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二次加工培训资料徐宁徐宁2011.11.222011.11.221 1第一章第一章电阻点焊原理及工艺电阻点焊原理及工艺第一部分第一部分2 2绪论绪论n n电阻焊定义：焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流电阻焊定义：焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流电阻焊定义：焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流电阻焊定义：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，使要焊接部位达到流过焊接区所产生的电阻热加热工件，使要焊接部位达到流过焊接区所产生的电阻热加热工件，使要焊接部位达到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局部熔化或高温塑性状态，通过热和机械力的联合作用完局部熔化或高温塑性状态，通过热和机械力的联合作用完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。成连接的方法。成连接的方法。成连接的方法。n n物理本质：利用焊接区金属本身的电阻热和大量塑性变形物理本质：利用焊接区金属本身的电阻热和大量塑性变形物理本质：利用焊接区金属本身的电阻热和大量塑性变形物理本质：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到晶格距离，能量，使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离，能量，使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离，能量，使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离，形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊形成金属键，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。点、焊缝或对接接头。点、焊缝或对接接头。点、焊缝或对接接头。n n分类：分类：分类：分类：1.1.按接头形式和工艺特点分：点焊；缝焊；对焊。按接头形式和工艺特点分：点焊；缝焊；对焊。按接头形式和工艺特点分：点焊；缝焊；对焊。按接头形式和工艺特点分：点焊；缝焊；对焊。2.2.按电流分按电流分按电流分按电流分:交流、直流、脉冲交流、直流、脉冲交流、直流、脉冲交流、直流、脉冲n n优点：优点：优点：优点：1 1）接头质量高；）接头质量高；）接头质量高；）接头质量高；2 2）辅助工序少）辅助工序少）辅助工序少）辅助工序少3 3）不需要填充材）不需要填充材）不需要填充材）不需要填充材料料料料4 4）生产效率高，易于实现自动化）生产效率高，易于实现自动化）生产效率高，易于实现自动化）生产效率高，易于实现自动化 n n缺点：缺点：缺点：缺点：1 1）无损检验困难；）无损检验困难；）无损检验困难；）无损检验困难；2 2）设备复杂，维修困难，一）设备复杂，维修困难，一）设备复杂，维修困难，一）设备复杂，维修困难，一次性投资高。次性投资高。次性投资高。次性投资高。3 3第一章第一章 电阻点焊的原理电阻点焊的原理第一节第一节 概述概述一、定义一、定义 焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊件时产生的电阻热，熔化母材金利用电流通过焊件时产生的电阻热，熔化母材金属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。属，冷却后形成焊点，这种电阻焊方法称为点焊。二、特点二、特点1。靠尺寸不大的熔核连接；。靠尺寸不大的熔核连接；2。在大电流、短时间的条件下焊接；。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。在热和机械力联合作用下形成焊点。4 45 5三、分类三、分类1。按焊接电流波形分。