钢筋闪光对焊是将两根钢筋安装放成对接形式,利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热,使接触点金属熔化,产生强烈飞溅,形成闪光,伴有刺激性气味,释放微量分子,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。
对焊工艺编辑
简介
钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等,根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。
连续闪光对焊
连续闪光对焊的工艺过程包括:连续闪光和顶锻过程。施焊时,先闭合一次电路,使两根钢筋端面轻微接触,此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒---闪光,接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触,形成连接闪光。当闪光到预定的长度,使钢筋端头加热到将近熔点时,就以一定的压力迅速进行顶锻。先带电顶锻,再无电顶锻到一定长度,焊接接头即告完成。
预热闪光对焊
预热闪光对焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程,以扩大焊接热影响区。其工艺过程包括:预热、闪光和顶锻过程。施焊时先闭合电源,然后使两根钢筋端面交替地接触和分开,这时钢筋端面的间隙中发出断续的闪光,而形成预热过程。当钢筋达到预热温度后进入闪光阶段,随后顶锻而成。
闪光-预热闪光焊
闪光-预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程,目的是使不平整的钢筋端面烧化平整,使预热均匀。其工艺过程包括:一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程。施焊时首先连续闪光,使钢筋端部闪平,然后同预热闪光焊。
2编辑
1、 闪光阶段:
闪光的主要作用是加热工件。在此阶段中,先接通电源,并使两工件端面轻微接触,形成许多接触点。电流通过时,接触点熔化,成为连接两端面的液体金属过梁。由于液体过梁中的电流密度极高,使过梁中的液体金属蒸发、过梁爆破。随着动夹钳的缓慢推进,过梁也不断产生与爆破。在蒸气压力和电磁力的作用下,液态金属微粒不断从接口间喷射出来。形成火花急流--闪光。
在闪光过程中,工件逐渐缩短,端头温度也逐渐升高。随着端头温度的升高,过梁爆破的速度将加快,动夹钳的推进速度也必须逐渐加大。在闪光过程结束前,必须使工件整个端面形成一层液体金属层,并在一定深度上使金属达到塑性变形温度。
由于过梁爆破时所产生的金属蒸气和金属微粒的强烈氧化,接口间隙中气体介质的含氧量减少,其氧化能力可降低,从而提高接头的质量。但闪光必须稳定而且强烈。所谓稳定是指在闪光过程中不发生断路和短路现象。断路会减弱焊接处的自保护作用,接头易被氧化。短路会使工件过烧,导致工件报废。所谓强烈是指在单位时间内有相当多的过梁爆破。闪光越强烈,焊接处的自保护作用越好,这在闪光后期尤为重要。
2、 顶锻阶段:
在闪光阶段结束时,立即对工件施加足够的顶端压力,接口间隙迅速减小过梁停止爆破,即进入顶锻阶段。顶锻的作用是密封工件端面的间隙和液体金属过梁爆破后留下的火口,同时挤出端面的液态金属及氧化夹杂物,使洁净的塑性金属紧密接触,并使接头区产生一定的塑性变形,以促进再结晶的进行、形成共同晶粒、获得牢固的接头。闪光对焊时在加热过程中虽有熔化金属,但实质上是塑性状态焊接。
预热闪光对焊是在闪光阶段之前先以断续的电流脉冲加热工件,然后在进入闪光和顶锻阶段。预热目的如下:
(1)减小需用功率可以在小容量的焊机上焊接断面面积较大的工件,因为当焊机容量不足时,若不先将工件预热到一定温度,就不可能激发连续的闪光过程。此时,预热是不得已而采取的手段。
(2)降低焊后的冷却速度这将有利于防止淬火钢接头在冷却时产生淬火组织和裂纹。 (3)缩短闪光时间 可以减少闪光余量,节约贵重金属。
埋弧焊(含埋弧堆焊及电渣堆焊等)是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点,使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。近年来,虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法,但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看,埋弧焊约占10%左右,且多年来一直变化不大。
当焊丝确定以后(通常取决于所焊的钢种),配套用的焊剂则成为关键材料,它直接影响焊缝金属的力学性能(特别是塑性及低温韧性)、抗裂性能、焊接缺陷发生率及焊接生产率等。焊丝与焊剂的配用重量比为焊丝:焊剂=1.1~1.6,视焊接接头类型、所用焊剂种类、焊接规范参数而定。与熔炼焊剂相比,烧结焊剂用量较为节省,约可少用20%左右。
我国采用焊剂量在5万吨左右波动,其中70%约为熔炼焊剂,余为非熔炼焊剂。欧美工业发达国家以非熔炼型焊剂为主,约在80%、90%以上,但仍然有熔炼型焊剂生产销售,熔炼焊剂这种持久的生产力与其固有的一些特点有关。
近年来,在我国出现了一种钢筋的新的焊接方法,即竖向钢筋电弧——电渣压力焊。与以前的钢筋搭接手工电弧焊法相比,可节约钢材15%以上,生产率大大提高,焊接材料消耗费用也有所降低,确有取代后者的发展趋势,应用日益广泛。该方法主要使用熔炼焊剂,它起到维弧、电渣加热、金属凝固模体等作用。目前我国熔炼焊剂的五分之一左右用于竖向钢筋的焊接。
我国的锰矿资源比较缺乏,特别是适于生产熔炼焊剂的品位高、磷含量低、铁含量低的锰矿就更少了。全国仅在广西、云南、湖南等省有锰矿矿脉,经过多年开采,符合生产焊剂的锰矿商品日渐紧张。为取代高锰渣系焊剂,研制、推广中锰、低锰焊剂已成为客观需要的紧迫任务。随着含适量锰焊丝的生产供应的扩大,中锰、低锰渣系焊剂应该有广阔的市场。
关于商品焊剂的技术性能说明,目前在行业上的通常作法是,熔炼焊剂给出其化学成分及配一种焊丝的熔敷金属力学性能,烧结焊剂只给出其渣系构成及配一种焊丝的熔敷金属力学性能。这似乎实用性不够。很少有用户对焊剂的化学成分逐批进行化学成分分析,因为除了分析方法及设备上的难度外,其结果与用户的使用要求之间尚相距甚远。
建议焊剂生产商在产品说明中提供含如下技术内容的信息。
首先是焊剂的碱度,可按IIW的推荐公式来计算。在焊接低合金高强度钢用焊剂的国家标准中,对此亦有说明,参见GB12470,《低合金钢埋弧焊用焊剂》。焊剂碱度是标志焊剂冶金性能、工艺性能、电流种类及可焊钢材等级等的第一位的技术指标。其次是提供最适合于匹配使用的几种焊丝熔敷金属的力学性能,使用户选材有较大的空间。
要特别推荐焊剂生产商提供焊剂的冶金行为图,即结构钢用焊剂对合金元素的烧损——过渡图(简指增硅量、焊丝含锰量中性点百分含量),不锈钢用焊剂的增碳倾向及铬含量的烧损——过渡图。这样,用户可根据所选用焊丝的化学成分、焊剂对含金元素的烧损——过渡影响,接头类型及焊接规范参数等因素,预测出所焊焊缝金属的化学成分及力学性能,与其待焊产品的技术要求作比较,具有直接的参考作用,就目前焊剂业生产厂家的技术能力而言,完成这样的工作确实有一定的难度,建议他们与科研单位、大型用户合作,形成能反映本企业焊剂产品特点、技术内容含量高的产品说明书。进一步说,科研单位可开发出这样的软件,供用户使用或补充已有的焊接技术计算机专家系统。
主要优点编辑
简介
埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一,它的全称是埋弧自动焊,又称焊剂层下自动电弧焊。优点:
生产效率高
