电阻焊及设备

电阻焊及设备

电阻焊是利用电流通过焊件接头的接触面及邻近区域产生的电阻热能，将被焊金属加热到局部熔化或达到高塑性状态，在外力作用下形成牢固的焊接接头的工艺过程。

一、电阻焊分类

电阻焊是压焊中应用最广的一种焊接方法。它的分类方法很多，一般可根据接头形式和工艺方法、焊接电流以及电源能量种类进行划分，具体分类如图7—1 所示。目前，常用的电阻焊方法主要是点焊、缝焊、凸焊和对焊，如图7—2 所示。

1.点焊

点焊接头的装配形式为搭接接头形式。点焊时，将焊件压紧在2个圆柱形电极间，并通过很大的电流;利用2 个焊件具有的较大接触电阻产生大量热量。迅速将焊件接触处加热到熔化状态，形成类似透镜状的液态熔池（即焊核）;当液态金属让到一定数量后断电，在压力的作用下液态金属冷却凝固形成焊点。

点焊适用于接头不要求气密，厚度小于 3 mm 的冲压、轧制的板搭接构件（如汽车驾驶室、客车厢体等薄板冲压件）、铁丝网、交叉钢筋等的焊接

按焊件供电方式不同，点焊可分为单面点焊和双面点焊。按一次形成焊点的数目不同，点焊可分为单点焊、双点焊、多点焊。多点焊通常用于大批量生产的焊接结构中。

2.缝焊

缝焊接头的装配形式为搭接接头形式。缝焊实际上是点焊的延伸。即用1 个圆形的滚盘代替点焊所用的柱状电极。焊接时，电极在通电、加压的同时滚动、即可得到连续焊缝。在实际生产过程中，为了提高电极使用寿命，保证焊接质量、其通电电流通常是断续的，在焊件上形成一个个焊点，并使每个焊点之间相互重叠而形成焊缝。缝焊一般用于有气密性要求的构件（如汽车油箱、消声器等）焊接。

3.凸焊

凸焊是点焊的一种变形。它是在1个焊件的贴合面上预先加工出1个或多个凸起点，使其与另一个焊件表面相接触并通电加热、然后压。使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。凸焊时，1 次可在接头处形成1 个或多个熔核。除了板件凸焊外，凸焊的种类还有螺母、螺钉类零件凸焊，线材交叉凸焊，管子凸焊和板材T形凸焊等。

4.对焊

对焊接头的装配形式一般为对接接头形式。一般按加压及通电方式的不同，对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。它用于焊接长焊件或毛坯、环形或闭合焊件等。

对焊时，是把焊件分别夹持在2 对夹具之间，将焊件的两端面对准，并在接触处通电加热进行焊接。电阻对焊与闪光对焊的区别在于操作方法不同。电阻对焊是焊件对正加压后再通电加热;而闪光对焊则是先向焊件通电，而后通过使焊件接触，形成闪光过程进行加热。

二、电阻焊的特点

1.优点

（1）焊接生产率高例如，点焊时通用点焊机的生产率约为60 点/min，而快速点焊机的生产率可超过500 点/min;对焊直径为40 mm 的棒材每分钟可焊1个接头;焊接厚度为1~3 mm的薄板时，缝焊焊速为0.5～1 m/min。因此，电阻焊非常适用于大批量生产。

（2）焊缝质量好由于电阻焊冶金过程简单，焊缝金属的化学成分均匀，并且基本上与母材一致;且热作用集中。受热范围小，热影响区很小，焊接变形较小，容易控制，因此能够获得质量较好的焊缝。

（3）焊接成本较低电阻焊不使用填充材料，焊接时也不需要保护气体，所以在正常情况下除必要的电力消耗外，几乎没有其他消耗，因此焊接成本比较低。

（4）降低焊工的劳动强度电阻焊的焊接操作较规范，易于实现机械化和自动化;焊接过程中既没有较强的弧光辐射，也没有有害气体的侵蚀，劳动条件比较好。

2.缺点

综上所述，电阻焊的优点比较突出，但是至今仍未得到广泛使用，这主要是由于电阻焊还存在如下缺点∶

（1）缺少易行的检测手段 由于焊接过程进行得比较快，一旦焊接过程中某些工艺因素发生波动，对焊接过程的稳定性产生较大影响时，往往来不及调整。同时，焊后缺少简便、易行的无损检测手段。因此，对重要结构的焊接应慎重选用电阻焊。

（2）设备价格高 电阻焊设备比较复杂，除了必要的电力系统外，还需要精度较高的机械系统、水路系统，因而其整套设备的价格比一般焊机要高许多。

（3）焊件的厚度、形状和接头形式受到一定程度的限制 例如，点焊、缝焊一般只适用于薄板搭接，如果焊件厚度太大，则受到设备功率的限制;电阻对焊主要适用于紧凑截面的对接接头，而对薄板类零件的焊接比较困难。

三、电阻焊设备

1.点焊设备

（1）点焊机的分类

1）按电源性质分 点焊机可分为工频点焊机（50 Hz 的交流电源）、脉冲点焊机（交流脉冲点焊机、直流脉冲点焊机、电容储能点焊机）以及变频点焊机（高频点焊机、低频点焊机）等。

