電阻焊是對焊件通以電流,利用焊接區(qū)電阻(特別是接觸電阻)所產(chǎn)生的熱量,使焊接區(qū)金屬局部加熱至高溫塑性狀態(tài)或熔化狀態(tài),在外壓力的鍛壓作用下形成接頭。接觸電阻焊分點接觸電阻焊和縫接觸電阻焊,簡稱為定位焊和縫焊。
1 定位焊
定位焊的機制如圖4-36所示。焊接全過程可分為三個階段。
第一階段是借助上電極頭和下電極頭在焊件的焊接區(qū)施加壓力,將焊件緊密夾持在上下電極頭之間。壓力p視焊接材料和其厚度而定。如果在電流閉合瞬間壓力p不夠大,則接觸電阻很大,接觸點處的金屬很快熔化,并以火花形式飛濺出來,這時工件被燒穿,電極頭也可能被燒壞。若壓力p值過大,接觸電阻變小,電流密度減低,焊核較小,接頭強度不足。
第二階段,焊件被電極壓緊后,閉合焊接電流電路,電流將絕大部分沿被壓緊焊件圓柱體通過,并加熱了焊件的圓柱體,特別是接觸電阻區(qū)加熱速度更快,隨時間的延長,接觸電阻區(qū)的金屬開始軟化直至熔化。根據(jù)焊件金屬的不同以及焊件厚度的差異,焊接電流通過時間也不相同,一般都在千分之幾秒到幾秒鐘。
第三階段是鍛壓階段。熔核的尺寸和形狀達到所控制的規(guī)定
范圍后,切斷焊接電流,熔核在電極壓力作用下開始冷卻結(jié)晶。結(jié)晶的組織形式視焊接規(guī)范不同而有差異。熔核尺寸較大且冷卻速度稍慢,則熔核周圍多為枝狀晶;熔核尺寸較小,冷卻速度又快,則熔核多為等軸晶。
施加鍛壓力的時間一般只有0.1~2.0s,若焊件厚度較厚,熔核較大,則在切斷焊接電流后,經(jīng)0~0.2s間隙后再加大鍛壓力,否則會擠壓出熔化金屬而產(chǎn)生飛濺。
定位焊多應(yīng)用于碳鋼、不銹鋼、高溫合金以及鋁合金的焊件,也適用于鈦及鈦合金的焊件。雖然鈦很容易與大氣中的氧、氮和氫等氣體相互作用,但熔核并不直接與大氣接觸,所以無需采用特殊的熔核保護措施。由于鈦及鈦合金的熱敏感性大,導(dǎo)熱性能較差,所以熔核會產(chǎn)生嚴重的晶粒長大,典型鈦合金Ti6A14V的定位焊規(guī)范及接頭性能見表4-12.
表4-12 典型鈦合金Ti6AI4V的定位焊規(guī)范及接頭性能 | |||||
板厚/mm | 電極力/N | 焊接時間/min | 焊接電流/KA | 接頭正拉力/N | 接頭拉剪力/N |
0.9 | 2700 | 7 | 5.5 | 2700 | 7800 |
1.5 | 6800 | 10 | 10.5 | 4500 | 22000 |
2.3 | 11000 | 16 | 12.5 | 9500 | 38000 |
2 縫焊
縫焊實際上是連續(xù)的、熔核相重疊的定位焊。焊件連續(xù)移動,而電流斷續(xù)通過,焊件移動速度與通電間隔時間恰好使熔核與熔核首尾相連。
縫焊過程如圖4-37所示??p焊示意圖A、B為上下兩個滾輪,滾輪施壓于焊件上,兩滾輪相向轉(zhuǎn)動,焊接電流間斷地脈沖式通過焊件,熔核連續(xù)首尾相接,即形成縫焊。如果要求焊縫具有致密性,相鄰兩焊點彼此交疊不得小于焊點直徑的一半。影響焊縫質(zhì)量的因素很多,其中焊件的電阻對縫焊過程有相當大的影響,而電阻的變化又受制于焊接滾輪材質(zhì)、工作面尺寸、電極壓力、被焊材料性質(zhì)、焊件表面清理準備以及毛坯裝配精確度。還有焊接速度、焊接電流、焊接周期(每次脈沖和每次休止時間)都是縫焊規(guī)范的重要參數(shù)。
3電極材料
電極的功能是傳導(dǎo)大電流密度的焊接電流,同時還要向焊件施加壓力,所以要求電極材料應(yīng)具備以下幾個基本性能:高的導(dǎo)電性和熱導(dǎo)率;在高溫下應(yīng)有高的強度和硬度,有良好的抗變形和抗磨損能力;高溫下物理性能穩(wěn)定,不與焊件金屬形成合金化,不易黏附,所以電極材料的最佳選擇是銅和銅合金。例如,CuETP(Cu99.9%+微量銀)、CuCd1(Cd 0.7%~1.1%)、CuCrl(Cr 0.3%~1.2%)、CuCr1Zr(Cr 0.5%~1.4%,Zr 0.02%~0.2%)等。
電極材料可以是棒材也可以是鍛件。它們的硬度隨合金化元素增多而增大,硬度(300N)在HV40~150之間,電導(dǎo)率在50~60MS/m之間,軟化溫度在150~500℃之間。
4 鈦及鈦合金定位焊和縫焊應(yīng)用實例
高空偵察機是全鈦結(jié)構(gòu)飛機,飛行高度在10000m以上。鈦是比強度最高、耐高溫、耐腐蝕、可焊性好的飛機結(jié)構(gòu)材料。很多焊接方法都應(yīng)用到飛機制造中,其中飛機的機翼和尾翼多處應(yīng)用了縫焊技術(shù),如圖4-38所示。
億沐鑫新材料公司產(chǎn)品分類:鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標準件、鈦加工件