按焊接电流波形分工频工频 50或或60Hz低频低频 310Hz 2.5kHz450kHz交流交流高频高频脉冲脉冲电容储能电容储能直流冲击波直流冲击波6 62。按工艺特点分。按工艺特点分双面单点双面单点单面双点单面双点单面单点单面单点7 7四、对点焊质量的要求四、对点焊质量的要求1）熔核直径）熔核直径或或板厚板厚2）焊透率）焊透率3）压痕）压痕520%1。熔核尺寸的几个基本概念。熔核尺寸的几个基本概念8 82）少数金属材料（如可淬硬钢等）对焊接热）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，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。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。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）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产生组织缺陷，其点焊接头强度主要与熔核尺寸有关；寸有关；2。对点焊质量的要求。对点焊质量的要求9 9第二节第二节 点焊时的电阻及加热点焊时的电阻及加热一、一、点焊时的电阻点焊时的电阻10101。接触电阻。接触电阻接触电阻形成原因示意图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。）形成原因：焊件表面的微观凸凹不平及不良导体层。11112)影响因素：影响因素：（1)表面状态表面状态a)清理方法清理方法b)存放时间存放时间c)表面粗糙度表面粗糙度(2)压力压力电极压力电极压力接接触触电电阻阻“滞后滞后”效应效应(3)温度温度12122）边缘效应与绕流现象）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，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，使整个焊件的电流将从板的中部向边缘扩展，使整个焊件的电流场呈双鼓形。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原因：焊件的横截面积远大于焊件与电极间的横截面积横截面积。绕流效应：由于焊接区温度不均匀，促使电绕流效应：由于焊接区温度不均匀，促使电流线从中间向四周扩散的现象。流线从中间向四周扩散的现象。13133）影响因素：影响因素：综上所述，边缘效应、绕流现象，均使点焊综上所述，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。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。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；这些因素可归纳为；（1）金属材料的热物理性质）金属材料的热物理性质（2）机械性能）机械性能（3）点焊规范参数及特征）点焊规范参数及特征（4）焊件厚度等。）焊件厚度等。14143 3。焊接区的总电阻：。焊接区的总电阻：点焊过程中，焊件点焊过程中，焊件焊件和电极焊件和电极电极的接电极的接触状态、焊接温度场及电场都在不断地变化，因触状态、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，调的是，由于材料性能的不同，不同金属材料在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加热过程中焊接区动态总电阻变化相差很大。15151）低碳钢）低碳钢1616 在在低低碳碳钢钢的的点点焊焊过过程程中中，焊焊接接区区动动态态阻阻的的变变化化规律可以分为以下几个阶段规律可以分为以下几个阶段 ：下下降降段段t0t1：由由于于接接触触电电阻阻的的迅迅速速降降低低及及消消失失所所造造成成。该该阶阶段段的的主主要要特特点点是是时时间间短短，曲曲线线呈呈陡陡降降（例例如如，点点焊焊1.21.21.2mm1.2mm冷冷轧轧低低碳碳钢钢板板，该该段段时时间间约约为为(1(12 2周周波波)，焊焊接接区区金金属属未未熔熔化化但但有有明明显显加加热热痕痕迹迹。值值得得注注意意的的是是，当当加加热热速速度度较较快时，该阶段将难以观测到。快时，该阶段将难以观测到。