壓力焊工藝課件

第二章壓力焊工藝第二章壓力焊工藝第一部分概述§1壓力焊的實質(zhì)及分類

壓力焊（pressurewelding)：在焊接過程中，對焊件施加壓力的焊接方法。一、實質(zhì)（見圖4）根據(jù)熱力學(xué)第二定律，焊接過程應(yīng)當(dāng)自動進(jìn)行，界面消除，自由表面減小，自由能處于最小狀態(tài)。焊接過程不能自動完成的原因：①兩個被焊件沒有接觸②金屬表面的氧化膜、油污、雜質(zhì)、水分等阻礙了金屬表面原子間的結(jié)合?？朔附幼枇Φ姆椒ǎ?）加熱：①提高溫度，原子活動半徑擴(kuò)大，擴(kuò)散速度提高;②當(dāng)溫度達(dá)到材料的熔點后，原子就脫離了晶格點陣的束縛，原子活動半徑無限大；③創(chuàng)造再結(jié)晶的條件；2）加壓：使得接觸點的凸起壓潰，產(chǎn)生塑性變形，擠出雜質(zhì)，純潔的金屬接觸。壓碎、壓扁、拉長的晶粒為再結(jié)晶創(chuàng)造了條件。

第一部分概述§1壓力焊的實質(zhì)及分類

壓力焊（pressure二、分類

1、電阻焊2、摩擦焊3、擴(kuò)散焊§2電阻焊的實質(zhì)及分類一、電阻焊的定義工件通過電極施加壓力，并通電，利用工件本身的電阻熱使接頭加熱到焊接溫度，獲得共同晶粒的方法。二、電阻焊的分類按其接頭的形式分：1、搭接電阻焊：1）、點焊2）、縫焊2、對接電阻焊§3電阻焊特點及應(yīng)用一、電阻焊的特點1、接頭質(zhì)量高：電阻焊的接頭是在封閉狀態(tài)下形成的，不存在脫S、P、O、摻合金等問題2、無填充材料焊接成本低3、生產(chǎn)效率高4、最易實現(xiàn)自動化：計算機(jī)、焊接機(jī)器人應(yīng)用最成功的焊接方法。二、分類

