《压力焊新训解读》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力焊新训解读（196页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、压力焊,压力焊,压力焊是指焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。,热源形式为：电阻热、高频热、摩擦热等。,力的形式为：静压力、冲击力（锻压力）和爆炸力等。,压力焊为：冷压焊、扩散焊和热压焊,压力焊,一、压力焊的物理本质 压力焊本质是指通过加热等物理化学过程使金属达到塑性状态，加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的原子接近到晶格距离（0.30.5nm)，形成金属键，从而获得不可拆卸接头的一类焊接方法。,方式1（点焊缝焊）类似熔化焊 加热 熔化 冶金反应 凝固 固态相变 形成接头。（提高了焊接接头质量） 方式2 在固态状态下，以来与压力。产生塑性变形、
2、再结晶、扩散等作用形成接头。压力为形成街头的主导作用。 注：加热过程更易于实现焊接，提高塑性，降低变形阻力，显著减小所需压力，增加金属原子扩散速度。（Al 的冷压焊与电阻对焊对比。）,二、压焊的分类与发展 1、电阻焊（点焊、缝焊、对焊、对接缝焊） 2、摩擦焊 3、扩散焊 4、爆炸焊 5、磁力脉冲焊 6、超声波焊 7、冰压焊,电阻焊定义：焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流流过焊接区所产生的电阻热加热工件，使要焊接部位达到局部熔化或高温塑性状态，通过热和机械力的联合作用完成连接的方法。 （接触焊）,电阻焊,物理本质：利用焊接区金属本身的电阻热和大量塑性变形能量，使两个分离表面的金属原子之间接近
3、到晶格距离，形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊点、焊缝或对接接头。 分类： 1. 按接头形式和工艺特点分：点焊；缝焊；对焊。 2.按电流分:交流、直流、脉冲 优点：1）接头质量高；2）辅助工序少3）不需要填充材料4）生产效率高，易于实现自动化 缺点：1）无损检验困难；2）设备复杂，维修困难，一次性投资高。,电阻焊的优缺点 与铆接或其他方法相比较 优点：接头质量高，辅助工序少，无序添加焊接材料，机械化、自动化程度高。 缺点：接头质量无损检测较为困难，电阻焊设备复杂，维修困难，投资高。,第一章 电阻点焊,第一节 概述,一、定义,焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊
4、件时产生的电阻热，熔化母材金属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。,二、特点,1。靠尺寸不大的熔核连接； 2。在大电流、短时间的条件下焊接； 3。在热和机械力联合作用下形成焊点。,三、分类,1。按焊接电流波形分,工频 50或60Hz,低频 310Hz,2.5kHz450kHz,交流,高频,脉冲,电容储能,直流冲击波,2。按工艺特点分,双面单点,单面双点,单面单点,电阻电焊基本原理 点焊接头组成：熔核、塑性环、母材。 点焊接头形成过程： 1、预压阶段、I=0，F0 2、通电加热阶段、 F0， I0（边缘效应）（绕流效应） 3、冷却结晶阶段。 I=0，F0,四、对点焊质量的要求,1）熔核直径
5、,或,板厚,2）焊透率,3）压痕,520%,1。熔核尺寸的几个基本概念,2）少数金属材料（如可淬硬钢等）对焊接热循环极为敏感，当点焊工艺不当时，接头由于被强烈淬硬而使强度、塑性急剧降低。这时，尽管具有足够大的熔核尺寸也是不能使用的。其点焊接头强度不仅取决于熔核尺寸，而且与熔核及热影响区的组织及缺陷有关。,1）多数金属材料（如低碳钢等）对焊接热循环不敏感，焊接区的组织无显著变化，也不易产生组织缺陷，其点焊接头强度主要与熔核尺寸有关；,2。对点焊质量的要求,第二节 点焊时的电阻及加热,一、点焊时的电阻,1。接触电阻,接触电阻形成原因示意图,1）形成原因：焊件表面的微观凸凹不平及不良导体层。,2)影