1717上上升升段段t1t2：随随着着加加热热的的进进行行，焊焊接接区区温温度度升升高高，金金属属电电阻阻率率 的的增增加加很很快快由由于于焊焊接接区区金金属属基基本本处处于于固固态态，接接触触面面增增加加缓缓慢慢，因因而而的的增增大大起起主主要要作作用用，曲曲线线上上升升较较快快。经经过过一一段段时时间间加加热热后后，焊焊接接区区温温度度已已比比较较高高，的的增增大大速速率率减减小小，而而焊焊接接区区导导电电面面积积增增加加较较快快，结结果果使使动动态态电电阻阻增增加加速速率率减减缓缓,最最终终达达到到最最大大值值。一一般般认认为为，接接近近峰峰值值点点时时焊焊接接区区金金属属已已局局部部熔熔化化，开开始始形形成成熔熔核核，达达到到温温度度稳稳定定点点。因因为为继继续续加加热热，金金属属将将不不断断由由固固态态变变成成液液态态，使使熔熔核核逐逐渐渐增增大大，但但此此时时输入功率作为潜热消耗，焊点温度不再升高。输入功率作为潜热消耗，焊点温度不再升高。1818再再次次下下降降段段t t2 2t t3 3：继继续续加加热热使使熔熔化化区区及及塑塑性性环环不不断断扩扩展展，虽虽然然金金属属由由固固相相向向液液相相转转变变时时电电阻阻率率有有突突然然的的增增大大，但但由由于于绕绕流流现现象象，使使得得主主要要通通过过焊焊接接电电流流的的金金属属区区域域电电阻阻率率并并没没有有明明显显增增大大。绕绕流流现现象象使使电电极极下下的的导导电电通通路路截截面面增增大大：另另一一方方面面，由由于于金金属属的的明明显显软软化化使使接接触触面面积积迅迅速速增增大大，电电流流场场的的边边缘缘效效应应减减弱弱。结结果果均均使使得得焊焊接接区的电阻减小，曲线下降。区的电阻减小，曲线下降。1919平稳段平稳段t t3 3以后以后：由于电极与焊件接触面尺：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，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。基本保持不变，动态电阻曲线将日趋平稳。2020不同焊接电流时动态电阻曲线不同焊接电流时动态电阻曲线 2121二、点焊时的加热特点二、点焊时的加热特点 1。电阻对点焊加热的影响电阻对点焊加热的影响 1 1）接触电阻：产热）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及焊接电流的均匀化流过起重要作用 2 2）内部电阻：）内部电阻：9095%作用：这部分热量是形核的基础，与电流场共作用：这部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。同建立了焊接区的温度场分布及其变化规律。22222.电流场分布对点焊加热的影响电流场分布对点焊加热的影响 点焊时的电场点焊时的电场 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，电流占总电流的百分数，例如，80的电流线是的电流线是指它限定的范围内通过的电流占总电流的指它限定的范围内通过的电流占总电流的80。2323第二章第二章 电阻点焊工艺电阻点焊工艺第一节第一节 点焊过程分析点焊过程分析一、一、焊接循环焊接循环 1。定义：在电阻焊接过程中，完成一个焊点或定义：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点焊的基本焊接循环 F,I加压加压通电焊接通电焊接维持维持休止休止加压加压2424二、二、点焊接头形成过程点焊接头形成过程 点焊接头形成的三个阶段点焊接头形成的三个阶段a)预压预压 b)、c)通电加热通电加热 d)冷却结晶冷却结晶25251 1。预压阶段。预压阶段 1 1）机电特点：）机电特点：，=2）作用：作用：减少接触电阻，增大导电截面，增加物理接触点，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；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性变形，有助于在熔核四周形成密封熔核的环带(密封环密封环)。26262 2。通电加热阶段。通电加热阶段 1)1)机电特点：机电特点：，2)作用：作用：在热和机械力联合作用下，形成塑性环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和熔核，直到熔核长到所要求尺寸.27273.