1、電阻焊2、摩擦焊3、擴(kuò)散焊第二章壓力焊工藝課件焊裝車間設(shè)備簡介——電阻焊電阻焊設(shè)備凸焊機(jī)懸掛式點焊機(jī)座點焊機(jī)焊裝車間設(shè)備簡介——電阻焊電阻焊設(shè)備凸焊機(jī)懸掛式點焊機(jī)座點焊第二章壓力焊工藝課件第二章壓力焊工藝課件第二章壓力焊工藝課件第二章壓力焊工藝課件第二章壓力焊工藝課件第二章壓力焊工藝課件5、對工人技術(shù)水平要求低缺點:(1)設(shè)備投資大(2)接頭的形式受限制(3)無可靠的無損檢驗方法二、電阻焊的應(yīng)用大到航天器，小到集成電路上都有電阻焊的應(yīng)用，汽車生產(chǎn)中應(yīng)用最多，每臺汽車上有5000-15000焊點。在焊接生產(chǎn)中所占的比例為30%三、本章講授的內(nèi)容1、點焊焊接區(qū)的電阻2、點焊接頭的形成過程3、工藝參數(shù)對接頭質(zhì)量的影響4、常用材料點焊的工藝5、對焊工藝6、電阻焊設(shè)備5、對工人技術(shù)水平要求低第二部分電阻焊的加熱§1點焊時焊接區(qū)的電阻及加熱一、電阻焊的熱源及特點Q=0.24I2Rt電熱效應(yīng)公式電阻焊的熱源是電阻熱特點：①熱源是電阻熱；②內(nèi)部熱源；③加熱、散熱共同作用而且速度快；二、點焊時焊接區(qū)的電阻(見圖16)1、接觸電阻Rc+2Rew接觸電阻產(chǎn)生原因：由于工件不平，凸起點接觸，引起電流線局部收縮，氧化膜、油污的存在。低碳鋼的電阻系數(shù)：ρ=（12-15）*10-6Ω*cm；純鋁的電阻率：ρ=2.8*10-6Ω*cm三氧化二鐵的電阻系數(shù)：ρ=27*103Ω*cm三氧化二鋁的電阻率ρ=32*1014Ω*cm接觸電阻的影響因素：壓力、表面狀態(tài)、溫度隨著壓力升高，接觸電阻下降。壓力升高后，破壞了氧化膜，接觸點增加，由點接觸逐漸變成面接觸。表面狀態(tài)就是殘存的氧化膜和表面第二部分電阻焊的加熱§1點焊時焊接區(qū)的電阻及加熱粗糙度有關(guān)。隨著加熱溫度的提高，接觸電阻減小，當(dāng)溫度加熱到600度時，低碳鋼接觸電阻接近為零，加熱到350度時，鋁鎂合金接觸電阻近為零。2、工件內(nèi)部電阻2Rw①金屬電阻在加熱過程中的變化金屬棒長l,直徑d通以電流，則金屬棒產(chǎn)生熱量為Q=0.24I2Rt=0.24I2*ρ*L/(πd2/4)*tρ為電阻率ρ=ρ0（1+αT）ρ0常溫下20°時電阻率；α電阻溫度系數(shù)；T溫度可見金屬材料電阻是溫度的函數(shù)：R=f(T)電流繞流現(xiàn)象：在點焊加熱過程中，電流繞過中心熔核電阻高的地方，向電阻低的地方流過的現(xiàn)象。②點焊過程中板件電阻邊緣效應(yīng)：由于導(dǎo)電截面的變化，引起電流線分布變化的現(xiàn)象。3、點焊過程中全電阻的變化階段1：特征是電阻R急速下降，時間短，1-2個周波。原因是接觸電阻急速下降直至消失為零。階段2：特征是電阻緩慢上升。隨著加熱不斷進(jìn)行，溫度上升，金屬的電阻率上升，達(dá)到最大值，開始出現(xiàn)熔化區(qū)。階段3：特征是電阻緩慢下降。由于出現(xiàn)了熔化區(qū)，電阻率發(fā)生了突變，電阻增大，引起了電流繞流現(xiàn)象，熔核及塑性環(huán)擴(kuò)展，導(dǎo)電截面增大，使得電阻下降。粗糙度有關(guān)。隨著加熱溫度的提高，接觸電阻減小，當(dāng)溫度加熱到6三、點焊時的加熱特點1、接觸電阻和工件電阻在加熱中的作用研究表明，在點焊加熱過程中，接觸電阻產(chǎn)生的熱量占總熱量的5-10%，軟規(guī)范小于此值，硬規(guī)范大于此值。工件內(nèi)部電阻占總熱量的90-95%。接觸電阻Rc的特點：加熱初期Rc遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Rw，存在的時間很短。接觸電阻Rc的作用：初期的加熱，建立初期溫度場，隨著溫度的提高，壓力的作用，由點接觸到面接觸，對擴(kuò)大接觸面積有一點作用，使電流均勻分布。