这是因为,一方面焊丝导电长度缩短,电流和电流密度提高,因此电弧的熔深和焊丝熔敷效率都大大提高。(一般不开坡口单面一次熔深可达20mm)另一方面由于焊剂和熔渣的隔热作用,电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅 也少,虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大,但总的热效率仍然大大增加。
焊缝质量高
熔渣隔绝空气的保护效果好,焊接参数可以通过自动调节保持稳定,对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定,机械性能比较好。
劳动条件好
除了减轻手工焊操作的劳动强度外,它没有弧光辐射,这是埋弧焊的独特优点。
3编辑
目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接的钢种包括碳素结构钢,不锈钢,耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊在造船,锅炉,化工容器,桥梁,起重机械,冶金机械制造业,海洋结构,核电设备中应用最为广泛。此外,用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金或用于焊接镍基合金,铜合金也是较理想的。
4自动焊编辑
埋弧自动焊的过程
埋弧自动焊接时,引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾等过程完全由机械来完成。
埋弧自动焊过程如图2-11所示。
焊剂2由漏斗3流出后,均匀地堆敷在装配好的工件1上,焊丝4由送丝机构经送丝滚轮5和导电嘴6送入焊接电弧区。焊接电源的两端分别接在导电嘴和工件上。送丝机构、焊剂漏斗及控制盘通常都装在一台小车上以实现焊接电弧的移动。
焊接过程是通过操作控制盘上的按钮开关来实现自动控制的。焊接过程中,在工件被焊处覆盖着一层30-50mm厚的粒状焊剂,连续送进的焊丝在焊剂层下与焊件间产生电弧,电弧的热量使焊丝、工件和焊剂熔化,形成金属熔池,使它们与空气隔绝。随着焊机自动向前移动,电弧不断熔化前方的焊件金属、焊丝及焊剂,而熔池后方的边缘开始冷却凝固形成焊缝,液态熔渣随后也冷凝形成坚硬的渣壳。如图2-12所示。未熔化的焊剂可回收使用。
焊丝和焊剂在焊接时的作用与手工电弧焊的焊条芯、焊条药皮一样。焊接不同的材料应选择不同成分的焊丝和焊剂。如焊接低碳钢时常用H08A焊丝,配用高锰高硅型焊剂HJ431等。焊接电源通常采用容量较大的弧焊变压器。
埋弧自动焊的优点
埋弧自动焊的主要优点是:
(1)生产率高 埋弧焊的焊丝伸出长度(从导电嘴末端到电弧端部的焊丝长度)远较手工电弧焊的焊条短,一般在50mm左右,而且是光焊丝,不会因提高电流而造成焊条药皮发红问题,即可使用较大的电流(比手工焊大5-10倍),因此,熔深大,生产率较高。对于20mm以下的对接焊可以不开坡口,不留间隙,这就减少了填充金属的数量。
(2)焊缝质量高 对焊接熔池保护较完善,焊缝金属中杂质较少,只要焊接工艺选择恰当,较易获得稳定高质量的焊缝。
(3)劳动条件好 除了减轻手工操作的劳动强度外,电弧弧光埋在焊剂层下,没有弧光辐射,劳动条件较好。 埋弧自动焊至今仍然是工业生产中最常用的一种焊接方法。适于批量较大,较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。广泛应用于化工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。
这种方法也有不足之处,如不及手工焊灵活,一般只适合于水平位置或倾斜度不大的焊缝;工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时;由于是埋弧操作,看不到熔池和焊缝形成过程,因此,必须严格控制焊接规范。
本文引用地址:http://www.weldr.net/simple/skill/html/content_1026.htm
5编辑
埋弧半自动焊主要是软管自动焊,其特点是采用较细直径( 2mm或2mm以下)的焊丝,焊丝通过弯曲的软管送入熔池。电弧的移动是靠手工来完成,而焊丝的送进是自动的。半自动焊可以代替自动焊焊接一些弯曲和较短的焊缝,主要应用于角焊缝,也可用于对接焊缝。
材料工艺编辑
材料
1.材料
母材板厚为18 mm,试板尺寸为300 mm×500 mm,焊丝直径为4.0 mm,焊剂粒度为8~60目,合金粉末粒度为80~200目。化学成分见表1。
表1 木材、焊丝和合金表面的化学成分 单位:%
焊接工艺
2.焊接工艺
对接,焊接规范见表2。焊机为MZ-1000,DCRP。V型坡口,SAW角度为60~65°,钝边为4 mm;SAW-AMP角度为40°~45°,钝边为2 mm。
表2 焊接工艺规范 二、试验结果及讨论
焊缝化学成分
1.焊缝化学成分
采用SAW和SAW-AMP技术焊接的20G、16MnR钢焊缝化学成分见表3。结果表明,用SJ301焊接的焊缝,C、Si和Mn元素增加,P含量与HJ431焊缝相当,S含量却没有减少。由于SJ301和HJ431本身的S、P含量对其焊缝中的S和P含量有相当显著的影响,而不同厂家生产的焊剂S、P含量有很大差别,故可以理解本文的成分分析结果。SAW-AMP焊缝的S含量与SAW焊缝相当,P含量显著减少,但均低于0.030%,焊缝的成分完全符合GB6654-86的要求。添加合金粉末有利于焊缝脱S和脱P。
表3 焊缝的化学成分 单位:%
焊缝和HAZ的显微组织
2.焊缝和HAZ的显微组织
SAW的线能量一般为1.6 kJ/mm,焊接18 mm厚的钢板需要5~6道焊满,未经再热的焊
缝组织细小,针状铁素体较多,先共析铁素体少且窄,柱状晶方向性不明显,HAZ粗晶区晶粒尺寸较小。如果采用大线能量,线能量达到3.6 kJ/mm,18 mm厚的钢板2道即可焊满,但是焊缝组织粗大,几乎无针状铁素体,先共析铁素体宽,HAZ粗晶区晶粒尺寸较大,有较多的魏氏组织。
用大线能量、SAW-AMP技术,18 mm厚的钢板一道就可焊满,但是,合金粉末的成分对焊缝抗裂性和组织有显著影响。合金粉末中Mn、Ti等合金元素含量非常少,其成本较低,但焊接过程中电弧燃烧不稳定,焊道忽宽忽窄,焊缝组织中几乎没有针状铁素体,先共析铁素体连成一片,焊缝与HAZ在熔合区明显分开。采用含有较少Mn、Ti元素的合金粉末焊接,焊缝中针状铁素体细小且多,
本文引用地址:http://www.weldr.net/simple/skill/html/content_1054.htm
8编辑
(1)埋弧自动焊机的小车轮子要有良好绝缘,导线应绝缘良好,工作过程中应理顺导线,防止扭转及被熔渣烧坏。
(2)控制箱和焊机外壳应可靠的接地(零)和防止漏电。接线板罩壳必须盖好。 (3)焊接过程中应注意防止焊剂突然停止供给而发生强烈弧光裸露灼伤眼睛。所以,焊工作业时应戴普通防护眼镜。
(4)半自动埋弧焊的焊把应有固定放置处,以防短路。
(5)埋弧自动焊熔剂的成分里含有氧化锰等对人体有害的物质。焊接时虽不像手弧焊那样产生可见烟雾,但将产生一定量的有害气体和蒸气。所以,在工作地点最好有局部的抽气通风设备。
9工艺编辑
简介
焊前准备:埋弧焊在焊接前必须做好准备工作,包括焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、焊件的装配以及焊丝表面的清理、焊剂的烘干等。
①坡口加工
坡口加工要求按GB 986—1988执行,以保证焊缝根部不出现未焊透或夹渣,并减少填充金属量。坡口的加工可使用刨边机、机械化或半机械化气割机、碳弧气刨等。
②待焊部位的清理
焊件清理主要是去除锈蚀、油污及水分,防止气孔的产生。一般用喷砂、喷丸方法或手工清除,必要时用火焰烘烤待焊部位。在焊前应将坡口及坡口两侧各20mm区域内及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污等清理干净。
③焊件的装配
