电阻焊15.docx
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电阻焊15
江苏省徐州技师学院理论授课教案(首页)
授课日期
班 级
课题:
电阻焊
教学目的要求:
1、掌握电阻焊的原理、特点、分类2、了解电阻焊焊机、工艺参数
教学重点、难点:
电阻焊的特点
授课方法:
讲授法
教学参考及教具(含多媒体教学设备)
授课执行情况及分析:
板书设计或授课提纲
电阻焊
一、电阻焊的原理
二、电阻焊的特点
三、电阻焊的分类及应用
1、点焊2、缝焊3、对焊4、凸焊
四、电阻焊设备
1、电焊机2、对焊机3、电阻焊电源4、电阻焊电极
五、电阻焊工艺
1、点焊工艺2、对焊工艺
教学环节
及时间分配
教学内容
教学方法
组织教学
2′
复习旧课
5′
讲解新课
60′
1、组织纪律和检查学生的出勤情况并且作好纪录
1、等离子弧的特点
2、等离子弧分类
3、如何解决双弧问题
电阻焊
电阻焊是压焊中应用最广的一种方法,现已在航空、汽车、自行车、地铁车辆、建筑行业、量具、刃具及无线电器件等工业生产中得到了广泛的应用。
一、电阻焊的原理
电阻焊是焊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的方法。
我们知道,绝对平整、光滑和洁净无瑕的表面是不存在的,即任何表面都是凹凸不平的。
当两个焊件相互压紧时,它们不可能是整个平面向接触,而只是在个别突出点接触,电流就只能沿这些实际接触点通过,使电流流过的截面积减少,从而形成接触电阻。
由于接触面总是小于焊件的截面积,并且焊件表面还可能有导电性较差的氧化膜或污物,故接触电阻总是大于工件本身电阻。
电极与工件的接触较好,故它们之间接触电阻较小,一般可忽略不计。
由此可见,在电阻焊接过程中,焊件间接触面上产生的电阻热是电阻焊的主要热源。
接触电阻的大小与电极压力、材料性质、焊件表面状况以及温度有关。
任何能够增大实际接触面积的因素,都会减小接触电阻,如增加电极压力,降低材料硬度,增加焊件温度等。
焊件表面存在着氧化膜和其他脏物时,则会显著增加接触电阻。
二、电阻焊的特点
1、由于是内部热源,热量集中,加热时间短,在焊点形成过程中始终被塑性环包围,故电阻焊冶金过程简单,热影响区小,变形小,易于获得质量较好的焊接接头。
2、电阻焊焊接速度快,甚至1S可焊接4~5个焊点,故生产率高。
提问
板书讲述
重点讲述
教学环节
及时间分配
教学内容
教学方法
讲解新课
3、除消耗电能外,电阻焊不需消耗焊条、焊丝、乙炔、焊剂等,可节省材料,成本较低。
4、操作简便,易于实现机械化、自动化。
5、电阻焊所产生的烟尘、有害气体少,改善了劳动条件。
6、由于焊接在短时间内完成,需要用大电流及高电极压力,因此焊机容量要大,投入成本高。
7、电阻焊大多工作固定,不如焊条电弧焊等灵活、方便。
8、目前尚缺乏简单而又可靠的无损检验方法。
三、电阻焊的分类及应用
分类
目前常用的电阻焊方法主要是点焊、缝焊、凸焊和对焊。
1、点焊
原理
点焊时,将焊件搭接装配后,压紧在两圆柱形电极间,并通以很大的电流,利用两焊件接触电阻较大,产生大量热量,迅速将焊件接触处加热到熔化状态,形成似透镜状的液态熔池(焊核),当液态金属达到一定数量后断电,在压力的作用下,冷却凝固形成焊点。
应用范围
点焊主要用于带蒙皮的骨架结构(如汽车驾驶室,客车厢体,飞机翼尖、翼肋等)、铁丝网布和钢筋交叉点等的焊接。
分类
按对工件供电的方向,可分为单面点焊和双面电焊;
按一次形成的焊点数,可分为单点、双点、多点点焊。
2、缝焊
原理
缝焊与点焊相似,也是搭接形式。
在缝焊时,以旋转的滚盘代替点焊时的圆柱形电极。
焊件在旋转盘的带动下向前移动,电流断续或连续地由滚盘流过焊件时,即形成缝焊焊缝。
因此,缝焊的焊缝实质上是由许多彼此相重叠的焊点组成。
应用范围
缝焊主要用于要求气密性的薄壁容器,如汽车油箱等。
由于它的焊点重叠,故分流很大,因此焊件不能太厚,一般不超过2mm
部分板书讲述
部分板书重点讲述
教学环节
及时间分配
教学内容
教学方法
讲解新课
3、对焊
原理
对焊是将工件装配成对接接头,使其端面紧密接触,利用电阻热加热至塑性状态,然后迅速施加顶锻力从而完成焊接的方法。
对焊均为对接接头,
分类
按加压和通电方式分为电阻对焊和闪光对焊。
⑴电阻对焊