冷却结晶阶段冷却结晶阶段 1)1)机电特点：机电特点：，=2)2)作用：作用：保证熔核在压力状态下进行冷却结晶，保证熔核在压力状态下进行冷却结晶，冷却结晶时间很短（一般冷却结晶时间很短（一般周波），但周波），但是结晶凝固过程符合金属学的凝固理论是结晶凝固过程符合金属学的凝固理论 2828维持阶段的作用维持阶段的作用1.保证熔核在压力状态下结晶保证熔核在压力状态下结晶,减少出现减少出现缩孔裂纹等组织缺陷的几率缩孔裂纹等组织缺陷的几率;2.避免电极与工件避免电极与工件“打火打火”2929点焊时的分流3030点焊分流的影响因素n n焊点距的影响：连续点焊时，点距愈小，板材愈厚，分流愈大；如果所焊材料是导电性良好的轻合金，分流将更严重，为此必须加大点距。n n焊件表面状态的影响n n焊接顺序的影响n n电极(或二次回路)与工件的非焊接区相接触n n单面点焊工艺特点的影响3131分流的不良影响n n使焊点强度降低n n单面点焊产生局部接触表面过热和喷溅3232消除和减少分流的措施n n选择合理的焊点距n n严格清理被焊工件表面n n注意结构设计的合理性n n连续点焊时，可适当提高焊接电流。n n单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形3333不同材料及不同厚度板的点焊3434点焊的主要问题n n材科不同，其导热、导电性能差异有时较大；板厚不等，其热容量、导热距离亦有差异。以上两种不同情况下都会形成熔核偏移。n n当熔核偏移严重时，可导致熔核仅位于一板内而使焊接失败，即使不太严重亦导致结合面上的熔核直径减小而影响强度性能。3535焊接区沿板厚温度分布图3636解决问题的方法n n采用不同直径或材料的电极，其目的是改变两采用不同直径或材料的电极，其目的是改变两板的散热条件来改变温度分布。板的散热条件来改变温度分布。n n用温度分布远末接近平衡状态的硬规范，充分用温度分布远末接近平衡状态的硬规范，充分利用点焊前期对接触电阻的析热量，使之在尚利用点焊前期对接触电阻的析热量，使之在尚未完全散失前即形成熔核。最典型的是电容放未完全散失前即形成熔核。最典型的是电容放电点焊工艺。电点焊工艺。n n薄板侧加工艺垫片，以减少电极对薄板的散热薄板侧加工艺垫片，以减少电极对薄板的散热效果。这类工艺垫片一般为效果。这类工艺垫片一般为0.2-0.3mm0.2-0.3mm的薄的薄箔，热导率较小。如铜或铝合金点焊时采用不箔，热导率较小。如铜或铝合金点焊时采用不锈钢垫片黄铜点焊时采用低碳钢垫片，金丝锈钢垫片黄铜点焊时采用低碳钢垫片，金丝或金箔点焊时采用钼箔垫片。垫片熔点均高于或金箔点焊时采用钼箔垫片。垫片熔点均高于焊件，当正确控制参数时。焊后垫片较易揭除。焊件，当正确控制参数时。焊后垫片较易揭除。3737解决问题的方法n n在一个电极上附加发热回路，使两电极的温度不在一个电极上附加发热回路，使两电极的温度不一从而调整温度分布，这在仪表工业中焊接小一从而调整温度分布，这在仪表工业中焊接小型零件时常采用。型零件时常采用。n n用帕尔帖效应使两电极工作面温度不等。帕尔帖用帕尔帖效应使两电极工作面温度不等。帕尔帖效应是热电势现象的逆向现象。即当直流电按某效应是热电势现象的逆向现象。即当直流电按某特定方向通过异种材料接触面时，将产生附加的特定方向通过异种材料接触面时，将产生附加的吸热或析热现象。所以这个效应仅在单向通电时吸热或析热现象。所以这个效应仅在单向通电时有效。而且目前常用金属中仅铝与铜合金电极间，有效。而且目前常用金属中仅铝与铜合金电极间，这个效应才较明显，具有实用价值。这个效应才较明显，具有实用价值。3838低碳钢的点焊n n这类钢的点焊焊接性良好，焊接参数范围宽。在常用厚度范围内(0.53.0mm)一般无需特殊措施，采用单相工频交流电源，简单焊接循环即可获得满意结果。3939低碳钢的焊接技术要点n n冷轧板焊前无需专门清理，热轧板则必需清除表面冷轧板焊前无需专门清理，热轧板则必需清除表面上的氧化层、锈蚀等杂质。如经冲压加工，则需清上的氧化层、锈蚀等杂质。如经冲压加工，则需清除冲压过程中沾上的油污。除冲压过程中沾上的油污。n n如设备容量许可，建议采用硬的焊接参数，以提高如设备容量许可，建议采用硬的焊接参数，以提高热效率和生产率，并可减少变形。热效率和生产率，并可减少变形。n n选用中等电导率、中等强度的选用中等电导率、中等强度的Cr-CuCr-Cu或或Cr-Zr-CuCr-Zr-Cu合金电极。合金电极。