装配焊件时要保证间隙均匀,高低平整,错边量小,定位焊缝长度一般大于30mm,并且定位焊缝质量与主焊缝质量要求一致。必要时采用专用工装、卡具。
对直缝焊件的装配,在焊缝两端要加装引弧板和引出板,待焊后再割掉,其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面,而且还可除去引弧和收尾容易出现的缺陷。
④焊接材料的清理
埋弧焊用的焊丝和焊剂对焊缝金属的成分、组织和性能影响极大。因此焊接前必须清除焊丝表面的氧化皮、铁锈及油污等。焊剂保存时要注意防潮,使用前必须按规定的温度烘干待用。
10数编辑
简介
埋弧焊的焊接参数主要有:焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度等。
①焊接电流
当其他参数不变时,焊接电流对焊缝形状和尺寸的影响如图所示。
电流对焊缝的影响 一般焊接条件下,焊缝熔深与焊接电流成正比。
随着焊接电流的增加,熔深和焊缝余高都有显著增加,而焊缝的宽度变化不大。同时,焊丝的熔化量也相应增加,这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小,熔深和余高都减小。
②电弧电压
电弧电压的增加,焊接宽度明显增加,而熔深和焊缝余高则有所下降。但是电弧电压太大时,不仅使熔深变小,产生未焊透,而且会导致焊缝成形差、脱渣困难,甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时,还应适当增加焊接电流。
③焊接速度
当其他焊接参数不变而焊接速度增加时,焊接热输入量相应减小,从而使焊缝的熔深也减小。焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量,即为了提高生产率而提高焊接速度的同时,应相应提高焊接电流和电弧电压。
④焊丝直径与伸出长度
当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时,弧柱直径随之增加,即电流密度减小,会造成焊缝宽度增加,熔深减小。反之,则熔深增加及焊缝宽度减小。
当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时,电阻也随之增大,伸出部分焊丝所受到的预热作用增加,焊丝熔化速度加快,结果使熔深变浅,焊缝余高增加,因此须控制焊丝伸出长度,不宜过长。
⑤焊丝倾角
焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同,电弧对熔池的力和热作用也不同,从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时,由于电弧指向焊接方向,使熔池前面的焊件受到了预热作用,电弧对熔池的液态金属排出作用减弱,而导致焊缝宽而熔深变浅。反之,焊缝宽度较小而熔深较大,但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边,并且使焊缝成形变差。
⑥其他
a.坡口形状 b.根部间隙 c.焊件厚度和焊件散热条件。
点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时,电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式是最常用的方式,这时工件的两侧均有电极压痕。大焊接面积的导电板做下电极,这样可以消除或减轻下面工件的压痕。常用于装饰性面板的点焊。同时焊接两个或多个点焊的双面点焊,使用一个变压器而将各电极并联,这时,所有电流通路的阻抗必须基本相等,而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、电极压力都需相同,才能保证通过各个焊点的电流基本一致采用多个变压器的双面多点点焊,这样可以避免c的不足。
点焊是一种高速、经济的连接方法。它适于制造可以采用搭接、接头不要求气密、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。是把焊件在接头处接触面上的个别点焊接起来。点焊要求金属要有较好的塑性。如图1所示,为最简单的应用点焊的例子。
图1 最简单点焊
焊接时,先把焊件表面清理干净,再把被焊的板料搭接装配好,压在两柱状铜电极之间,施加压力P压紧,如图2所示。当通过足够大的电流时,在板的接触处产生大量的电阻热,将中心最热区域的金属很快加热至高塑性或熔化状态,形成一个透镜形的液态熔池。继续保持压力P,断开电流,金属冷却后,形成了一个焊点。如图3所示,是一台点焊机的示意图。
图2点焊过程 图3点焊机
点焊由于焊点间有一定的间距,所以只用于没有密封性要求的薄板搭接结构和金属网、交叉钢筋结构件等的焊接。如果把柱状电极换成圆盘状电极,电极紧压焊件并转动,焊件在圆盘状电极只间连续送进,再配合脉冲式通电。就能形成一个连续并重叠的焊点,形成焊缝,
这就是缝焊。它主要用于有密封要求或接头强度要求较高的薄板搭接结构件的焊接,如油箱、水箱等。
2编辑
单面点焊时,电极由工件的同一侧向焊接处馈电,典型的单面点焊方式,单面单点点焊,不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。无分流的单面双点点焊,此时焊接电流全部流经焊接区。有分流的单面双点点焊,流经上面工件的电流不经过焊接区,形成风流。为了给焊接电流提供低电阻的通路,在工件下面垫有铜垫板。当两焊点的间距l很大时,例如在进行骨架构件和复板的焊接时,为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻,采用了特殊的铜桥A,与电极同时压紧在工件上。
在大量生产中,单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压器供电,各对电极轮流压住工件的型式,也可采用各对电极均由单独的变压器供电,全部电极同时压住工件的型式。后一型式具有较多优点,应用也较广泛。其优点有:各变压器可以安置得离所联电极近,因而其功率及尺寸能显著减小;各个焊点的工艺参数可以单独调节;全部焊点可以同时焊接、生产率高;全部电极同时压住工件,可减少变形;多台变压器同时通电,能保证三相负荷平衡。
3编辑
点焊电极功能
点焊电极是保证点焊质量的重要零件,它的主要功能有:(1)向工件传导电流;(2)向工件传递压力;(3)迅速导散焊接区的热量。
制造材料条件
基于电极的上述功能,就要求制造电极的材料应具有足够高的电导率、热导率和高温硬度,电极的结构必须有足够的强度和刚度,以及充分冷却的条件。此外,电极与工件间的接触电阻应足够低,以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。
常见电极材料
电极材料按我国航空航天工业部航空工业标准HB5420-89的规定,分为4类,但常用的是前三类。
1类高电导率、中等硬度的铜及铜合金。这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。适用于制造焊铝及铝合金的电极,也可用于镀层钢板的点焊,但性能不如2类合金。1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。
2类具有较高的电导率、硬度高于1类合金。这类合金可通?236?过冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要求。与1类合金相比,它具有较高的力学性能,适中的电导率,在中等程度的压力下,有较强的抗变形能力,因此是最通用的电极材料,广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低的铜合金,以及镀层钢等。2类合金还适用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机猜等电阻焊机中各种导电构件。
