當(dāng)工件和電極一定時(shí),工件的電阻取決與它的電阻率.因此,電阻率是被焊材料的重要性能.電阻率高的金屬其導(dǎo)電性差(如不銹鋼)電阻率低的金屬其導(dǎo)電性好(如鋁合金)。因此,點(diǎn)焊不銹鋼時(shí)產(chǎn)熱易而散熱難,點(diǎn)焊鋁合金時(shí)產(chǎn)熱難而散熱易.點(diǎn)焊時(shí),前者可用較小電流(幾千安培),而后者就必須用很大電流(幾萬(wàn)安培)。電阻率不僅取決與金屬種類(lèi),還與金屬的熱處理狀態(tài)、加工方式及溫度有關(guān)。
接觸電阻存在的時(shí)間是短暫,一般存在于焊接初期,由兩方面原因形成：
1)工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物質(zhì)層,會(huì)使電流遭到較大阻礙。過(guò)厚的氧化物和臟物質(zhì)層甚至?xí)闺娏鞑荒軐?dǎo)通。
2)在表面十分潔凈的條件下,由于表面的微觀不平度,使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點(diǎn)。在接觸點(diǎn)處形成電流線的收攏。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。
電極與工件間的電阻Rew與Rc和Rw相比,由于銅合金的電阻率和硬度一般比工件低,因此很小,對(duì)熔核形成的影響更小,我們較少考慮它的影響。
焊接電流的影響
從公式(1)可見(jiàn),電流對(duì)產(chǎn)熱的影響比電阻和時(shí)間兩者都大。因此,在焊接過(guò)程中,它是一個(gè)必須嚴(yán)格控制的參數(shù)。引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動(dòng)和交流焊機(jī)次級(jí)回路阻抗變化。阻抗變化是因?yàn)榛芈返膸缀涡螤钭兓蛞蛟诖渭?jí)回路中引入不同量的磁性金屬。對(duì)于直流焊機(jī),次級(jí)回路阻抗變化,對(duì)電流無(wú)明顯影響。
焊接時(shí)間的影響
為了保證熔核尺寸和焊點(diǎn)強(qiáng)度,焊接時(shí)間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補(bǔ)充。為了獲得一定強(qiáng)度的焊點(diǎn),可以采用大電流和短時(shí)間(強(qiáng)條件,又稱(chēng)硬規(guī)范),也可采用小電流和長(zhǎng)時(shí)間(弱條件,也稱(chēng)軟規(guī)范)。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范,取決于金屬的性能、厚度和所用焊機(jī)的功率。對(duì)于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時(shí)間,都有一個(gè)上下限,使用時(shí)以此為準(zhǔn)。
電極壓力的影響
電極壓力對(duì)兩電極間總電阻R有明顯的影響,隨著電極壓力的增大,R顯著減小,而焊接電流增大的幅度卻不大,不能影響因R減小引起的產(chǎn)熱減少。因此,焊點(diǎn)強(qiáng)度總隨著焊接壓力增大而減小。解決的辦法是在增大焊接壓力的同時(shí),增大焊接電流。
電極形狀及材料性能的影響
由于電極的接觸面積決定著電流密度,電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失,因此,電極的形狀和材料對(duì)熔核的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損,接觸面積增大,焊點(diǎn)強(qiáng)度將降低。
工件表面狀況的影響
工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過(guò)厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^(guò)。局部的導(dǎo)通,由于電流密度過(guò)大,則會(huì)產(chǎn)生飛濺和表面燒損。氧化物層的存在還會(huì)影響各個(gè)焊點(diǎn)加熱的不均勻性,引起焊接質(zhì)量波動(dòng)。因此徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。
熱平衡及散熱
點(diǎn)焊時(shí),產(chǎn)生的熱量只有一小部分用于形成焊點(diǎn),較大部分因向臨近物質(zhì)傳導(dǎo)或輻射而損失掉了,其熱平衡方程式:
Q=Q1+Q2————(3)其中:Q1——形成熔核的熱量、Q2——損失的熱量有效熱量Q1取決與金屬的熱物理性能及熔化金屬量,而與所用的焊接條件無(wú)關(guān)。Q1=10%-30%Q,導(dǎo)熱性好的金屬(鋁、銅合金等)取下限;電阻率高、導(dǎo)熱性差的金屬(不銹鋼、高溫合金等)取上限。損失熱量Q2主要包括通過(guò)電極傳導(dǎo)的熱量(30%-50%Q)和通過(guò)工件傳導(dǎo)的熱量(20%Q左右)。輻射到大氣中的熱量5%左右。
焊接循環(huán)
點(diǎn)焊和凸焊的焊接循環(huán)由四個(gè)基本階段
1)預(yù)壓階段——電極下降到電流接通階段,確保電極壓緊工件,使工件間有適當(dāng)壓力。