工件和電極之間的接觸電阻Rew對點焊加熱沒有任何益處：使電極端部加熱嚴(yán)重，磨損加快；電極與工件粘連，嚴(yán)重時使工件表面熔化、產(chǎn)生飛濺、燒穿。工件電阻Rw是點焊加熱的主要熱源，是熔核的生長、擴(kuò)展的基礎(chǔ)，影響著電流的分布及溫度場的建立。2、接觸電阻的爭議傳統(tǒng)派觀點：接觸電阻Rc在點焊加熱中起主要作用，它決定了焊點的形狀、位置，所以這種方法叫接觸焊，沿用了很長時間?，F(xiàn)代派觀點：接觸電阻Rc對點焊加熱利少害多，有些人認(rèn)為根本沒有好處。焊核的形成、位置、形狀取決于邊緣效應(yīng)決定的電流場，而電流場取決于工件內(nèi)部電阻Rw。3、點焊時的電流分布特征三、點焊時的加熱特點RwRewRc焊接區(qū)的電阻RwRewRc焊接區(qū)的電阻四、點焊的熱平衡1、熱平衡的計量生熱和散熱共同作用決定了焊接區(qū)的溫度場Q生=0.24I2RtQ生=Q效+Q散=Q效+Q散1+Q散2+Q散3Q效——熔核本身所吸收的有效熱量占10-30%Q散1——向工件傳導(dǎo)的熱量20%Q散2——向電極傳導(dǎo)的熱量30-50%Q散3——向空氣輻射的熱量5%四、點焊的熱平衡Q效=V*γ*C*T熔V——熔核的體積（cm3）γ——鋼的比重（克/cm3）C——鋼的熱容量（卡/克℃）T熔——鋼的熔點（度℃）對于一定尺寸的熔核所需的熱量Q效是一常數(shù)，與時間無關(guān)。Q散是一個時間的函數(shù)，與時間有關(guān)。Q散=f(t)Q生也是一個時間的函數(shù)，與時間有關(guān)。Q生=f(t)Q效=Q生-Q散=Q生(t)-Q散(t)Q效=V*γ*C*T熔2、點焊熱平衡的討論當(dāng)t增加時，Q生增加，Q散也增加。只有當(dāng)Q生-Q散＞Q效時才能生成具有一定尺寸的熔核。這就提出一個生熱和散熱的速度問題V生=Q生/t=0.24I2Rt/t=0.24I2R生熱的速度與電流和電阻有關(guān)散熱的速度與工件的厚度、電極的直徑、工件和電極材料物理性能有關(guān)。只有當(dāng)V生＞V散時才能形成一定尺寸的焊核2、點焊熱平衡的討論V生實際上就是焊接的功率V生=Q生/t=0.24I2Rt/t=0.24I2R=0.24IU焊接提供的電功率為N=IU（電流和電壓）①對于同一種材料，為了獲得同樣尺寸的焊點可以選擇不同功率的焊機(jī)進(jìn)行焊接，可以大功率短時間，也可以小功率長時間。②焊接的功率不能小于臨界值，若小于此臨界值，通電時間再長，也不能形成焊點。V生實際上就是焊接的功率③為了獲得同一尺寸的焊點，可以用不同的規(guī)范進(jìn)行焊接，大電流短時間，也可以小電流長時間。因此焊接規(guī)范有強(qiáng)弱之分（也有叫做軟硬）強(qiáng)規(guī)范：大電流、短時間弱規(guī)范：小電流、長時間③為了獲得同一尺寸的焊點，可以用不同的規(guī)范進(jìn)行焊接，大電流短第三部分點焊過程及工藝§1概述一、點焊的特點，分類及應(yīng)用1、特點2、分類3、應(yīng)用二、點焊質(zhì)量的一般要求1、焊核直徑d核=（0.9-1.4）d極=2δ+32、焊透率§2點焊過程一、點焊的焊接循環(huán)（見圖23〕二、點焊接頭的形成過程第三部分點焊過程及工藝§1概述點焊循環(huán)的四個過程加壓焊接維持休止轎車車身點焊的焊點點焊循環(huán)的四個過程加壓焊接維持休止轎車車身點焊的焊點1、預(yù)壓階段作用：使接觸面的不平凸起產(chǎn)生塑性變形，氧化膜破碎，為電流通過造成合乎要求的導(dǎo)電通路，即獲得穩(wěn)定的接觸電阻。