3类电导率低于1类和2类,硬度高于2类的合金。这类合淦可通过热处理或冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要黔。这类合金具有更高的力学性能和耐磨性能好,软化温度高,但吨导率较低。因此适用于点焊电阻率和高温高强度的材料,如不爵严、“温““”’这类“金“适于“造各”受“的”电“点焊电极由四部分组成:端部、主体、尾部和冷却水孔。标准电乏(即直电极)有五种形式。.电极的端面直接与高温的工件表面接触,在焊接生产中反复元受高温和高压,因此,粘附、合金化和变形是电极设计中应着重隐的问题。
点焊电极结构
点焊电极由4部分组成:端部、主体、尾部、冷却水孔。
4编辑
通常是根据工件的材料和厚度,参考该种材料的焊接条件表选取,首先确定电极的端面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间,然后调节焊接电流,以不同的电流焊接试样,经检查熔核直径符合要求后,再在适当的范围内调节电极压力,焊接时间和电流,进行试样的焊接和检验,直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。最常用的检验试样的方法是撕开法,优质焊点的标志是:在撕开试样的一片上有圆孔,另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台,但可通过剪切的断口判断熔核的直径。必要时,还需进行低倍测量、拉抻试验和X光检验,以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。
以试样选择工艺参数时,要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响,以及装配间隙方面的差异,并适当加以调整。
5编辑
点焊难度
当进行不等厚度或不同材料点焊时,熔核将不对称于其交界面,而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移,偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊透率减小,焊点强度降低。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时,厚件一边电阻大、交界面离电极远,故产热多而散热少,致使熔核偏向厚件;材料不同时,导电、导热性差的材料产热易而散热难,故熔核也偏向这种材料
调整熔核偏移的原则
增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。
6法编辑
(1)采用强条件使工件间接触电阻产热的影响增大,电极散热的影响降低。电容储能焊机采用大电流和短的通电时间就能焊接厚度比很大的工件就是明显的例证。
(2)采用不同接触表面直径的电极在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径,以增加这一侧的电流密度、并减少电极散热的影响。
(3)采用不同的电极材料薄板或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金,以减少这一侧的热损失。
(4)采用工艺垫片 在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片(厚度为0.2-0.3mm),以减少这一侧的散热。
点焊设计
点焊通常采用搭接接头和折边接头接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。在设计点焊结构时,必须考虑电极的可达性,即电极必须能方便地抵达工件的焊接
部位。同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装配间隙和焊点强度诸因素。
边距的最小值取决于被焊金属的种类,厚度和焊接条件。对于屈服强度高的金属、薄件或采用强条件时可取较小值。
点距即相邻两点的中心距,其最小值与被焊金属的厚度、导电率,表面清洁度,以及熔核的直径有关。
规定点距最小值主要是考虑分流影响,采用强条件和大的电极压力时,点距可以适当减小。采用热膨胀监控或能够顺序改变各点电流的控制器时,以及能有效地补偿分流影响的其他装置时,点距可以不受限制。
装配间隙必须尽可能小,因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力,使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动,从而引起各焊点强度的显著差异,过大的间隙还会引起严重飞溅,许用的间隙值取决于工件刚度和厚度,刚度、厚度越大,许用间隙越小,通常为0.1-2mm。
单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积,为了保证接头强度,除熔核直径外,焊透率和压痕深度也应符合要求,焊透率的表达式为:η=h/δ-c×100%。两板上的焊透率只允许介于20-80%之间。镁合金的最大焊透率只允许至60%。而钛合金则允许至90%。焊接不同厚度工件时,每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%,压痕深度不应超过板件厚度的15%,如果两工件厚度比大于2:1,或在不易接近的部位施焊,以及在工件一侧使用平头电极时,压痕深度可增大到20-25%。
点焊接头受垂直面板方向的拉伸载荷时的强度,为正拉强度。由于在熔核周围两板间形成的尖角可引起应力集中,而使熔核的实际强度降低,因而点焊接头一般不这样加载。通常以正拉强度和抗剪强度之比作为判断接头延性的指标,此比值越大,则接头的延性越好。
多个焊点形成的接头强度还取决于点距和焊点分布。点距小时接头会因为分流而影响其强度,大的点距又会限制可安排的焊点数量。因此,必须兼顾点距和焊点数量,才能获得最大的接头强度,多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。
7编辑
电阻焊前的工件清理
无论是点焊、缝焊或凸焊,在焊前必须进行工件表面清理,以保证接头质量稳定。
清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。
不同的金属和合金,需采用不同的清理方法。简介如下:
铝及其合金对表面清理的要求十分严格,由于铝对氧的化学亲合力极强,刚清理过的表面上会很快被氧化,形成氧化铝薄膜。因此清理后的表面在焊前允许保持的时间是严格限制的。
铝合金的氧化膜主要用以化学方法去除,在碱溶液中去油和冲洗后,将工件放进正磷酸溶液中腐蚀。为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔隙,在腐蚀的同时进行纯化处理。最常用的纯化剂是重铬酸钾和重铬酸钠。纯化处理后便不会在除氧化膜的同时,造成工件表面的过分腐蚀。
腐蚀后进行冲洗,然后在硝酸溶液中进行亮化处理,以后再次进行冲洗。冲洗后在温度达75℃的干燥室中干燥,活用热空气吹干。这样清理后的工件,可以在焊前保持72h。
铝合金也可用机械方法清理。如用0-00号纱布,或用电动或风动的钢丝刷等。但为防止损伤工件表面、钢丝直径不得超过0.2mm,钢丝长度不得短于40mm,刷子压紧于工件的力不得超过15-20N,而且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。
为了确保焊接质量的稳定性,目前国内各工厂多在化学清理后,在焊前再用钢丝刷清理工件搭接的内表面。
