第二章压力焊工艺ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章压力焊工艺,第二章压力焊工艺,1,第一部分概述,1压力焊的实质及分类,压力焊（pressure welding)：在焊接过程中，对焊件施加压力的焊接方法。,一、实质（见图4）,根据热力学第二定律，焊接过程应当自动进行，界面消除，自由表面减小，自由能处于最小状态。,焊接过程不能自动完成的原因：,两个被焊件没有接触,金属表面的氧化膜、油污、杂质、水分等阻碍了金属表面原子间的结合。,克服焊接阻力的方法：,1）加热：,提高温度，原子活动半径扩大，扩散速度提高;,当温度达到材料的熔点后，原子就脱离了晶格点阵的束缚，原子活动半径无限大；,创造再结晶的条件；,2）加压：使得接触点的凸起压溃，产生塑性变形，挤出杂质，纯洁的金属接触。压碎、压扁、拉长的晶粒为再结晶创造了条件。,第一部分概述1压力焊的实质及分类压力焊（pressure,2,二、分类1、电阻焊 2、摩擦焊 3、扩散焊,2 电阻焊的实质及分类,一、电阻焊的定义,工件通过电极施加压力，并通电，利用工件本身的电阻热使接头加热到,焊接温度，获得共同晶粒的方法。,二、电阻焊的分类,按其接头的形式分：1、搭接电阻焊：1）、点焊2）、缝焊2、对接电阻焊,3电阻焊特点及应用,一、电阻焊的特点,1、接头质量高：电阻焊的接头是在封闭状态下形成的，不存在脱S、P、O、掺合金等问题 2、无填充材料焊接成本低,3、生产效率高 4、最易实现自动化：计算机、焊接机器人应用最成功的焊接方法。,二、分类1、电阻焊 2、摩擦焊 3、扩散焊,3,第二章压力焊工艺ppt课件,4,焊装车间设备简介电阻焊,电阻焊设备,凸焊机,悬挂式点焊机,座点焊机,焊装车间设备简介电阻焊电阻焊设备凸焊机悬挂式点焊机座点焊,5,第二章压力焊工艺ppt课件,6,第二章压力焊工艺ppt课件,7,第二章压力焊工艺ppt课件,8,第二章压力焊工艺ppt课件,9,第二章压力焊工艺ppt课件,10,第二章压力焊工艺ppt课件,11,5、对工人技术水平要求低,缺点,:(1)设备投资大(2)接头的形式受限制(3)无可靠的无损检验方法,二、电阻焊的应用,大到航天器，小到集成电路上都有电阻焊的应用，汽车生产中应用最多，每台汽车上有5000-15000焊点。在焊接生产中所占的比例为30%,三、本章讲授的内容,1、点焊焊接区的电阻,2、点焊接头的形成过程,3、工艺参数对接头质量的影响,4、常用材料点焊的工艺,5、对焊工艺,6、电阻焊设备,5、对工人技术水平要求低,12,第二部分电阻焊的加热,1点焊时焊接区的电阻及加热,一、电阻焊的热源及特点,Q=0.24I,2,Rt电热效应公式 电阻焊的热源是电阻热,特点：热源是电阻热；内部热源；加热、散热共同作用而且速度快；,二、点焊时焊接区的电阻(见图16),1、接触电阻 Rc+2Rew,接触电阻产生原因：由于工件不平，凸起点接触，引起电流线局部收缩，氧化膜、油污的存在。,低碳钢的电阻系数：=（12-15）*10,-6,*cm ；纯铝的电阻率：=2.8*10,-6,*cm,三氧化二铁的电阻系数：=27*10,3,*cm 三氧化二铝的电阻率=32*10,14,*cm,接触电阻的影响因素：压力、表面状态、温度,随着压力升高，接触电阻下降。压力升高后，破坏了氧化膜，接触点增加，由点接触逐渐变成面接触。表面状态就是残存的氧化膜和表面,第二部分电阻焊的加热1点焊时焊接区的电阻及加热,13,粗糙度有关。随着加热温度的提高，接触电阻减小，当温度加热到600度时，低碳钢接触电阻接近为零，加热到350度时，铝镁合金接触电阻近为零。,2、工件内部电阻2Rw,金属电阻在加热过程中的变化,金属棒长l,直径d通以电流，则金属棒产生热量为,Q=0.24I,2,Rt=0.24I,2*,*L/(d,2,/4)*t 为电阻率,=,0,（1+T）,0,常温下20时电阻率；电阻温度系数；T温度,可见金属材料电阻是温度的函数：R=f(T),电流绕流现象：在点焊加热过程中，电流绕过中心熔核电阻高的地方，向电阻低的地方流过的现象。