2）按加压机构的传动装置分 点焊机可分为脚踏式、电动凸轮式、气压传动式、液压传动式以及气压—液压传动式等点焊机。

3）按电极的运动形式分 点焊机可分为垂直行程和圆弧引程等点焊机。 

4）按焊点数目分 点焊机可分为单点式和多点式等点焊机。

5）按安装方式分 点焊机可分为固定式、移动式或悬挂式等点焊机。

目前，常用的点焊设备有DN—10 型、DN—25 型、DN1—40—1 型等点焊机。

（2）点焊机的组成 固定式点焊机的结构如图7—3 所示。它由机座、加压机构、焊接回路、电极、传动与减速机构、开关与调节装置所组成。其中，主要部分是加压机构、焊接回路和开关与调节装置。

 1）加压机构 电阻焊在焊接中须要对焊件进行加压，所以加压机构是点焊机中的重要组成部分。

①性能要求。为了保证焊接质量，加压机构应力求满足下列要求∶

刚性要求∶加压机构刚性要好，避免在加压中因机臂刚性不足而发生挠曲，或因导柱失去稳定而引起上下电极错位。

工艺性要求∶加压、消压动作灵活、轻便、迅速;加压机构应有良好的工艺性，适应焊件工艺特性的要求。

稳定性要求∶焊接开始时，能快速地将预压力全部压上，而焊接过程中压力应稳定，焊件厚度变化时，压力波动要小。

②加压机构的形式。由于各种产品要求不同，因此点焊机上有多种形式的加压机构。加工小型薄零件的点焊机多用弹簧、杠杆式加压机构;无气源车间的点焊机则采用电动机、凸轮加压机构; 而更多的点焊机采用气压式或液压式加压机构。

2）焊接回路 焊接回路是指除焊件之外参与焊接电流导通的全部零件所组成的导电通路。它由变压器、电极夹、电极、机臂、导电盖板、母线和导电铜排等所组成，如图7—4 所示。

3）开关与调节装置 开关与调节装置是由开关和同步控制2 部分组成。开关的作用是控制电流的通断。同步控制的作用是调节焊接电流的大小，精确控制焊接程序，且当电路电压有波动时，能自动进行补偿。

2.凸焊设备

电阻凸焊机的结构与点焊机相似，仅是电极有所不同。凸焊机采用的是平板形电极。由此可见，利用电阻点焊机进行适当改装即可成为凸焊机。常用电阻凸焊设备有DTN—25 型、DTN—75 型、DTN—150 型（图7—5）凸焊机。

3.缝焊设备

缝焊机与点焊机的区别在于∶用旋转的焊轮代替了固定的电极。缝焊机的分类如下∶

（1）按焊件送进的方向不同，缝焊机可分为纵向缝焊机、横向缝焊机和通用缝焊机

（2）按焊接电流的接通形式不同，缝焊机可分为连续接通式缝焊机、断续接通式缝焊机和调幅式缝焊机。

（3）按焊件移动的特点，缝焊机可分为焊件连续移动的缝焊机和焊件作步进式移动的缝焊机。

（4）按加压机构的传动装置不同，缝焊机可分为电力传动式缝焊机和气压传动式缝焊机。

（5）按电流性质的不同，缝焊机可分为工频（即50 Hz 的交流电源）缝焊机、交流脉冲缝焊机、直流冲击波缝焊机、储能缝焊机、高频缝焊机和低频缝焊机。

目前常用的缝焊设备有下N-80 型、FN—100 型、FN—160—1 型（图7—6）缝焊机等。

4.对焊机

（1）对焊机的分类 对焊机分类如下∶

1）按工艺方法分，对焊机可分为电阻对焊机和闪光对焊机。 

2）按用途分，对焊机可分为通用对焊机和专用对焊机。

3）按送进机构分，对焊机可分为弹簧式对焊机，杠杆式对焊机，电动凸轮式对焊机，气压送进、液压阻尼式对焊机和液压式对焊机。

4）按夹紧机构分，对焊机可分为偏心式对焊机、杠杆式对焊机、螺旋式对焊机。 

5）按自动化程度分，对焊机可分为手动对焊机、自动对焊机或半自动对焊机。常用的对焊设备有UN2—16 型、UN2—40 型、UN2—63 型、UNY—80 型对焊机。

（2）对焊机的组成 它主要由机架、焊接变压器、活动电极和固定电极、送给机构、夹紧机构等组成，如图 7—7 所示。

1）机架 一般由型材焊接而成，机座内装有焊接变压器、气压系统和控制系统。机架上安装夹紧机构和送给机构，并要承受较大的顶锻力，因此要求应有足够的强度和刚度。 

2）焊接变压器 焊接变压器为工频变压器。其电源的外特性取决于焊接回路的阻抗。当阻抗较大时，外特性较陡;阻抗较小时，外特性较缓。电阻对焊机一般采用陡降外特性电源。焊接变压器二次绕组和电极均通水冷却。对焊机上装有观察水流通过情况的装置。

3）电极与夹紧机构 电极位于夹紧机构之中，如图7—8 所示。焊件置于上、下电极之间，通过手柄转动螺杆压紧。由于对焊机的电极是既承受压力又传导电流的部件，因此其应该选择在高温下硬度和导电性好的材料制造，一般使用含硅0.4%～0.6%、镍2.3% ～2.6%的铜合金。

4）送给机构 其作用是使焊件同夹具一起沿导轨移动，并提供必要的顶锻力，动作应平稳无冲击。