铝合金清理后必须测量放有两铝合金工件的两电极间总阻值R。方法是使用类似于点焊机的专用装置,上面的一个电极对电极夹绝缘,在电极间压紧两个试件,这样测出的R值可以最客观地反映出表面清理的质量。对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超过120微欧姆,刚清理后的R一般为40-50微欧,对于导电性更好的LF21、LF2铝合金以及烧结铝类的材料,R不得超过28-40微欧。
镁合金一般使用化学清理,经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。这样处理后会在表面形成薄而致密的氧化膜,它具有稳定的电气性能,可以保持10昼夜或更长时间,性能仍几乎不变。镁合金也可以用钢丝刷清理。
铜合金可以通过在硝酸及盐酸中处理,然后进行中和并清除焊接处残留物。
不锈钢、高温合金电阻焊时,保持工件表面的高度清洁十分重要,因为油、尘土、油漆的存在,能增加硫脆化的可能,从而使接头产生缺陷。清理方法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。对于特别重要的工件,有时用电解抛光,但这种方法复杂而且生产率低。
钛合金的氧化皮,可在盐酸、硝酸及磷酸钠的混合溶液中进行深度腐蚀加以去除。也可
以用钢丝刷或喷丸处理。
低碳钢和低合金钢在大气中的抗腐蚀能力较低。因之,这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间的赃物或其它不良导电材料所污染,在电极的压力下,油膜很容易被挤开,不会影响接头质量。
钢的供货状态有:热轧,不酸洗;热轧,酸洗并涂油;冷轧。未酸洗的热轧钢焊接时,必须用喷砂、喷丸,或者用化学腐蚀的方法清除氧化皮,可在硫酸及盐酸溶液中,或者在以磷酸为主但含有硫脲的溶液中进行腐蚀,后一种成份可有效地同时进行涂油和腐蚀。
有镀层的钢板,除了少数例外,一般不用特殊清理就可以进行焊接,镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。带有磷酸盐涂层的钢板,其表面电阻会高到在地电极压力下,焊接电流无法通过的程度。只有采用较高的压力才能进行焊接。
镀锌钢板的点焊
镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板,前者的镀层比后者薄。
点焊镀锌钢板用的电极,推荐用2类电极合金。相对点焊外观要求很高时,可以采用1类合金。推荐使用锥形电极形状,锥角120度-140度。使用焊钳时,推荐采用端面半径为25-50mm的球面电极。
为提高电极使用寿命,也可采用嵌有钨极电极头的复合电极,以2类电极合金制成的电极体,可以加强钨电极头的散热。
低碳钢的点焊
低碳钢的含碳量低于0.25%。其电阻率适中,需要的焊机功率不大;塑性温度区宽,易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力;碳与微量元素含量低,无高熔点氧化物,一般不产生淬火组织或夹杂物;结晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小,因而开裂倾向小。这类钢具有良好的焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。
钢具有良好的焊接性,其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。
淬火钢的点焊
由于冷却速度极快,在点焊淬火钢时必然产生硬脆的马氏体组织,在应力较大时会产生
裂纹。为了消除淬火组织、改善接头性能,通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊方法,这种方法的第一个电流脉冲为焊接脉冲,第二个为回火处理脉冲,使用这种方法时应注意两点:
(1)两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下 (2)回火电流脉冲幅值要适当,以避免焊接区的金属重新超过奥氏体相变点而引起二次淬火。
镀铝钢板的点焊
镀铝钢板分为两类,第一类以耐热为主,表面镀有一层厚20-25微米的Al-Si合金(含有Si6-8.5%),可耐640度高温。第二类以耐腐蚀为主,为纯铝镀层,镀层厚为第一类的2-3倍。点焊这两类镀锌钢板时都可以获得强度良好的焊点。
由于镀层的导电、导热性好,因此需要较大的焊接电流。并应采用硬铜合金的球面电极。下表为第一类镀铝钢板点焊的焊接条件。对于第二类,由于镀层厚,应采用较大的电流和较低的电极压力。
不锈钢的点焊
不锈钢一般分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。由于不锈钢的电阻率高、导热性差,因此与低碳钢相比,可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。这类材料有较高的高温强度,必须采用较高的电极压力,以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢的热敏感性强,通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却,并且要准确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流,以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。
点焊不锈钢的电极推荐用2类或3类电极合金,以满足高电极压力的需要。
铝合金的点焊
铝合金的应用十分广泛,分为冷作强化和热处理强化两大类。铝合金点焊的焊接性较差,尤其是热处理强化的铝合金。其原因及应采取的工艺措施如下:
(1)电导率和热导率较高必须采用较大电流和较短时间,才能做到既有足够的热量形成熔核;又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降低接头的抗腐蚀性。
(2)塑性温度范围窄、线膨胀系数大 必须采用较大的电极压力,电极随动性好,才
能避免熔核凝固时,因过大的内容拉应力而引起的裂纹。对裂纹倾向大的铝合金,如LF6、LY12、LC4等,还必须采用加大锻压力的方法,使熔核凝固时有足够的塑性变形、减少拉应力,以避免裂纹产生。在弯电极难以承受大的定锻压力时,也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹。对于大厚度的铝合金可以两种方法并用。
(3)表面易生成氧化膜焊前必须严格清理,否则极易引起飞溅和熔核成形不良(撕开检查时,熔核形状不规则,凸台和孔不呈圆形),使焊点强度降低。清理不均匀则将引起焊点强度不稳定。
基于上述原因,点焊铝合金应选用具有下列特性的焊机: 1)能在短时间内提供大电流 2)电流波形最好有缓升缓降的特点
3)能精确控制工艺参数,且不受电网电压波动影响 4)能提供价形和马鞍形电极压力
5)机头的惯性和摩擦力小,电极随动性好。
当前国内使用的多为300-600KVA的直流脉冲、三相低频和次级整流焊机,个别的达到1000KVA,均具有上述特性。也有采用单相交流焊机的,但仅限于不重要工件。
点焊铝合金的电极应采用1类电极合金,球形端面,以利于压固熔核和散热。 由于电流密度大和氧化膜的存在,铝合金点焊时,很容易产生电极粘着。电极粘着不仅影响外观质量,还会因电流减小而降低接头强度。为此需经常修整电极。电极每修整依次后可焊工件的点数与焊接条件、被焊金属型号、清理情况、有无电流波形调制,电极材料及其冷却情况等因素有关。通常点焊纯铝为5-10点,点焊LF6,LY12时为25-30点。
防透铝LF21强度低,延性后,有较好的焊接性,不产生裂纹,通常采用固定不变电极压力。硬铝(如LY11、LY12),超硬铝(如LC4、LC5)强度高、延性差,极易产生裂纹,必须采价形曲线的压力。但对于薄件,采用大的焊接压力或具有缓冷脉冲的双脉冲加热,裂纹也不是不可避免的。