,点焊过程中板件电阻,边缘效应：由于导电截面的变化，引起电流线分布变化的现象。,3、点焊过程中全电阻的变化,阶段1：特征是电阻R急速下降，时间短，1-2个周波。原因是接触电阻急速下降直至消失为零。,阶段2：特征是电阻缓慢上升。随着加热不断进行，温度上升，金属的电阻率上升，达到最大值，开始出现熔化区。,阶段3：特征是电阻缓慢下降。由于出现了熔化区，电阻率发生了突变，电阻增大，引起了电流绕流现象，熔核及塑性环扩展，导电截面增大，使得电阻下降。,粗糙度有关。随着加热温度的提高，接触电阻减小，当温度加热到6,14,三、点焊时的加热特点,1、接触电阻和工件电阻在加热中的作用,研究表明，在点焊加热过程中，接触电阻产生的热量占总热量的5-10%，软规范小于此值，硬规范大于此值。工件内部电阻占总热量的90-95%。,接触电阻Rc的特点：加热初期Rc远远大于Rw，存在的时间很短。,接触电阻Rc的作用：初期的加热，建立初期温度场，随着温度的提高，压力的作用，由点接触到面接触，对扩大接触面积有一点作用，使电流均匀分布。,工件和电极之间的接触电阻Rew对点焊加热没有任何益处：,使电极端部加热严重，磨损加快；电极与工件粘连，严重时使工件表面熔化、产生飞溅、烧穿。,工件电阻Rw是点焊加热的主要热源，是熔核的生长、扩展的基础，影响着电流的分布及温度场的建立。,2、接触电阻的争议,传统派观点：接触电阻Rc在点焊加热中起主要作用，它决定了焊点的形状、位置，所以这种方法叫接触焊，沿用了很长时间。,现代派观点：接触电阻Rc对点焊加热利少害多，有些人认为根本没有好处。焊核的形成、位置、形状取决于边缘效应决定的电流场，而电流场取决于工件内部电阻Rw。,3、点焊时的电流分布特征,三、点焊时的加热特点,15,R,w,R,ew,R,c,焊接区的电阻,RwRewRc焊接区的电阻,16,四、点焊的热平衡,1、热平衡的计量,生热和散热共同作用决定了焊接区的温度场,Q,生,=0.24I,2,Rt,Q,生,=Q,效,+Q,散,=Q,效,+Q,散1,+Q,散2,+Q,散3,Q,效,熔核本身所吸收的有效热量占10-30%,Q,散1,向工件传导的热量20%,Q,散2,向电极传导的热量30-50%,Q,散3,向空气辐射的热量5%,四、点焊的热平衡,17,Q,效,=V*C*T,熔,V熔核的体积（cm,3,）,钢的比重 （克/cm,3,）,C钢的热容量（卡/克）,T,熔,钢的熔点（度）,对于一定尺寸的熔核所需的热量Q,效,是一常数，与时间无关。,Q,散,是一个时间的函数，与时间有关。Q,散,=f(t),Q,生,也是一个时间的函数，与时间有关。Q,生,=f(t),Q,效,=Q,生,-Q,散,=Q,生,(t)-Q,散,(t),Q效=V*C*T熔,18,2、点焊热平衡的讨论,当t增加时，Q,生,增加,，,Q,散,也增加。只有当,Q,生,-Q,散,Q,效,时才能生成具有一定尺寸的熔核。,这就提出一个生热和散热的速度问题,V,生,=Q,生,/t=0.24I,2,Rt/t=0.24I,2,R,生热的速度与电流和电阻有关,散热的速度与工件的厚度、电极的直径、工件和电极材料物理性能有关。,只有当V,生,V,散,时才能形成一定尺寸的焊核,2、点焊热平衡的讨论,19,V,生,实际上就是焊接的功率,V,生,=Q,生,/t=0.24I,2,Rt/t=0.24I,2,R=0.24IU,焊接提供的电功率为N=IU（电流和电压）,对于同一种材料，为了获得同样尺寸的焊点可以选择不同功率的焊机进行焊接，可以大功率短时间，也可以小功率长时间。,焊接的功率不能小于临界值，若小于此临界值，通电时间再长，也不能形成焊点。,V生实际上就是焊接的功率,20,为了获得同一尺寸的焊点，可以用不同的规范进行焊接，大电流短时间，也可以小电流长时间。