2、加熱熔化階段3、冷卻結(jié)晶階段§3點焊的規(guī)范參數(shù)一、點焊的規(guī)范參數(shù)1、焊接電流2、焊接時間3、電極壓力4、點極直徑二、規(guī)范參數(shù)間相互關(guān)系及選擇1、點焊對加熱精度要求極高2、只有點焊參數(shù)穩(wěn)定，誤差小，才能保證加熱精度高3、各參數(shù)間的配合關(guān)系1、預(yù)壓階段作用：使接觸面的不平凸起產(chǎn)生塑性變形，氧化膜破§4點焊的分流一、產(chǎn)生分流的原因1、連續(xù)點焊時，已焊完的焊點流過焊接電流，使實際焊接電流減小2、焊件表面的不清潔，引起接觸電阻增大，分路電阻相對減小3、電極與工件非焊接區(qū)接觸4、焊件裝配過緊，形成導(dǎo)電通路二、分流的不良影響1、加熱不足，焊核尺寸下降，強(qiáng)度下降2、單面點焊產(chǎn)生飛濺三、消除辦法1、合理選擇點距2、嚴(yán)格清理表面3、提高電流4、單面多點時調(diào)幅電流焊接§4點焊的分流§5常用金屬材料的點焊一、點焊工藝可焊性及影響因素1、可焊性及評價標(biāo)準(zhǔn)2、影響點焊工藝可焊性的因素二、低碳鋼及低合金鋼的點焊特點1、有很好的塑性及適宜的導(dǎo)電性2、中，強(qiáng)規(guī)范都可以點焊低碳鋼及低合金鋼3、表面清洗簡單4、低碳綱及低合金鋼是鐵磁物質(zhì)，工件伸入極臂會引起焊接電流下降5、含碳量較高的低碳鋼會出現(xiàn)淬火現(xiàn)象三、可淬硬性鋼的點焊特點1、由于點焊的特點，可淬硬材料的點焊采用普通的工藝很難避免飛濺，裂紋等缺陷2、如果采用單脈沖點焊，規(guī)范的特點是軟規(guī)范3、采用特殊工藝規(guī)范焊接§5常用金屬材料的點焊四、不銹鋼的點焊特點1、導(dǎo)電，導(dǎo)熱性差，可焊性好2、高溫強(qiáng)度大，用較大的電極壓力3、非磁性材料，不存在工件深入極臂引起焊接電流下降的問題五、鋁合金鋼點焊的特點1、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，可焊性差2、焊接區(qū)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象3、三氧化二鋁電阻大，不易清理4、線脹系數(shù)大，易出現(xiàn)后期飛濺5、冷卻時易出現(xiàn)裂紋，縮孔六、鍍鋅鋼板的點焊特點1、由于有鍍鋅層存在，鋅層先熔化，使板間接觸面積增大，電流密度下降，脫焊2、電極粘結(jié)與變形3、熔核結(jié)晶時，由于低熔點的鍍鋅層存在，易產(chǎn)生裂紋，縮孔焊接要求：①較大的焊接電流②增大電極壓力，使得鋅熔化擠出③采用特殊電極④特殊工藝，如調(diào)幅電流，或預(yù)熱電流四、不銹鋼的點焊特點第四部分對焊工藝§1電阻對焊(圖29）一、接頭的形成過程和焊接循環(huán)1、接頭的形成過程（見圖30－32）2、接頭形成的本質(zhì)二、熱源和溫度場分布三、電阻對焊規(guī)范參數(shù)及選擇1、焊接電流和通電時間2、壓力3、調(diào)伸長度（調(diào)置長度）四、獲得優(yōu)質(zhì)接頭的條件1、沿焊件長度方向要有合適的溫度分布第四部分對焊工藝§1電阻對焊(圖29）PPPP夾緊焊件動夾移動予壓開始通電加熱開始電阻對焊過程示意圖夾緊焊件動夾移動予壓開始通電加熱開始電阻對焊過程示意圖加熱進(jìn)行有電頂鍛無電頂鍛電阻對焊過程示意圖加熱進(jìn)行有電頂鍛無電頂鍛電阻對焊過程示意圖松開工件焊接結(jié)束電阻對焊過程示意圖松開工件焊接結(jié)束電阻對焊過程示意圖預(yù)壓階段加熱熔化階段頂鍛階段休止焊接留量壓力P電流I變形量S等壓式電阻對焊焊接循環(huán)圖P,I,St預(yù)壓階段加熱熔化階段頂鍛階段休止焊接留量壓力P電流I變形量S2、對口必須產(chǎn)生足夠的塑性變形3、焊縫中不應(yīng)有氧化夾雜物§2閃光對焊

一、閃光對焊接頭形成過程及焊接循環(huán)（見圖36－38）二、閃光階段1、閃光的實質(zhì)

液態(tài)過梁上的力：（見圖41）①液態(tài)表面上的張力σ②徑向電磁壓縮效應(yīng)力Py③電磁引力pc④焊接回路的電磁斥力pp2、閃光的作用

①加熱工件②燒掉焊件端面的贓物和不平，使焊前準(zhǔn)備要求降低③形成自保護(hù)④閃光后期形成液態(tài)金屬層，為頂鍛時排除氧化物提供了有力條件三、頂鍛階段頂鍛的作用：①封閉對口端面間隙，擠平因過梁爆破留下的火口②徹底排除端面的液態(tài)金屬，使焊縫中不殘留鑄造組織③排除過熱金屬和氧化夾雜，使?jié)崈舻慕饘倬o密接觸