n n表面清理质量较差或冲压精度较差而刚度又大时，表面清理质量较差或冲压精度较差而刚度又大时，可考虑采用调幅电流可考虑采用调幅电流(渐升渐升)或加预热电流的措施来或加预热电流的措施来减少飞溅。减少飞溅。n n板厚超过板厚超过3mm3mm时，焊接电流较大，通电时间较长时，焊接电流较大，通电时间较长为改善电极工作条件，可采用多脉冲焊接电流。为改善电极工作条件，可采用多脉冲焊接电流。4040镀层钢板的点焊n n镀层钢板点焊的难点在于：镀层钢板点焊的难点在于：镀层金属熔点低，镀层金属熔点低，早于钢板熔化，熔化的镀层金属流人缝隙，增大早于钢板熔化，熔化的镀层金属流人缝隙，增大接触面降低电流密度，因此需增大电流。接触面降低电流密度，因此需增大电流。镀镀层金属与电极在升温时往往能组成固溶体或金属层金属与电极在升温时往往能组成固溶体或金属间化合物等合金，一旦发生上述现象，电极端部间化合物等合金，一旦发生上述现象，电极端部的导电、导热性能下降，温度进一步上升，产生的导电、导热性能下降，温度进一步上升，产生恶性循环，加速电极的粘污损坏，同时亦破坏了恶性循环，加速电极的粘污损坏，同时亦破坏了零件的镀层。零件的镀层。镀层金属如进入熔化的钢质熔池镀层金属如进入熔化的钢质熔池将产生结晶裂纹，因此需在钢板熔化前把镀层挤将产生结晶裂纹，因此需在钢板熔化前把镀层挤出焊接区。出焊接区。4141qqCuCrZr:1075CuCrZr:1075o oC:C:qqZinc:420Zinc:420o oC CqqBrass:1027Brass:1027o oC C(70Cu/30Zn)(70Cu/30Zn)qqSteel:1427Steel:1427o oC CqqNitrode:1083Nitrode:1083o oC CMelting pointsqqWe are trying to We are trying to join steel with join steel with something something(copper)that(copper)that melts 350melts 350o oC C earlier!earlier!4242500oC800oC900oC 800oC1000oC1300oCTemperatures in Resistance Welding(Simplified(Simplified representation)representation)qqAnneal temp:Anneal temp:CuCrZr 500CuCrZr 500o oC CqqAnneal temp:Anneal temp:Nitrode Al 60 Al 60 900900o oC CSOURCE:O.U.Science Data Book,Outukumpu,OMG.SOURCE:O.U.Science Data Book,Outukumpu,OMG.4343镀层钢板焊接技术要点n n与等厚低碳钢相比电流应增大与等厚低碳钢相比电流应增大30%-50%30%-50%，镀层熔点，镀层熔点越低，增加越多。电极压力则增大越低，增加越多。电极压力则增大20%20%30%30%即可。即可。与低碳钢相比，同样的电极压力，其临界飞溅电流有与低碳钢相比，同样的电极压力，其临界飞溅电流有所上升。所上升。n n采用采用Cr-CuCr-Cu或或Cr-Zr-CuCr-Zr-Cu合金电极。要加强冷却，允许合金电极。要加强冷却，允许外水冷。二次修磨间的焊接点数仅为焊低碳钢时的外水冷。二次修磨间的焊接点数仅为焊低碳钢时的1 110-110-12020。薄板。薄板(1.2mm)(1.2mm)点焊时可采用嵌钨电极。点焊时可采用嵌钨电极。n n由于电极粘污严重，是产生质量问题的主要原因，故由于电极粘污严重，是产生质量问题的主要原因，故在结构允许条件下改用凸焊是解决电极粘污的最佳方在结构允许条件下改用凸焊是解决电极粘污的最佳方案。案。n n锌、铅等元素的金属蒸气和氧化物尘埃对人体有毒，锌、铅等元素的金属蒸气和氧化物尘埃对人体有毒，需加强通风。需加强通风。4444为增加电极头寿命，防止电极过热，点焊作业必须追加循环水进行冷却。冷却水温要求为：20度以下4545第4章电阻焊接头的质量检验4646电阻焊接头的等级划分n n一级：承受很大的静、动载荷或交变载荷。接头的破坏会危及人员的生命安全。n n二级：承受较大的静、动载荷或交变载荷。接头的破坏会导致系统失效，但不危及人员的安全。n n三级：承受较小静载荷或动载荷的一般接头。