,因此焊接规范有强弱之分（也有叫做软硬）,强规范：大电流、短时间,弱规范：小电流、长时间,为了获得同一尺寸的焊点，可以用不同的规范进行焊接，大电流短,21,第三部分点焊过程及工艺,1,概述,一、点焊的特点，分类及应用,1、特点,2、分类,3、应用,二、点焊质量的一般要求,1、焊核直径 d,核,=（0.9-1.4）d,极,=2+3,2、焊透率,2点焊过程,一、点焊的焊接循环（见图23,二、点焊接头的形成过程,第三部分点焊过程及工艺1概述,22,点焊循环的四个过程,加压,焊接,维持,休止,轿车车身点焊的焊点,点焊循环的四个过程加压焊接维持休止轿车车身点焊的焊点,23,1、预压阶段,作用：使接触面的不平凸起产生塑性变形，氧化膜破碎，为电流通过造成合乎要求的导电通路，即获得稳定的接触电阻。,2、加热熔化阶段,3、冷却结晶阶段,3点焊的规范参数,一、点焊的规范参数,1、焊接电流,2、焊接时间,3、电极压力,4、点极直径,二、规范参数间相互关系及选择,1、点焊对加热精度要求极高,2、只有点焊参数稳定，误差小，才能保证加热精度高,3、各参数间的配合关系,1、预压阶段 作用：使接触面的不平凸起产生塑性变形，氧化膜破,24,4点焊的分流,一、产生分流的原因,1、连续点焊时，已焊完的焊点流过焊接电流，使实际焊接电流减小,2、焊件表面的不清洁，引起接触电阻增大，分路电阻相对减小,3、电极与工件非焊接区接触,4、焊件装配过紧，形成导电通路,二、分流的不良影响,1、加热不足，焊核尺寸下降，强度下降,2、单面点焊产生飞溅,三、消除办法,1、合理选择点距,2、严格清理表面,3、提高电流,4、单面多点时调幅电流焊接,4点焊的分流,25,5常用金属材料的点焊,一、点焊工艺可焊性及影响因素,1、可焊性及评价标准,2、影响点焊工艺可焊性的因素,二、低碳钢及低合金钢的点焊特点,1、有很好的塑性及适宜的导电性,2、中，强规范都可以点焊低碳钢及低合金钢,3、表面清洗简单,4、低碳纲及低合金钢是铁磁物质，工件伸入极臂会引起焊接电流下降,5、含碳量较高的低碳钢会出现淬火现象,三、可淬硬性钢的点焊特点,1、由于点焊的特点，可淬硬材料的点焊采用普通的工艺很难避免飞溅，裂纹等缺陷,2、如果采用单脉冲点焊，规范的特点是软规范,3、采用特殊工艺规范焊接,5常用金属材料的点焊,26,四、不锈钢的点焊特点,1、导电，导热性差，可焊性好,2、高温强度大，用较大的电极压力,3、非磁性材料，不存在工件深入极臂引起焊接电流下降的问题,五、铝合金钢点焊的特点,1、导电导热性好，可焊性差,2、焊接区出现软化现象,3、三氧化二铝电阻大，不易清理,4、线胀系数大，易出现后期飞溅,5、冷却时易出现裂纹，缩孔,六、镀锌钢板的点焊特点,1、由于有镀锌层存在，锌层先熔化，使板间接触面积增大，电流密度下降，脱焊,2、电极粘结与变形,3、熔核结晶时，由于低熔点的镀锌层存在，易产生裂纹，缩孔,焊接要求：较大的焊接电流,增大电极压力，使得锌熔化挤出,采用特殊电极,特殊工艺，如调幅电流，或预热电流,四、不锈钢的点焊特点,27,第四部分对焊工艺,1电阻对焊(图29）,一、接头的形成过程和焊接循环,1、接头的形成过程（见图3032）,2、接头形成的本质,二、热源和温度场分布,三、电阻对焊规范参数及选择,1、焊接电流和通电时间,2、压力,3、调伸长度（调置长度）,四、获得优质接头的条件,1、沿焊件长度方向要有合适的温度分布,第四部分对焊工艺1电阻对焊(图29）,28,P,P,PP,29,夹紧焊件动夹移动,予压开始,通电加热开始,电阻对焊过程示意图,夹紧焊件动夹移动予压开始通电加热开始电阻对焊过程示意图,30,加热进行,有电顶锻,无电顶锻,电阻对焊过程示意图,加热进行有电顶锻无电顶锻电阻对焊过程示意图,31,松开工件焊接结束,电阻对焊过程示意图,松开工件焊接结束电阻对焊过程示意图,32,预压阶段,加热熔化阶段,顶锻阶段,休止,焊接留量,压力P,电流I,变形量S,等压式电阻对焊焊接循环图,P,I,S,t,预压阶段加热