1 唐山松下产业机器有限公司焊接学校 I C 控制器控制 Y R 系列交流电阻焊机 维修指南 2 前 言 唐山松下产业机器有限公司自成立至今已销售了几万台各种类型的焊机， 深受广大用户的好评为了便于广大用户更好地掌握唐山松下产品的正确使用、 维护及修理，我们编写了这本教材，其中的内容着重为操作和维修人员提供帮 助，所以没有过多的理论陈述，而是以操作时的控制程序为基础，主要介绍了 电路结构及故障检测同时，根据敝公司技术服务人员的工作实践和焊接学校 教师的授课经验，介绍了故障原因的分析方法和相关注意事项，相信对读者会 有所帮助本教材所提供的检测方法仅供参考，具体故障请结合实际情况仔细 检查由于时间及水平所限，对其中不足之处，敬请读者批评指正 唐山松下产业机器有限公司 焊接学校 2003 年 8 月 3 目 录 1. 概述4 2. 电阻焊基本原理5 3. 松下工频 YR 系列阻焊机额定规格11 4. YF- 0701D 型控制器的操作及功能12 5. YF- 0701D 型标准 IC 控制电阻焊机电路方框图13 6. 电阻焊机常用检修方法14 7. 检修程序及注意事项15 8. 更换 YF- 0701D 控制器时的调试方法17 9. 晶闸管的检修方法17 10. YF- 0701D 阻焊控制器主 P 板故障检测流程图18 11. YF- 0701D 阻焊控制器故障检测流程图21 12. 阻焊机一般养护流程图23 13. YF- 0701D 控制电阻焊机主电路图24 14. 部品明细表25 4 ? . 概 述: 1 . 1 电阻焊定义: 电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近 区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。
电阻焊方法主要有四种，即点焊、缝焊、凸焊、对焊 点焊时，工件只在有限的接触面上，即所谓“点”上被焊接起来，并形成扁球形的熔核 点焊又可分为单点焊和多点焊 多点焊时, 使用两对以上的电极， 在同一工序内形成多个熔核 凸焊是点焊的一种变型在一个工件上有预制的凸点凸焊时，一次可在接头处形成一 个或多个熔核 1 . 2 电阻焊有下列优点： （1 ） 熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单 （2 ） 加热时间短、热量集中故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正 和热处理工序 （3 ） 不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氦等焊接材料，焊接成本低 （4 ） 操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件 （5 ） 生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装 线上但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离 1 . 3 电阻焊缺点： （1 ） 目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检 查，以及靠各种监控技术来保证 （2 ） 点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在两板之间的熔核周围形成夹角， 致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。
（3 ） 设备功率大，机械化、自动化程度较高，使设备成本较高、维修较困难，并且常用的 大功率单相交流焊机不利于电网的工常运行 随着航空航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展，电阻焊越来越受到社会的重视， 同时，对电阻焊的质量也提出了更高的要求可喜的是，我国微电子技术的发展和大功率可 控硅、整流器的开发，给电阻焊技术的提高提供了条件目前我国已生产了性能优良的次级 整流焊机由集成元件和微型计算机制造的控制箱已用于新焊机的配套和老焊机的改造恒 流、动态电阻，热膨胀等先进的闭环监控技术已开始在生产中推广应用这一切都将有利于 提高电阻焊质量，并扩大其应用领域 5 ? . 电阻焊基本原理: 2.1 焊接热的产生及影响产热的因素 点焊时产生的热量由下式决定： Q = I 2 R t （J ） （1 ） 式中 Q 产生的热量（J ） I 焊接电流（A ） R 电极间电阻（） t 焊接时间（s ） 2 . 1 . 1 电阻 R 及影响 R 的因素 式（1 ）中的电极间电阻包括工件本身电阻 R w 两工件间接触电阻 R c 电极与工件间接触 电阻 R e w 。
R 2 R w + R c + 2 R e w （2 ） 当工件和电极已定时，工件的电阻取决于它的电阻率由此，电阻率是被焊材料的重要 性能电阻率高的金属其导热性差（如不锈钢） ，电阻率低的金属其导热性好（如铝合金） 因此，点焊不锈钢时产热快而散热慢，点焊铝合金时产热慢而散热快点焊时，前者可以用 较小电流（几千安培） ，后者就必须用很大电流（几万安培） 电阻率不仅取决于金属种类，还与金属的热处理状态和加工方式有关通常金属中含合 金元素越多，电阻率就越高淬火状态又比退火状态的高例如退火状态的 L Y 1 2 铝合金电阻 率为4 . 3 cm，淬火时效的则高达7 . 3 c m金属经冷作加工后，其电阻率也增高 各种金属的电阻率还与温度有关，随着温度的升高电阻率增高，并且金属熔化时的电阻 率比熔化前高 1 2 倍 随着温度升高，除电阻率增高使工件电阻增高外同时金属的压溃强度降低，使工件与 工件、工件与电极间的接触面增大，因而引起工件电阻减小点焊低碳钢时在两种矛盾着 的因素影响下，加热开始时工件电阻逐渐增高熔核形成时又逐渐降低这一现象，给当前 已开始应用于生产的动态电阻监控提供了依据。