4747接头检验方法与内容n n破坏性检验破坏性检验 撕破检验撕破检验 断口检验断口检验 低倍检验低倍检验 金相检验金相检验 力学性能试验力学性能试验n n无损检验无损检验 目视检验目视检验 密封性检验密封性检验 射线检验射线检验 超声波检验超声波检验 其它检验其它检验4848破坏性检验n n破坏性检验能提供各种确切的定量数据，如力学破坏性检验能提供各种确切的定量数据，如力学性能、熔核尺寸、缺陷性质和多寡以及耐腐蚀性性能、熔核尺寸、缺陷性质和多寡以及耐腐蚀性能等。因此它是取得接头质量定量数据的主要手能等。因此它是取得接头质量定量数据的主要手段。但检验试祥已经破坏，而实际产品仍未直接段。但检验试祥已经破坏，而实际产品仍未直接检验，因此检验结果仅能提供代表性的参考信息。检验，因此检验结果仅能提供代表性的参考信息。如何使试祥更真实地代表产品本身，是一个复杂如何使试祥更真实地代表产品本身，是一个复杂的数学问题。因此在样品的分组、取样数量和方的数学问题。因此在样品的分组、取样数量和方法上各专业标准均作具体现定。法上各专业标准均作具体现定。4949撕破检验n n这是一种针对薄板点、凸和缝焊接头的简易检验方法，用于粗略判断熔核大小和力学性能。便于现场操作，常用来作为确定焊接参数的前期筛选手段和生产中考查质量稳定性的自检手段。5050低倍检验n n适用场合：主要针对点、凸及缝焊接头。n n具体步骤：磨片、腐蚀、读数显微镜检验n n检验内容：测定熔核直径、焊透率及压痕深度等数值 观察有无宏观缩孔、裂纹和夹杂等缺陷的数量。5151金相检验n n用于检验接头显微组织，如结晶特征、组织形貌及微观缺陷等，亦用于鉴别冶金缺陷如裂纹、胡须等。n n点、凸和缝焊时，一般仅作为对低倍捡验疑问的裁定手段；n n对焊时常作为重要产品的必检项目。5252电阻焊接头力学性能试验5353无损检验n n无损检验以不损坏产品使用性能为前提的检测方法，可以推广到每个零件的每个焊接接头，因此是保证产品安全的最可靠手段。但在电阻焊接头中由于接头的特殊性，仅有少量方法获得工业应用，大多数方法处于实验研究阶段。5454目视检验n n目视检验是用小于20倍的放大镜作外部缺陷的检验。n n此法能发现表面裂纹、烧穿、压痕过深、电极粘附、焊件错位等多种外表缺陷。同时，从接头外形尚能对焊透情况粗略判断。5555密封性检验n n任何有密封要求的焊缝均作密封性检验。n n要求作此项检验的焊缝有缝焊、对接缝焊和对焊几类。5656射线检验n n 射线检验在压力容器制造业广为采用，它能有效地发现焊接区的裂纹、夹杂、末焊透及缩孔等缺陷。在电阻焊接头中，亦可用来发现裂纹、缩孔及内部飞溅等。点焊及缝焊接头一船均用于薄板结构，除少数热敏感性强的合金钢和有色合金外，较少出现裂纹，其它缺陷对强度影响较少。而影响强度最敏感的熔核大小一般用射线检验。5757应用实例n n某些铝合金在点焊过程中熔核的金属成分产生偏析，因而引起对射线能量吸收的差异，从底片上熔核边缘出现白环，这里吸收射线能力较核心部分强，以此测出熔核边缘而确定其直径，但须与压痕引起的射线吸收差异区分开。该法仅限用于少数几种铝合金和镁合金。5858应用实例n n焊前在板上涂一层与母材金属对射线吸收性能差异很大的金属粉或薄箔(称PKC)，在焊接过程中熔核区的PKC层已蒸发或挤出，而后从射线底片上区别出无PKC层之区即为熔核。5959超声波检验n n超声波检验主要用于厚板探伤。在点、缝焊等的薄板焊件中未见应用报导。在大型对接零件的探伤检阅中该法应用甚广例如铁路钢轨对接焊接头、石油钻杆对接焊口等均采用该法。它能发现末熔合、夹杂物和裂纹等缺陷。但对严重影响塑性指标的灰斑缺陷尚不能用此法检验。6060其它检验方法n n磁粉、涡流和萤光n n这些方法均用于检测接头表层的缺陷，主要是延伸到表层的细小裂纹。6161电阻焊接头的缺陷n n电阻焊的缺陷按显现部位不同，可分为外表缺陷与内部缺陷。缺陷的形成原因众多，分析时应抓住主导原因。n n由于工艺过程的差别，在搭接接头与对接接头中产生的缺陷不尽相同，分别叙述如下：6262搭接接头中的缺陷n n末熔合与未完全熔合n n缩孔n n裂纹n n结合线伸入n n喷溅n n压痕过深6363缩孔n n由于金属加热时体积膨胀，因此当熔核金属为液态时具有最大的体积，冷却收缩时如周围塑性环未及时变形使内部体积相应减小，则产生缩孔。n n缩孔呈不规则的空穴，虽会成小熔核截面，但对结合面的静载强度影响不大，而对动载或冲击则有一定影响。6464缩孔n n缩孔的产生往往与电极压力不足有关。冷却时，塑性环变形不足或不及时，特别是在焊接厚板、高温强度高的材料或冷却速度快的材料时，电极的惯性造成加压不足是产生缩孔的主要原因。