采用价形压力时,锻压力滞后于断电的时刻十分重要,通常是0-2周。锻压力加得过早(断电前),等于增大了焊接压力,将影响加热,导致焊点强度降低和波动。锻压力加得过迟,则熔核冷却结晶时已经形成裂纹,加锻压力已无济于事。有时也需要提前于断电时刻施加锻压力,这是因为电磁气阀动作延迟,或气路不畅通造成锻压力提高缓慢,不提前施加不足以防止裂纹的缘故。
铜和铜合金的点焊
铜合金的电阻率比铝合金要低而导热率要强,所以铜及铜合金的焊接相比较而言是比较困难的,要求短时间内大的热输出和较大的压力。厚度小于1.5mm的铜合金,尤其是低电导率的铜合金在生产中用的最广泛。纯铜电导率极高,点焊比较困难。
通常需要在电极与工件间加垫片,或使用在电极端头嵌入钨的复合电极,以减少向电极的散热。钨极直径通常为3-4mm。
焊接铜和高导电率的黄铜和青铜时,一般采用1类电极合金做电极,焊接低导电率的黄铜、青铜和铜镍合金时,采用2类电极合金。也可以用嵌入钨极的复合电极焊接铜合金。由于钨的导热性差,故可使用小得多的焊接电流,在常用的中等功率的焊机上进行点焊,但钨电极容易和工件粘着,影响工件的外观。下面两表为点焊黄铜的焊接条件。铜和高电导率的铜合金因电极粘附严重,很少采用点焊,即使用复合电极也只限与点焊薄铜板。
气压焊
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用氧气、乙炔火焰加热钢筋接头,温度达到塑性状态时施加压力,使钢筋接头压接在一起的工艺就是气压焊。
目录
1适用范围 2质量要求 3破损检查 4缺陷和探伤 5气压焊机 6气压焊操作安全知识 7焊接工艺
1编辑
钢筋气压焊适合于现场焊接梁、板、柱的Ⅱ、III级直径为12一40mm的钢筋。不同直径的钢筋也可焊接,但直径差不大于7mm。钢筋弯曲的地方不能焊。
在垂直、水平和倾斜位置的纵向对接接头的焊接。 进口钢筋的焊接,要先做试验,以验证它的可焊性。
2编辑
钢筋接头的质量分外观检查和取样破损检查两种。外观检查不符合要求的应重新焊接,具体要求如下:
(1)焊接部位钢筋轴线偏差应小于钢筋直径的1/10。不同直径焊接接头偏心应小于钢筋直径的1/10,而且小直径钢筋不得偌出大直径钢筋范围。
(2)焊接处隆起的直径不小于钢筋直径的1.4倍。隆起的变形长度不小于钢筋直径的1.3—1.5倍。
(3)焊接接头隆起形状不应有显著的凸出和塌陷;不应有裂缝,并不得有过烧现象,即表面呈现狙糙裂缝和蜂窝状。
(4)焊接钢筋轴线夹角不得大于4度。
3编辑
钢筋抽样破损检查:在外观合格的基础上作随机取样检验,以200个接头为一批,从每批中割取3个试件做拉伸试验,有一根不合格,应加倍取样复试,如仍有一个试件达不到强度,该批接头为不合格品,要返工重焊。
钢筋接头试验的取样批量、取样方法和取模数:
(1)取样批量,在一般构筑物中,以200个接头为一批;在现浇钢筋混凝土房屋结构中,在同一楼层中以200个接头为一批。不足200个接头仍作为一批。
(2)取样方法和取样数量:从每批接头中随机切取3个接头做拉伸试验。根据工程需要,也可另切取3个接头,做弯曲试验.
(3)拉伸试样长度取8d+300mm,弯曲试样长度应不小于规定数值。
4伤编辑
气压焊的缺陷和闪光焊比较接近,都是以平面状缺陷为主。主要有未焊合和光斑。其他
气压焊 是过烧和推凸引起的裂纹缺陷。气压焊的推广和使用受到影响,重要的原因之一是气压焊探伤技术跟不上。针对光斑缺陷没有好的探伤办法。因光斑引起的断轨事故较多。光斑缺陷其实就是一种介于焊合和未焊合之间的一种情形。在熔合面上形成光滑平整的大面积区域。极大的影响了强度造成断轨。这种缺陷因为没有夹杂物质因此无声波反射故很难探测.使用更高的频率是解决问题的途径之一.对于未焊合缺陷来说是比较容易检测的.使用常规的斜探头利用角反射也可以探到.值得注意的是未焊合缺陷的分布是有规律的.一般在表面下1-2毫米.即钢轨焊缝的外表面焊合了,而内部却有未焊合区域。以轨腭,轨头顶部更容易出
现.
严重时会露头.打磨过程中会看到.这主要是加热和挤压不到位,断面温度不均匀,端面不平等原因造成.
建议使用K1探头利用角反射检测这种缺陷.从轨头中央一次波检测轨底,二次波检验轨头中部.同时检测轨腰.从轨头两侧检测对面的未焊合.对于轨底脚除了从斜面上使用K2探外,还可以用K1 探头从轨底侧面检测对面.如果有K式扫查机构则更好了.当然如果有露头缺陷,使用表面波探头复检是很好的办法.由于气压焊缺陷主要为平面缺陷,更好的办法是使用双探头串列式和K式扫查。借助扫查机构能更准确的探测和检测面垂直的平面缺陷。
5编辑
气压焊机现阶段主要用在建筑螺纹钢筋对焊接和火车铁轨的对焊接。 火车铁轨的气压焊轨机
火车铁轨的气压焊轨机由压接机、加热器、气体流量控制箱、液压泵站、冷却系统、推凸刀具、钢轨端面打磨机等设备组成。气压焊轨机使用氧—乙炔焰加热,应用塑性气压焊接原理,采用三段压力焊接工艺,各试验数据符合铁道部标准,焊头成型良好并具有全断面推除焊瘤功能。
其中压接机取消传统的轨顶、轨底螺丝机构,变轨底定位为轨头平直定位,并增加过压保护装置。设计更为合理,操作十分方便,更加适合普通无缝线路、高速铁路、地铁等线路的钢轨焊接。[1]
建筑钢筋的对焊接机 6 设备
6.1 供气装置
6.1.1 供气装置应包括氧气瓶、溶解乙炔气瓶(或中压乙炔发生器)、干式回火防止器、减压器及胶管等。
6.1.2 氧气瓶和溶解乙炔气瓶的使用应遵照国家有关规定执行。 注:氧气瓶的使用应遵照原国家劳动总局颁发的《气瓶安全监察规程》中的有关规定执行;溶解乙炔气瓶的使用应遵照原国家劳动总局颁发的《溶解乙炔气瓶安全监测规程》中的有关规定执行。
6.1.3 溶解乙炔气瓶的供气能力必须满足现场最大直径钢筋焊接时的供气量要求;若不敷要求时,可多瓶并联使用。
6.2 多嘴环管加热器
6.2.1 氧/乙炔混合室的供气量应满足加热圈气体消耗量的需要。
6.2.2 多嘴环管加热器应配备多种规格的加热圈,以满足各不同直径钢筋焊接的需要。
6.2.3 多嘴环管加热器的多束火焰应燃烧均匀,调整火焰方便。 6.3 加压器
6.3.1 加压器的加压能力应达到现场最大直径钢筋焊接时所需要的轴向压力。 6.3.2 加压油泵有手动式和电动式两种,当焊接大直径钢筋时,宜采用电动加压油泵。
6.4 焊接夹具
6.4.1 焊接夹具应确保夹紧钢筋;并且当钢筋承受最大轴向压力时,钢筋与夹头之间不产生相对滑移。
6.4.2 焊接夹具应便于钢筋的安装定位,并在施焊过程中保持足够的刚度。 6.4.3 焊接夹具中的动夹头应与定夹头同心;并且当不同直径钢筋相焊接时,仍应保持同心。
6.5 辅助设备 钢筋气压焊施工中应配备必要的辅助设备,用来切断钢筋,磨平钢筋端面,清除边角毛刺和端面氧化膜等。
6作安全知识编辑
1. 焊工必须有上岗证,不同级别的焊工有不同的作业允许范围,应符合国家标准的规定。辅助工应具有钢筋气压焊的有关知识好经验,掌握钢筋端部加工和钢筋安装的质量要求。
2.钢筋对焊工应炔气瓶,减压器使用遵守相关安全规定。
3.气压焊接作业如遇雨雪天气或气温在-15度以下,无遮蔽无保温缓冷不许作业。 4. 施工现场必须设置牢固的安全操作平台,完善安全技术措施,加强操作人员的劳动保护,防止发生烧伤烫伤5.施工地点及附近不得有配备消防设备。
6.油泵和油管各连接处不得漏油,防止因油管微裂而喷出油雾引起爆燃事故。
7编辑
1、焊前准备
(1)钢筋下料要砂轮锯,不得使用切断机,以免钢筋端头呈马蹄形而无法压接。 (2)钢筋端面在施焊前,要用角向磨光机打磨见新。边棱要适当倒角,端面要平,不准有凹凸及中洼现象。钢筋端面基本要与轴线垂直。接缝与轴线的夹角不得小于70度;两钢筋对接面间隙不得超过3mm。
(3)钢筋端面附近50-100mm范围内的铁锈、油污、水泥浆等杂物必须清除干净。 (4)两根钢筋用钢筋卡具对正夹紧。
2、施焊要点
钢筋气压焊的工艺过程包括:顶压、加热与压接过程。气压焊时,应根据钢筋直径和焊接设备等具体先用等压法、二次加压法或三次加压法来焊接。(以25钢筋为例)