6、响因素：,（1)表面状态,a) 清理方法,b) 存放时间,c) 表面粗糙度,(2)压力,电极压力,接触电阻,“滞后”效应,(3)温度,等于,与,并联值,2. 焊件内部电阻,1) 几何特点:导电区域远远大于以电极与焊件接触面为底，焊件厚度为高的圆柱体体积,预压时，电极压力的应力分布,电流场与电流密度分布 a)导线中 b)单块板中 c)点焊时 i一电流线 j一电流密度 jc一平均电流密度,2）边缘效应与绕流现象,边缘效应：在点焊过程中，当电流流过焊件时，电流将从板的中部向边缘扩展，使整个焊件的电流场呈双鼓形。,原因：焊件的横截面积远大于焊件与电极间的横截面积 。,绕流效应：由于焊接区温度不均匀，促
7、使电流线从中间向四周扩散的现象。,3）焊件内部电阻的近似计算,0 1 2 3 4 5 6,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,与不均匀加热程度有关，可在0.80.9范围内选取。硬规范点焊时，焊接区温度很不均匀，应选低值；软规范点焊时，则取高值。,3）影响因素：,综上所述，边缘效应、绕流现象，均使点焊时焊件的导电范围不能只限制在以电极与焊件接触面为底的圆柱体内，而要向外有所扩展，因而使悍件的内部电阻比圆柱体所具有的电阻要小。凡是影响电流场分布的因素必然影响内部电阻。这些因素可归纳为； （1）金属材料的热物理性质 （2）机械性能 （3）点焊规范参数及特征 （4）焊件厚度等。,3。焊接区的总电阻
8、：,点焊过程中，焊件焊件和电极电极的接触状态、焊接温度场及电场都在不断地变化，因此，引起焊接区的电阻也不断交化。描述焊接过程中电阻变化的曲线叫做动态电阻曲线。需要强调的是，由于材料性能的不同，不同金属材料在加热过程中焊接区动态总电阻变化相差很大 。,1）低碳钢,在低碳钢的点焊过程中，焊接区动态阻的变化规律可以分为以下几个阶段 ： 下降段t0t1：由于接触电阻的迅速降低及消失所造成。该阶段的主要特点是时间短，曲线呈陡降（例如，点焊1.21.2mm冷轧低碳钢板，该段时间约为(12周波)，焊接区金属未熔化但有明显加热痕迹。值得注意的是，当加热速度较快时，该阶段将难以观测到。,上升段t1t2：随着加热
9、的进行，焊接区温度升高，金属电阻率 的增加很快由于焊接区金属基本处于固态，接触面增加缓慢，因而的增大起主要作用，曲线上升较快。经过一段时间加热后，焊接区温度已比较高，的增大速率减小，而焊接区导电面积增加较快，结果使动态电阻增加速率减缓,最终达到最大值。一般认为，接近峰值点时焊接区金属已局部熔化，开始形成熔核，达到温度稳定点。因为继续加热，金属将不断由固态变成液态，使熔核逐渐增大，但此时输入功率作为潜热消耗，焊点温度不再升高。,再次下降段t2t3：继续加热使熔化区及塑性环不断扩展，虽然金属由固相向液相转变时电阻率有突然的增大，但由于绕流现象，使得主要通过焊接电流的金属区域电阻率并没有明显增大。绕
10、流现象使电极下的导电通路截面增大：另一方面，由于金属的明显软化使接触面积迅速增大，电流场的边缘效应减弱。结果均使得焊接区的电阻减小，曲线下降。,平稳段t3以后：由于电极与焊件接触面尺寸的限制以及塑性金属被挤到两焊件之间，使焊件间间隙加大（板缝翘离），限制了熔核和导电面积的增大。同时，由于电流场和温度场均进入准稳态，熔核和塑性环尺寸也基本保持不变，动态电阻曲线将日趋平稳。,不同焊接电流时动态电阻曲线,2）不锈钢,二、点焊时的加热特点,1。电阻对点焊加热的影响,1）接触电阻：产热510%,作用：接触电阻产热对建立焊接初期的温度场及焊接电流的均匀化流过起重要作用,2）内部电阻：9095%,作用：这部