电极压力变化将改变工件与工件、工件与电极间的接触面积，从而也将影响电流线的分 布随着电极压力的增大，电流线的分布将较分散，因而工件电阻将减小 熔核开始形成时，由于熔化区的电阻增大，将迫使更大部分电流从其周围的压接区（塑 性焊接环）流过使该区再陆续熔化，熔核不断扩展，但熔核直径受电极端面直径的制约， 一般不超过电极端面直径的 2 0 % ，熔核过分扩展，将使塑性焊接环因失压而难以形成，而导 致熔化金属的溅出（飞溅） 6 式（2 ）中的接触电阻 R c 由两方面原因形成： （1 ） 工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物层，使电流受到较大阻碍过厚的氧化 物和脏物层甚至会使电流不能导通 （2 ） 在表面十分洁净的条件下，由于表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形 成接触点在接触点处形成电流线的收拢，由于电流通道的缩小而增加了接触处的电 阻 电极压力增大时，粗糙表面的凸点将被压溃凸点的接触面增大，数量增多，表面上的 氧化膜也更易被挤破温度升高时，金属的压溃强度降低（低碳钢 6 0 0 时，铝合金 3 5 0 时， 压溃强度趋于 0 ） ，即使电极压力不变，也会有凸点接触面增大、数量增多的结果。
可见，接 触电阻将随电极压力的增大和温度的升高而显著减小因此，当表面清理十分洁净时，接触 电阻仅在通电开始极短的时间内存在，随后就会迅速减小以至消失 接触电阻尽管存在的时间极短，但在以很短的加热时间点焊铝合金薄件时，对熔核的形 成和焊点强度的稳定性仍有非常显著的影响 R e w 与 R c 相比，由于铜合金的电阻率和硬度一般比工件低，因此 R e w 比 R c 更小，对熔核 形成的影响也更小 2 . 1 . 2 焊接电流的影响 从公式（1 ）可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大因之，在点焊过程中，它 是一个必须严格控制的参数引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路 阻抗变化阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在次级回路中引入了不同量的磁性金属 对于直流焊机，次级回路阻抗变化，对电流无明显影响 除焊接电流总量外，电流密度也对加热有显著影响通过已焊成焊点的分流，以及增大 电极接触面积或凸焊时的凸点尺寸，都会降低电流密度和焊接热，从而使接头强度显著下降 随着电流的增大，熔核尺寸和接头的抗剪强度将增大（如图 1 ） 图中曲线的陡峭段 A B ， 相当于未熔化焊接，倾斜段 B C ，相当于熔化焊接。
接近 C 点处，抗剪强度增加缓慢，说明电 流的变化对抗剪强度影响小因此，点焊时应选用接近 C点的电流越过 C点后，由于飞溅 或工件表面压痕过深，抗剪强度会明显降低 最近几年已逐渐应用于生产的恒流闭环监控技术，能有效地克服网压波动和次级回路阻 抗变化的影响，分流影响也能以计算机自动调整相邻各点的焊接电流来解决，使焊点强度的 稳定性有较可靠的保证 图 1 焊接电流 Iw 对焊点抗剪强度 F的影响 2 . 1 . 3 焊接时间的影响 为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充为了 7 获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间（强条件，又称强规范） ，也可以采用小电流 和长时间（弱条件，又称弱规范） 选用强条件还是弱条件，则取决于金属的性能、厚度和所 用焊机的功率但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都仍有一个上、下限，超 过此限，将无法形成合格的熔核 2 . 1 . 4 电极压力的影响 电极压力对两电极间总电阻 R 有显著影响，随着电极压力的增大，R 显著喊小此时焊接 电流虽略有增大，但不能影响因 R减小而引起的产热的减少因此，焊点强度总是随着电极 压力的增大而降低。
在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减 小的影响，可以保持焊点强度不变采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性电极 压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低 2 . 1 . 5 电极形状及材料性能的影响 由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和 散失，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著的影响随着电极端头的变形和磨损，接 触面积将增大，焊点强度将降低 2 . 1 . 6 工件表面状况的影响 工件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻过厚的氧化物层甚至会使 电流不能通过局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损氧化物层的不 均匀性还会影响各个焊点加热的不一致，引起焊接质量的波动因此，彻底清理工件表面是 保证获得优质接头的必要条件 2.2 热平衡、散热及温度分布 点焊时，产生的热量 Q只有较小部分用于形成熔核，较大部分将因向邻近物质的传导和 辐射面损失掉其热平衡方程式如下： Q = Q1 + Q2 式中 Q1形成熔核的热量； Q2损失的热量 有效热量 Q1取决于金属的热物理性质及熔化金属量， 而与所用的焊接条件无关。
Q11 0 3 0 % Q 电阻率低、导热性好的金属（铝、铜合金等）取低限电阻率高、导热性差的金属（不 锈钢、高温合金等）取高限 损失的热量 Q2主要包括通过电极传导的热量（3 0 5 0 % Q ）和通过工件传导的热量（ 2 0 % Q ） 辐射到大气中的热量只约占 5 % ，可以忽略不计 通过电极传导的热量是主要的散热损失，它与电极的材料、形状、冷却条件，以及所采 用的焊接条件有关例如采用硬条件的热损失，就要比采用软条件小得多 由于损失的热量随焊接时间的延长和金属温度的升高而增加，因此，当焊接电流不足时， 只延长焊按时间，会在某一时刻达到热量的产生与散失相平衡，继续延长焊接时间，将无助 于熔核的增大这说明了用小功率焊机不能焊接厚钢板和铝合金的原因 在不同厚度工件的点焊中，还可以通过控制电极的散热（改变电极的材料或接触面积， 8 采用附加垫片等） ，以改善熔核的偏移、增加薄件一侧的焊透率 焊接区的温度分布是产热与散热的综合结果最高温度总是。