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对焊方法及工艺
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发布者:enway 发布时间:2012-8-6 阅读:2564

    对接电阻焊(以下简称对焊)是利用电阻热将两工件沿整个端面同时焊接起来的一类电阻焊方法。

    对焊的生产率高、易于实现自动化,因而获得广泛应用。其应用范围可归纳如下:

    1)工件的接长   例如带钢、型材、线材、钢筋、钢轨、锅炉钢管、石油和天然气输送等管道的对焊。

    2)环形工件的对焊   例如汽车轮辋和自行车、摩托车轮圈的对焊、各种链环的对焊等。

    3)部件的组焊   将简单轧制、锻造、冲压或机加工件对焊成复杂的零件,以降低成本。例如汽车方向轴外壳和后桥壳体的对焊,各种连杆、拉杆的对焊,以及特殊零件的对焊等。

    4)异种金属的对焊   可以节约贵重金属,提高产品性能。例如刀具的工作部分(高速钢)与尾部(中碳钢)的对焊,内燃机排气阀的头部(耐热钢)与尾部(结构钢)的对焊,铝铜导电接头的对焊等。

     对焊分为电阻对焊和闪光对焊两种。

电阻对焊

    电阻对焊是将两工件端面始终压紧,利用电阻热加热至塑性状态,然后迅速施加顶锻压力(或不加顶锻压力只保持焊接时压力)完成焊接的方法。

一、电阻对焊的电阻和加热

    对焊时的电阻分布如图14-2所示。总电阻可用下式表示:

R=2Rω+RC+2R

式中    Rω--一个工件导电部分的内部电阻(Ω);

        Rc--两工件间的接触电阻(Ω);

        Rω--工件与电极间的接触电阻(Ω);

    工件与电极之间的接触电阻由于阻值小,且离接合面较远,通常忽略不计。

    工件的内部电阻与被焊金属的电阻率ρ和工件伸出电极的长度l0成正比,与工件的断面积s成反比。

    和点焊时一样,电阻对焊时的接触电阻取决于接触面的表面状态、温度及压力。当接触电阻有明显的氧化物或其他赃物时,接触电阻就大。温度或压力的增高,都会因实际接触面积的增大而使接触电阻减小。焊接刚开始时,接触点上的电流密度很大;端面温度迅速升高后,接触电阻急剧减小。加热到一定温度(钢600度,铝合金350度)时,接触电阻完全消失。

    和点焊一样,对焊时的热源也是由焊接区电阻产生的电阻热。电阻对焊时,接触电阻存在的时间极短,产生的热量小于总热量的10-15%。但因这部分热量是接触面附近很窄的区域内产生的。所以会使这一区域的温度迅速升高,内部电阻迅速增大,即使接触电阻完全消失,该区域的产热强度仍比其他地方高。

    所采用的焊接条件越硬(即电流越大和通电时间越短),工件的压紧力越小,接触电阻对加热的影响越明显。

    二、电阻对焊的焊接循环、工艺参数和工件准备

    1、焊接循环

    电阻对焊时,两工件始终压紧,当端面温升高到焊接温度Tω时,两工件端面的距离小到只有几个埃,端面间原子发生相互作用,在接合上产生共同晶粒,从而形成接头。电阻对焊时的焊接循环有两种:等压的和加大锻压力的。前者加压机构简单,便于实现。后者有利于提高焊接质量,主要用于合金钢,有色金属及其合金的电阻对焊,为了获得足够的塑性变形和进一步改善接头质量,还应设置电流顶锻程序。

    2、工艺参数

    电阻对焊的主要工艺参数有:伸出长度、焊接电流(或焊接电流密度)、焊接通电时间、焊接压力和顶锻压力。

    1)伸出长度l0   即工件伸出夹钳电极端面的长度。选择伸出长度时,要考虑两个因素:顶锻时工件的稳定性和向夹钳的散热。如果l0过长,则顶锻时工件会失稳旁弯。l0过短,则由于向钳口的散热增强,使工件冷却过于强烈,会增加塑性变形的困难。对于直径为d的工件,一般低碳钢:l0=(0.5-1)d,铝和黄铜:l0=(1-2)d,铜:l0=1.5-2.5)d

    2)焊接电流Iω和焊接时间tω  在电阻对焊时,焊接电流常以电流密度jω来表示。jωtω是决定工件加热的两个主要参数。二者可以在一定范围内相应地调配。可以采用大电流密度、短时间(强条件),也可以采用小电流密度、长时间(弱条件)。但条件过强时,容易产生未焊透缺陷;过软时,会使接口端面严重氧化、接头区晶粒粗大、影响接头强度。

    3)焊接压力Fω与顶锻压力FuFω对接头处的产热和塑性变形都有影响。减小Fω有利于产热,但不利于塑性变形。因此,易用较小的Fω进行加热,而以大得多的Fu进行顶锻。但是Fω也不能过低,否则会引起飞溅、增加端面氧化,并在接口附近造成疏松。

    3、工件准备

    电阻对焊时,两工件的端面形状和尺寸应该相同,以保证工件的加热和塑性变形一致。工件的端面,以及与夹钳接触的表面必须进行严格清理。端面的氧化物和赃物将会直接影响到接头的质量。与夹钳接触的工件表面的氧化物和赃物将会增大接触处电阻,使工件表面烧伤、钳口磨损加剧,并增大功率损耗。

    清理工件可以用砂轮、钢丝刷等机械手段,也可以用酸洗。

    电阻焊接头中易产生氧化物夹杂。对于焊接质量要求高的稀有金属、某些合金钢和有色金属时,常采用氩、氦等保护氛来解决。

    电阻对焊虽有接头光滑、毛刺小、焊接过程简单等优点,但其接头的力学性能较低,对工件端面的准备工作要求高,因此仅用于小断面(小于250mm2)金属型材的对接。

 
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