又分为闪光对焊和电阻对焊。

对焊

闪光对焊焊接速度很快,是通过大电流产生热量迅速熔化工件,加压形成固相连接的一种工艺。闪光对焊多用于焊接大截面积的金属棒材、板材以及管子,最大可达20000mm²及以上,在放电焊接时,接触点会产生闪光火花,因此叫闪光对焊。可焊接高碳钢、不锈钢、铝合金,也可以焊接异种金属,比如铜和铝对接。

电阻对焊利用电阻热使工件接头在高温下形成塑性状态,加以顶锻力完成焊接的一种方式。电阻对焊适用于焊接截面积在250mm²以内的接头,多用于焊接小截面的金属丝材、棒材、板条。

电阻焊在制造业的重要性

1、电阻焊在进行焊接工作时不需要填充金属,使零件焊接效率高,污染小。

2、由于电阻焊焊接的一致性,焊接稳定性好,容易实现自动化焊接,与自动化相接合,更加提高了生产效率,同时也节省了劳动力。

3、相对于其他焊接方法,电阻焊的成本低。首先是电阻焊设备成本比较低,其次在电阻焊焊接过程中,对材料的浪费比较少。这对于制造业厂家大大节省了生产成本。

4、电阻焊在不同行业都有涉足。适用行业多。特别是在航天航空和汽车制造等行业都起到了不可或缺的作用。

5、电阻焊适用于焊接制造业中不同种类的金属,可焊接不锈钢、碳钢、铝和铜等各种金属。适用范围广。

电阻焊的应用

电阻焊应用广泛,主要应用于汽车零部件行业、航天航空行业、电子电气行业等行业和重工工业。由于各行业对金属部件焊接接头的要求越来越高,对焊接技术也有了更高的标准,促使了电阻焊的进步和发展。

电阻焊在汽车行业应用

在汽车制造中,对安全性和稳固性的要求比较高,电阻焊是汽车制造中比较常见的焊接方式。电阻焊经常用于焊接汽车车身和各种金属部件,比如车顶、车门、金属薄板、金属螺母等。电阻焊焊接效率高,焊接质量稳定,并且容易形成自动化,成为汽车制造行业不可或缺的一种工艺。

电阻焊在航空航天工业应用

电阻焊经常用于连接飞机、火箭的金属部件,比如飞机机翼和机身的连接以及各种小型金属零部件,这些部件必须有高强度和耐久性的特点,对连接接头的质量要求非常高,这些正是电阻焊的优势。电阻焊在航天航空行业中起着重要作用,航天航空领域同时也为电阻焊的进步发展起到促进作用。

电阻焊在电子行业应用

电子设备的电子元器件以及一些金属部件经常会用到电阻焊,电阻焊焊接精度高,可用于连接电子芯片和连接线等微型部件。在当今电子设备更新换代快的时代,电阻焊为电子零部件的组装加快了速度,推动了行业的发展。

电阻焊在重工业应用

电阻焊经常用于桥梁和建筑中的大型金属部件焊接,比如桥底法兰,钢筋的焊接。在大型机械设备的制造中,也会用到电阻焊用于金属部件的连接。电阻焊高效、稳定的焊接技术,成了重工行业重要加工方式之一,电阻焊也确保了重工设备和结构的安全性。

电阻焊设备部件

电阻焊接机因工艺不同分为点焊机、凸焊机、缝焊机、对焊机四大类。根据材料和形状等特点不同,选择对应的焊接设备。

电阻焊部件—电极

电极是保证焊接质量的重要部件,焊接电极材质主要有:铬镐铜,氧化铝铜,铍钴铜,钨,钼,石墨等。根据不同焊接工件,电极分为平电极,球面电极,螺母电极,螺柱电极等。一般电极固定都是锥度配合的,锥度多数以1:10和1:5两种居多。

电阻焊部件—电极

电阻焊部件—冷水机

电阻焊机在工作中,需要循环水对电极和变压器等部件进行冷却,因此我们会给电阻焊机装配冷却系统。冷却水温应低于30℃,温度过高可能会导致焊机形成保护而停止工作,循环水最好使用无杂质的冷却水,这样不容易产生水渍而堵塞水管。

电阻焊部件—冷水机

如何选择合适的焊接工艺?

要选择什么样的焊接方式,取决于很多因素。

1、工件厚度和形状:工件的厚度和形状不同,有时要选择不同的焊接方式。例如:电阻焊一般只适用于焊接金属薄板,而形状怪异且厚度大的工件一般可用弧焊焊接。

2、焊接质量要求:焊接质量高低也可选择不同的焊接方式,有的工件焊接要求密封性强、接头强度高,就要选择满足这些要求的方式焊接。

3、生产效率和成本:如果年产量要求高,那就要选择效率高的焊接方式,同时也要考虑成本因素。

4、环境因素:有的焊接方式会产生废料、废气等,会对环境造成一定污染,所以在选择焊接方式的时候对环境污染有要求的可以考虑。

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