n n点焊时可用低惯性电极和增加锻压力来克服，亦可采用减缓冷却速度的规范措施，缝焊时仅能采用后一种方案。6565裂纹n n裂纹产生的部位有熔核内部、结合线上、热影响区及焊件表面。其中后三个部位的裂纹因形成应力集中，危害严重，在承力件中不允许存在。在一般焊件中，熔核内部裂纹的长度应限制在不超过熔核直径的13。n n避免裂纹的主要措施为减缓冷却速度和及时加压，以减小熔核结晶时的内部拉应力。6666结合线伸入n n当焊接高温合金或铝合金时，如清理不佳，表面将残留过厚的熔点高、致密且硬的氧化膜。在熔核形成过程中这层氧化膜未及彻底破碎，残留在焊件表面，不但在塑性环区界面存在，且限制了枝晶的生长，在熔核边缘形成突入熔核的晶界夹杂物，称结合线伸入。因此该处应力集中，极易在运行时扩展成裂纹，一般不允许存在。6767喷溅n n点焊、凸焊或缝焊时，从焊件结合面或电极与焊件接触面间飞出熔化金属颗粒的现象，称为喷溅。n n喷溅处在外表将影响美观，造成应力集中，严重时形成空穴称为烧穿，会影咱使用性能。6868压痕过深n n过深的压痕将引起应力集中，降低动载性能，应当避免。表面压痕应不大于单板厚度的10-20。n n避免压痕的措施是尽可能采用较硬的焊接规范及加强电极冷却，降低焊件表面温度。6969末熔合与未完全熔合n n末熔合与未完全熔合是指母材与母材之间末熔化或未完全熔化结合的部分，是一种严重影响强度及密封性能的缺陷，不允许存在于要求力学性能及密封性能高的零件之中。n n原因：焊接区热输入不足及散失热量过多。凡能引发上述原因的因素均能造成此种缺陷。n n该缺陷目前主要靠常规的破坏性检验发现，仅对少数铝或镁合金可用射线检测去发现。n n避免此种缺陷的主要手段是加强焊接参数的监控。7070电阻焊质量监测与控制7171必要性n n在大批量生产中，一个产品往往需要几十台甚至在大批量生产中，一个产品往往需要几十台甚至上百台点焊机配套工作，这将使电网电压、气压上百台点焊机配套工作，这将使电网电压、气压产生很大的波动，再加上难以避免的分流、电极产生很大的波动，再加上难以避免的分流、电极磨损等不利因素的存在，致使点焊质量极不稳定，磨损等不利因素的存在，致使点焊质量极不稳定，严重时将成批出现不合格的焊点。另一方面，由严重时将成批出现不合格的焊点。另一方面，由于点焊独特的接头形式和工艺的限制，致使在电于点焊独特的接头形式和工艺的限制，致使在电弧焊生产中应用效果很好的焊后无损检测方法在弧焊生产中应用效果很好的焊后无损检测方法在点焊生产中却难以应用，同时也将使生产效率降点焊生产中却难以应用，同时也将使生产效率降低、产品成本剧增。低、产品成本剧增。7272必要性n n为为了了保保证证焊焊点点质质量量，国国内内外外几几乎乎所所有有的的汽汽车车生生产产厂厂家家几几十十年年来来都都一一直直采采用用焊焊前前打打试试片片、焊焊后后进进行行破破坏坏性性抽抽样样检检验验的的方方法法来来保保证证焊焊点点质质量量。显显然然，这这种种方方法法已已无无法法满满足足汽汽车车工工业业发发展展对对点点焊焊质质量量提提出出的的高高可可靠靠性性、低低成成本本的的要要求求。为为了了改改变变这这种种现现状状，有有必必要要研研制制新新型型点点焊焊质质量量监监测测系系统统。采采用用点点焊焊质质量量监监测测系系统统，可可以以在在线线监监测测每每一一台台焊焊机机、每每一一焊焊点点的的质质量量，及及时时指指出出不不合合格格的的焊焊点点及及其其形形成成原原因因，使使操操作作者者及及时时进进行行在在线线 补补救救，以以有有效效提提高和稳定焊点质量。高和稳定焊点质量。7373焊接参数的划分 n n焊接规范参数：焊接电流、电极压力、焊接时间、电极端面尺寸等；n n焊接过程参数：监测信息，如：动态电阻、红外辐射、电极间电压、能量等；n n焊接质量参数：熔核直径、焊透率、压痕深度、拉剪强度、拉伸强度、疲劳强度等；7474质量监控的难度 n n电阻点焊过程是一个高度非线性、有多变量耦合作用和大量随机不确定因素的过程，同时由于点焊的形核处于封闭状态而无法观测，特征信号的提取比较困难；而且形核过程的时间极短，焊接条件短时间的波动就会造成较严重的后果。因此，点焊质量的监测和控制难度极大。7575点焊质量监测信息n n焊接电流n n电极间电压n n能量积分n n动态电阻n n热膨胀电极位移n n红外辐射n n超声波7676监控方法的现状及发展趋势7777监控焊接热量 n n这类方法包括恒流控制法、恒压控制法等。其原这类方法包括恒流控制法、恒压控制法等。