(1)两钢筋安装后,预压顶紧。预压力宜为10MPa,钢筋之间局部缝隙不得大于3mm。 (2)钢筋加热初期应采用碳化焰(还原焰),对准两钢筋接缝处集中加热,并使其淡白色羽状内焰包住缝隙或伸入缝隙内,并始终不离开接缝,以防止压焊而产生氧化。待接缝处钢筋红黄,随即对钢筋加第二次压,直至焊口缝隙完全闭合。应注意,碳化焰若呈黄色,说明乙炔过多,必须适当减少乙炔量。不得使用碳化焰外焰加热,严禁用气化过剩的氧化加热。
(3)在确认两钢筋的缝隙完全粘合后,应改用中性焰,在压焊面中1-2倍钢筋直径的长度范围内,均匀摆动往反加热。
(4)当钢筋表面变成炽白色,氧化物变成芝麻粒大小的灰白色球状物,断而聚成泡沫并开始随加热的摆动方向移动时,则可加热边第三次加压,先慢后快,达到30-40MPa,使用接缝处隆起的直径为1.4-1.6倍母材直径、变形长度为母材直径1.2-1.5倍的鼓包。
(5)压接后,当钢筋火红消失,即温度为600-650℃时,才能解除压接器上的卡具。 (6)在加热过程中,如果火焰突然中断,发生在钢筋接缝已完全闭合以后,即可继续加热加压,直至完成全部压接过程;如果火焰突然中断发生在钢筋接缝完全闭合以前,则应切掉接头部分,重新压接。
电阻焊(resistance welding)是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。
焊接热的产生及影响产热的因素点焊时产生的热量由下式决定:
电阻焊基本原理 Q =I2Rt (6-1)
式中Q——产生的热量(J) I2——焊接电流(A)的平方 R——电极间电阻(Ω) t——焊接时间(s)
⒈电阻R及影响R的因素,式(6-1)中的电极间电阻包括工件本身电阻R、两工件间接触电阻R、电极与工作间接触电阻R。
点焊时的电阻
R =2Rw,-l-Rc-I-2Rm (6-2)分布和电流线
当工件和电极已定时,工件的电阻取决于它的电阻率。因此,电阻率是被焊材料的重要性能。电阻率高的金属其导热性差(如不锈钢),电阻率低的金属其导热性好(如铝合金)。因此,点焊不锈钢时产热易而散热难,点焊铝合金时产热难而散热易。点焊时,前者可以用较小电流(几千安培),后者就必须用很大电流(几万安培)。[1]
2定义编辑
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,(见图)
3分类编辑
点焊
点焊(Spot Welding)是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两柱状电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接。
点焊的工艺过程:
1、预压,保证工件接触良好。
2、通电,使焊接处形成熔核及塑性环。
3、断电锻压,使熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。
缝焊
缝焊(Seam Welding)的过程与点焊相似,只是以旋转的圆盘状滚轮电极代替柱状电极,将焊件装配成搭接或对接接头,并置于两滚轮电极之间,滚轮加压焊件并转动,连续或断续送电,形成一条连续焊缝的电阻焊方法。
缝焊主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构,板厚一般在3mm以下。 对焊
对焊(Butt Welding)是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。 凸焊
凸焊(Projection Welding)是点焊的一种变型形式;在一个工件上有预制的凸点,凸焊时,一次可在接头处形成一个或多个熔核。
1、电阻对焊(Resistance Butt Welding)
电阻对焊是将焊件装配成对接接头,使其端面紧密接触,利用电阻热加热至塑性状态,然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法,
电阻对焊主要用于截面简单、直径或边长小于20mm和强度要求不太高的焊件。 2、闪光对焊(Flash Butt Welding)
闪光对焊是将焊件装配成对接接头,接通电源,使其端面逐渐移近达到局部接触,利用电阻热加热这些接触点,在大电流作用下,产生闪光,使端面金属熔化,直至端部在一定深度范围内达到预定温度时,断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。
闪光焊的接头质量比电阻焊好,焊缝力学性能与母材相当,而且焊前不需要清理接头的预焊表面。闪光对焊常用于重要焊件的焊接。可焊同种金属,也可焊异种金属;可焊0.01mm的金属丝,也可焊20000mm的金属棒和型材。
电阻焊接的品质是由以下4个要素决定的:
⒈电流,2.通电时间,3.加压力,4.电阻顶端直径[2]
4特点编辑
优点
1、熔核形成时,始终被塑性环包围,熔化金属与空气隔绝,冶金过程简单。
电阻焊金属 2、加热时间短,热量集中,故热影响区小,变形与应力也小,通常在焊后不必安排校正和热处理工序。
3、不需要焊丝、焊条等填充金属,以及氧、乙炔、氢等焊接材料,焊接成本低。 4、操作简单,易于实现机械化和自动化,改善了劳动条件。
5、生产率高,且无噪声及有害气体,在大批量生产中,可以和其他制造工序一起编到组装线上。但闪光对焊因有火花喷溅,需要隔离。
缺点
1、目 前还缺乏可靠的无损检测方法,焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查,以及靠各种监控技术来保证。
2、点、
电阻焊机械 缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量,且因在两板焊接熔核周围形成夹角,致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。
3、设备功率大,机械化、自动化程度较高,使设备成本较高、维修较困难,并且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的平衡运行。
5应用编辑
随着航空航天
航空航天 、电子、汽车、家用电器等工业的发展,电阻焊越加受到广泛的重视。同时,对电阻焊的质量也提出了更高的要求。可喜的是,中国微电子技术的发展和大功率可控硅、整流器的开发,给电阻焊技术的提高提供了条件。中国已生产了性能优良的次级整流焊机。由集成电路和微型计算机构成的控制箱已用于新焊机的配套和老焊机的改造。恒流、动态电阻,热膨胀等先进的闭环监控技术已开始在生产中推广应用。这一切都将有利于提高电阻焊质量,并
扩大其应用领域。[2]
6编辑
焊接电流的影响
从公式可见,电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此,在点焊过程中,它是一个必须严格控制的参数。引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在次级回路中引入了不同量的磁性金属。对于直流焊机,次级回路阻抗变化,对电流无明显影响。
除焊接电流总量外,电流密度也对加热有显著影响。通过已焊成焊点的分流,以及增大电极接触面积或凸焊时的凸点尺寸,都会降低电流密度和焊热接热,从而使接头强度显著下降。
焊接时间的影响
为了保证熔核尺寸和焊点强度,焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充。为了获得一定强度的焊点,可以采用大电流和短时间(强条件,又称强规范),也可以采用小电流和长时间(弱条件,又称弱规范)。选用强条件还是弱条件,则取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间,都仍有一个上、下限,超过此限,将无法形成合格的熔核。
电极压力的影响
