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电阻焊焊接原理[摘要]：电阻焊作为一种高效、廉价且机械化和自动化程度较高的连接技术，工业中得到了广泛的应用。电阻焊在工业中各个领域都占了相当重要且相当数量比例的地位。本文介绍了国内外电阻焊设备的发展现状，并对我国电阻设备的发展前景进行分析。着重介绍了电阻焊焊接原理、电阻焊的常用设备以及主要参数对焊接的影响。[关键词]：电阻焊；应用发展；焊接；电极；1、电阻焊的应用及发展1.1电阻焊的应用现状电阻焊一经出现，便因其生产效率高、焊接质量容易得到保证、易实现机械化、自动化，在焊接领域中得到了广泛的应用。随着科学术的不断发展，对产品质量要求的不断提高，尤其是在大量使用电阻焊设备的汽车工业中出现的复合板、高合金钢及各种有色金属材料，对电阻焊设备提出了新的要求。电阻焊设备需要解决的主要问题是：提高生产效率、保证质量监控、新型材料电阻焊、节约能源。电阻点焊在汽车白车身焊装中占据主导地位，其中一辆轿车的白车身上焊点数：3000~5000个，电阻电焊的汽车白车身以及薄板件的生存如图1-1。此外，电阻焊适用于各种薄板构件的生产，如：轿车外壳拼装，仪表柜、钢家俱的生产；油桶、油箱、化工原料盛器、食品罐等[1]。图1-1 电阻焊接件1.2电阻焊设备的发展及现状1885年美国的发明家汤姆森解决了电源问题，制作出了首种电阻焊焊机—对焊机。哈马特发明了点焊法，，但是由于和以对焊机的专利获得者汤姆森之间发生的争论，直到1924年才有了结论，因此点焊的实际开始使用也是从那时开始的。在二次世界大战中，由于战斗机的轻型化以及大批量生产的需要，开始采用铝合金，并进行了精密的点焊。战后电阻焊接技术得到突飞猛进式的发展，不仅仅在汽车行业，在铁路机车、家用电器等众多的工业领域中也得到广泛应用，随着机器人等的普及其自动化也得到了发展。现在已经出现了和机器人一体化的点焊机，点焊机和汤姆森发明的对焊机如图1-2。图1-2电阻焊设备电阻焊的发展以其开关器件的进步为标志，先后经历了机械开关、继电器、引燃管、晶闸管等阶段。机械开关式电阻焊机仍有部分在使用，但由于没有时间控制装置，焊接质量不稳定，在加上整流元件后便演变成现在广泛使用的工频交流电阻焊机，实现了时间和电流的控制。随着电力电子技术的发展，先后出现了三相低频、次级整流、电容储能以及逆变式电阻焊机。但目前应用较为广泛的仍是工频交流电阻焊机。就节能而言，工频电阻焊机的效率低下，而三相低频、次级整流焊机输人容量是单相交流电阻焊机的33% -25%。但由于其体积庞大、成本高，未能得到普及[1]。普通工频交流电阻焊机在焊接时，电流频繁过零，且停留时间相对较长，减弱了焊机的加热能力。目前主要通过采用低频或直流波形来弥补这一缺点。2、电阻焊及其焊接原理2.1电阻焊定义电阻焊(resistance welding)就是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种，即点焊、缝焊、凸焊、对焊。电阻焊接示意图见图2-1。图2-1 电阻焊接示意图2.2电阻焊形成的几个阶段电阻焊形成一般经过四个阶段：预压阶段、焊接时间、维持时间、冷却结晶阶段。预压阶段：通电之前向焊接件加压，建立良好的接触与导电通路，保持电阻稳定。焊接时间：向焊件通电加热形成熔核。维持时间：切断焊接电流，电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。冷却结晶阶段：当熔核达到合格的形状与尺寸之后，切断焊接电流，熔核在电极力作用下冷却[7]。为了改善焊接点的性能，有时需要将下列各项中的一个或多个加于基本循环：加大预压力以消除厚工件之间的间隙，使之紧密贴合。用预热脉冲提高金属的塑性，使工件易于紧密贴合、防止飞溅；加大锻压力以压实熔核，防止产生裂纹或缩孔。用回火或缓冷脉冲消除合金钢的淬火组织，提高焊接点的力学性能。2.3影响电阻焊焊接的因素2.3.1电阻电阻主要有焊件本身的电阻和接触电阻对电阻焊进行影响，其定义如下：焊件本身电阻RW:，其中ρ是一个重要参数且随温度的升高而增大。接触电阻RC : 工件表面生成的氧化薄层引起的电阻（表面电阻）与由于电流的流通截面引起的电（集中电阻），接触电阻是指图2-2中的：R1、R3、R5。R1、R5 -电极与工件之间的电阻；R3-上下工件电阻；R2、R4-材料自身电阻图2-2 电阻的影响2.3.2 电流密度和工件表面电流密度是指单位横截面中的电流值。如果电流密度保持稳定，其直接影响焊核的形成。当多次焊接后，截面增大，电流密度减小时，容易产生虚焊或无法焊接。焊接电流（密度）对产热的影响比电阻和时间两者都大，在焊接过程中是一个必须严格控制的参数[2]。工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电