其原理是：在焊接过程中，适时测量焊接热量参数值，理是：在焊接过程中，适时测量焊接热量参数值，并与给定值比较，当出现偏差时，调节可控硅的并与给定值比较，当出现偏差时，调节可控硅的控制角，以维持焊接热量参数的恒定。这类方法控制角，以维持焊接热量参数的恒定。这类方法的优点是简单可靠、易于实现。目前，欧、美及的优点是简单可靠、易于实现。目前，欧、美及日本的各大汽车公司几乎均采用这类方法，我国日本的各大汽车公司几乎均采用这类方法，我国各大汽车厂大部分也采用这类方法。可见这类方各大汽车厂大部分也采用这类方法。可见这类方法的普及性法的普及性;缺点是对电极压力波动、电极磨损及缺点是对电极压力波动、电极磨损及分流的影响等无补偿作用。分流的影响等无补偿作用。7878点焊电极的研究进展点焊电极的研究进展7979点焊电极为什么容易失效？点焊电极为什么容易失效？电极是点焊中的易耗零件，在点焊过电极是点焊中的易耗零件，在点焊过程中，电极的主要功能是传输电流、加压程中，电极的主要功能是传输电流、加压和散热，由于电极和焊件接触时的温度较和散热，由于电极和焊件接触时的温度较高，而且自身具有一定的电阻，也会发热，高，而且自身具有一定的电阻，也会发热，因此，电极头部的温升很快，达到了稍低因此，电极头部的温升很快，达到了稍低于焊点熔核的高温，使电极头部在高温及于焊点熔核的高温，使电极头部在高温及高压力作用下很快失效。高压力作用下很快失效。80808181点焊电极的失效形式点焊电极的失效形式1.塑性变形塑性变形 电极的塑性变形都导致电极端部形成蘑菇状和电极直径电极的塑性变形都导致电极端部形成蘑菇状和电极直径的增加，这种塑性变形的产生是由于电极头部在焊接时承受的增加，这种塑性变形的产生是由于电极头部在焊接时承受压力和高温作用的结果。一般来讲，电极表面的温度与焊件压力和高温作用的结果。一般来讲，电极表面的温度与焊件表面的温度应相等，点焊时钢板的表面温度大约为表面的温度应相等，点焊时钢板的表面温度大约为700度左度左右，点焊镀锌钢板时，电流密度比点焊无镀层钢板电流密度右，点焊镀锌钢板时，电流密度比点焊无镀层钢板电流密度要高要高30%左右，电极表面的温度能达到左右，电极表面的温度能达到800-900度。正是由于度。正是由于电极头部的温度分布不均匀，使得电极头部产生了不均匀的电极头部的温度分布不均匀，使得电极头部产生了不均匀的塑性变形。此外，电极与工件表面的高温还导致了在电极头塑性变形。此外，电极与工件表面的高温还导致了在电极头部产生低屈服强度的部产生低屈服强度的Zn-Cu合金，这将加重电极局部的塑性合金，这将加重电极局部的塑性变形。塑性变形的产生，使得电极头部的直径随焊点数目的变形。塑性变形的产生，使得电极头部的直径随焊点数目的增加而增加，从而导致焊接电流密度下降，熔核焊透率降低，增加而增加，从而导致焊接电流密度下降，熔核焊透率降低，直到焊核直径减小，焊点强度下降趋近允许值，此时必须修直到焊核直径减小，焊点强度下降趋近允许值，此时必须修整电极或更换电极。整电极或更换电极。82822.磨损磨损 电极的磨损主要发生在电极头部，表现为电极头部的电极的磨损主要发生在电极头部，表现为电极头部的物质转移到被焊工件表面，使得电极磨损，导致电极直径物质转移到被焊工件表面，使得电极磨损，导致电极直径增大和焊接电流密度下降。另外，影响磨损的因素还有在增大和焊接电流密度下降。另外，影响磨损的因素还有在正常焊接规范下电极撞击工件和电极缺乏充足的冷却。正常焊接规范下电极撞击工件和电极缺乏充足的冷却。3.合金化合金化 电极的合金化主要发生在电极和镀层钢板的交界面上，电极的合金化主要发生在电极和镀层钢板的交界面上，合金主要产生在电极工作端面及头部的周围。电极合金化的合金主要产生在电极工作端面及头部的周围。电极合金化的程度取决于在焊接循环过程中电极与工件交界面作用的温度程度取决于在焊接循环过程中电极与工件交界面作用的温度和时间，镀层元素与电极材料的扩散速度，以及生成物质在和时间，镀层元素与电极材料的扩散速度，以及生成物质在电极端面的形核和长大。一般来讲，电极端面与工件作用时电极端面的形核和长大。一般来讲，电极端面与工件作用时间越长、工作温度越高，越易合金化，而合金化的产生不仅间越长、工作温度越高，越易合金化，而合金化的产生不仅使电极端面的电导率下降，提高了焊接时电极表面的温度，使电极端面的电导率下降，提高了焊接时电极表面的温度，加快了合金化，而且影响了电极表面的电流分布。加快了合金化，而且影响了电极表面的电流分布。83834.坑蚀坑