11、分热量是形核的基础，与电流场共同建立了焊接区的温度场分布及其变化规律。,2.电流场分布对点焊加热的影响,点焊时的电场,其中电流线的含义是在它所限定的范围内的电流占总电流的百分数，例如，80的电流线是指它限定的范围内通过的电流占总电流的80。,点焊时各典型截面的电流密度分布,1)集中加热,点焊时，电流线在两焊件的贴合面处要产生集中收缩，其结果就使贴合面处产生了集中加热效果，而该处正是点焊时所需要连接的部位,2)塑性环,贴合面的边缘电流密度出现峰值，该处加热强度最大，因而将首先出现密封的塑性连接区，此密封环对保证熔核的正常生长，防止氧化和飞溅的产生有利。,3)不均匀的温度场,4。点焊的热平衡,熔化
12、母材金属形成熔核的热量，占总产热量的1030%，其大小取决于金属热物理性质 、熔核大小（熔化金属量），与规范特征无关。,由散热而损失的热量，占总产热量的7090%。散热途径：工作热传导，对流，幅射。最主要是电极散热，占3050%（铜电极水冷）其次是工件热传导20%,对流辐射占5%,与电极形状,材料物理性质,焊接规范均有关.,5. 点焊热源的特点,1) 电阻焊热源产生于焊件内部，与熔化焊时的外部热源相比，对焊接区的加热更为迅速、集中。,2) 内部热源使整个焊接区发热，为获得合理的温度分布(例如，点焊时应使焊件贴合面处温度高，而表面温度低)，散热作用在电阻点焊的加热中具有重要意义。,电阻焊与熔焊的
13、共性和本质区别,2015,2016,接头共同本质：两焊件间有足够量的共同晶粒、依靠原子间结合力结合在一起，构成牢固性、永久性的接头 简单一句话都是焊接,熔焊的基本条件：连接处熔化,2017,电阻焊的基本条件 焊接电源和接触电阻提供的电阻热 电极压力产生的塑性变形,2018,电阻焊与一般熔化焊的物理本质区别：热源的差别以及塑性变形在连接过程的存在,电阻焊与电弧焊相比的显著特征,热效率高 电弧焊是从外部向焊件传导热能 电阻焊是从内部直接加热，热效率较高 思考：从焊接方法物理本质的区别如何分析后续可能存在的一系列“连带区别”？ 缝焊致密 一般，电弧焊缝是在常压下凝固结晶 电阻焊缝是在外界压力作用下结
14、晶，具有锻压的特性。容易避免产生缩孔、疏松和裂纹等缺陷，能获得致密的焊缝,电弧热,电阻热,电阻焊应用情况,2015,2016,适用于电阻焊的结构和零件仍然非常广泛。例如，飞机机身、汽车车身、自行车钢圈、锅炉钢管接头、轮船的锚链、洗衣机和电冰箱的壳体等,电阻焊所适用的材料也非常广泛，不但可以焊接碳素钢、低合金钢，还可以焊接铝、铜等有色金属及其合金,第二章 电阻点焊工艺,第一节 点焊过程分析,一、焊接循环,1。定义：在电阻焊接过程中，完成一个焊点或焊缝所需要的全部过程或全部阶段,2。点焊的基本焊接循环,F,I,加压,通电焊接,维持,休止,加压,F,I,3。复杂的点焊焊接循环,二、点焊接头形成过程,
15、点焊接头形成的三个阶段,a) 预压 b) 、c)通电加热 d)冷却结晶,1。预压阶段,1）机电特点： ，=,2）作用： 减少接触电阻，增大导电截面，增加物理接触点，为以后焊接电流顺利通过创造条件； 此外，在压力作用下，金属挤向间隙所引起的塑性变形，有助于在熔核四周形成密封熔核的环带(密封环)。,预压时，电极压力的应力分布,2。通电加热阶段,1)机电特点： ，,2)作用： 在热和机械力联合作用下，形成塑性环和熔核，直到熔核长到所要求尺寸.,图(B)表示两板搭接点焊时焊核生长过程的情况。(a)表示开始导通电流的焊接初期，由于电极与母材之间及母材彼此之间并不完全接触，电流的边缘效应也较强，因此接触面外侧的电流密度很高，这部分的温度首先上升。(b)表示又经过一段时间的状态，在外侧温度上升的地方，因电阻增加而温度继续上升，并开始产生一部份热影响区，而与电极相接触的表面则受到冷却。由于电流的边缘效应，处于母材接合面和电极接触面中间的区域，温度不能升高，因此形成象两个腰鼓对合起来的形状。(c)表示再经过一段短时间，开始形成焊核的状况。焊核中心区因热量很难散走而温度上升，而与电极接触的区域进一步被冷却