电极压力对两电极间总电阻R有显著影响,随着电极压力的增大,R显著减小。此时焊接电流虽略有增大,但不能影响因R减小而引起的产热的减少。因此,焊点强度总是随着电极压力的增大而降低。在增大电极压力的同时,增大焊接电流或延长焊接时间,以弥补电阻减小的影响,可以保持焊点强度不变。采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性。电极压力过小,将引起飞溅,也会使焊点强度降低。
电极形状及材料性能的影响
由于电极的接触面积决定着电流密度,电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失,因而电极的形状和材料对熔核
的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损,接触面积将增大,焊点强度将降低。
工件表面状况的影响
工件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通,由于电流密度过大,则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的不均匀性还会影响各个焊点加热的不一致,引起焊接质量的波动。因此,彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。[3]
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常用设备
点焊机
点焊机是由机座,加压机构,焊接回路,电极,传动机构和开关及调
点焊机 节装置组成,其中主要部分是加压机构,焊接回路和控制装置。 加压机构 是电阻焊在焊接是负责加压的机构。
焊接回路 焊接回路是指除焊接之外参与焊接电流导通的全部零件所组成的导电通路。 控制装置 控制装置是由开关和同步控制两部分组成,在点焊中开关的作用是控制电流的通断,同步控制的作用是调节焊接电流的大小,精确控制焊接程序,当网路电压有波动时,能自动进行补偿。[2]
对焊机
对焊机是由机架,导轨,固定座
对焊机 板和动板,送进机构,夹紧机构,支点(顶座),变压器,控制系统几部分组成。 其主要部分是,机架和导轨,送进机构,夹紧机构。
机架和导轨 机架上固定着对焊机的全部基本部件。导轨用来保证动板可靠的移动,以便送进焊件。
送进机构 送进机构的作用是使焊件同动板一起移动,并保证有所需的顶锻力。 夹紧机构 夹紧机构由两个夹具构成,一个是固定的,称为固定夹具,另一个是可移动的,称为动夹具。固定夹具直接安装在机架上,动夹具安装在动板上,可随动板左右移动。[2]
电阻焊电源
电阻焊常采用工频变压器作为电源,电阻焊变压器的外特性采
电阻焊电源 用下降的外特性,与常用变压器及弧焊变压器相比,电阻焊变压器有以下特点。
⑴ 电流大 电压低
常用的电流是2~40KA,在铝合金点焊或钢轨对焊时甚至可以达到150~200KA,由于焊件焊接回路电阻通常只有若干微欧,所以电源电压低,固定式焊机通常在10V以内,悬挂式点焊机才可达到24V。
⑵功率大
由于焊接电流很大,虽然电压不高,旱机仍可达到比较大的功率,大功率电源甚至高达1000KW以上,为了适应各种不同焊件的需要,还要求焊机的功率应能方便调节。
⑶断续工作状态 无空载运行
电阻焊通常在焊件装配好之后才接通电源的,电源一旦接通,变压器就在负载状态下运行,一般无空载运行的情况发生,其他工序,如装载,夹紧等,一般不需要接通电源,因此变压器处于断续工作状态。
汽车生产 焊接性
下列各项是评定电阻焊焊接性的主要指标:
⒈材料的导电性和导热性 电阻率小而热导率大的金属需用大功率焊机,其焊接性较差。 ⒉材料的高温强度 高温(0.5-0.7Tm)屈服强度大的金属,点焊时容易产生飞溅,缩孔,裂纹等缺陷,需要使用大的电极压力。必要时还需要断电后施加大的锻压力,焊接性较差。
⒊材料的塑性温度范围 塑性温度范围较窄的金属(如铝合金),对焊接工艺参数的波动非常敏感,要求使用能精确控制工艺参数的焊机,并要求电极的随动性好。焊接性差。
⒋材料对热循环的敏感性 在焊接热循环的影响下,有淬火倾向的金属,易产生淬硬组织,冷裂纹;与易熔杂质易于形成低熔点的合金易产生热裂纹;经冷却作强化的金属易产生
软化区。防止这些缺陷应该采取相应的工艺措施。因此,热循环敏感性大的金属焊接性也较差。[1]
铜铝管电阻焊的电压补偿控制系统
使铜铝管焊接质量稳定,即焊接电流稳定,分析了铜铝管焊接过程,设计了可进行电压补偿的PLC控制系统。在每次焊接前,通过测量电源电压,经控制系统分析和计算,可以得到与电源电压对应的晶闸管导通角,并将其传给触发板,从而保证焊接电流不受电源电压波动影响。导通角的计算采用了试验与数学插值相结合的方法,对特定的试验数据应用三次样条插值法得到了导通角与电源电压的关系式。用铜铝管串8 n髓×1舢进行焊接试验并对电流数据进行T检验。结果表明,电源电压在380 V-I-15%波动范围内,焊接电流较稳定,可保证铜铝管焊接质量。[2]
压力焊是利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法,压力焊又称压焊。这类焊接有两种形式,可加热后施压,亦可直接冷压焊接,其压接接头较牢固。
2分类编辑
压力焊是典型的固相焊接方法,固相焊接时必须利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触,并使待焊接部位的温度升高,通过调节温度,压力和时间,使待焊表面充分进行扩散而实现原子间结合。
加热施压
将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态,然后施加一定的压力,以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头。如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊、电阻焊、超声波焊等就是这种类型的压力焊方法。
(1) 电阻焊
电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电流,利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热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、凸焊和对焊。 1)、点焊是一种高速经济的连接方法。
2)、缝焊主要适用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱的薄板焊接。 3)、凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。
4)、对焊时两工件端面相接触,经过电阻加热和加压后沿整个接触面被焊接起来。 (2) 超声波焊
塑料超声波焊接的原理是使塑料的焊接面在超声波能量的作用下作高频机械振动而发热熔化,同时施加焊接压力,从而把塑料焊接在一起。
根据焊具与工件相互位置的不同,超声波焊接分为近程和远程两种。 近程又称为直接式超声波焊接,或接触超声波焊接。 远程称为间接超声波焊接。
塑料超声波焊接的焊缝质量受以下几个因素的影响:母材的焊接性能;被焊工件的几何形状和公差范围;焊缝设计的几何形状和公差范围;焊具(超声波振头)的几何形状和公差范围;焊接压力、焊接功率(振幅)、焊接时间、冷却时间以及焊具的压入深度等的调整和稳定控制。
冷压
不进行加热,仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力,借助于压力所引起的塑性变形,以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头,这种压力焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。
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