电阻对焊时,将焊件置于钳口(即电极)中加紧,并使两端面压紧,然后通电加热,当零件端面及附近金属加热到一定温度(塑性状态)时,突然增大压力进行顶锻,使两个零件在固态下形成牢固的对接接头。
电阻对焊的接头较光滑,无毛刺,焊接过程较简单,但其力学性能较低,因此仅用于小断面(小于250mm2)金属型材的焊接。
由于接头中易产生氧化物杂质,对某些合金钢及有色金属常在氩、氦等保护气氛中进行。
⑵闪光对焊
闪光对焊是对焊的主要形式,在生产中应用十分广泛。
闪光对焊时,将焊件置于钳口中加紧后,先接通电源,然后移动可动夹头,是焊件缓慢靠拢接触,因端面个别点的接触而形成火花,加热到一定程度后,突然加速送进焊件,并进行顶锻,这时熔化金属被全部挤出结合面,而靠大量塑性变形形成牢固接头。
用这种方法所焊得的接头因加热区窄,端而加热均匀,接头质量较高,生产率也高,故常用于重要的受力对接件。
闪光对焊的可焊材料很广,所有钢和有色金属几乎都可以采用闪光对焊,通常对焊件的横截面积小则几百万平方毫米,大则达数万平方毫米。
4、凸焊
凸焊是点焊的一种变形,是在一工件的贴合面上预先加工出一个或多个凸起点,使其与另一工件表面相接触并通电加热,然后压塌,使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。
凸焊时,一
部分板书简述
教学环节
及时间分配
教学内容
教学方法
讲解新课
次可在接头处形成一个或多个熔核。
四、电阻焊设备
1、电焊机
固定式电焊机的结构如图9-15所示。
它是由机座、加压机构、焊接回路、电极、传动机构和开关及调节装置所组成。
其中主要部分是加压机构、焊接回路和控制装置。
2、对焊机
对焊机的结构如图9-16所示。
它是由机架、捣鬼、固定座板和动板、送进机构、加紧机构、支点(顶座)、变压器、
控制系统几部分组成。
3、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,电阻焊变压器具有以下特点:
⑴电流大、电压低
电阻焊是以电阻热为热源的,为了使工件加热到足够的温度,必须施加很大的焊接电流。
常用的电流为2~40kA,在铝合金点焊或钢轨对焊时甚至可达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,悬挂式电焊机因焊接回路很长,焊机电压才可达24V左右。
⑵功率大、可调节
由于焊接电流很大,虽然电压不高,焊机仍可达到比较大的功率,一般电阻焊电源的容量均可达几十千瓦,大功率电源甚至高达1000kW以上,并且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地调节。
⑶断续工作状态、无空载运行
电阻焊通常是在焊件装配好之后才接通电源的,电源一旦接通,变压器便在负载状态下运行,一般无空载运行的情况发生。
其他工序如装卸、夹紧等,一般不需接通电源,因此变压器处于断续工作的状态。
4、电阻焊电极
简述
教学环节
及时间分配
教学内容
教学方法
讲解新课
电极用于导电与加压,并决定主要散热量,所以电极材料、形状、工作端面尺寸和冷却条件对焊接质量及生产率都有很大影响。
电极材料主要是加入Cr、Cd、Be、Al、Zn、Mg等合金元素的铜合金加工制作的。
点焊电极的工作表面可以加工成平面、弧形或球形。
平面电极常用于结构钢的焊接,这种电极制造和修锉容易。
使用球面电极,焊点表面压坑浅,散热也好,所以焊接轻合金和厚度大于2~3mm的焊接时,都采用球面电极,球面电极的球面半径一般在40~100mm范围内。
对焊电极需要根据不同的焊件尺寸来选择电极形状。
五、电阻焊工艺
1、点焊工艺
⑴点焊接头的设计点焊的接头形式为搭接和折边搭接,点焊接头形式如图9-17所示。
接头设计时,必须考虑边距、搭接宽度、焊点间距、装配间隙等。
①边距与搭接宽度边距是焊点到焊件边缘的距离。
边距的最小值取决于被焊金属的种类、焊件厚度和焊接参数。
搭接宽度一般为边距的两倍。
②焊点间距焊点间距是为避免点焊产生的分流而影响焊点质量而规定的数值。
所谓分流是指点焊时不经过焊接区,为参加形成焊点的那一部分电流。
③装配间隙接头的装配间隙尽可能小,因为消除间隙将消耗一部分压力,使实际的压力降低。
一般装配间隙为0.1~1mm。
⑵熔核偏移及其防止
①熔核偏移熔核偏移是不等厚度、不同材料点焊时,熔核不对称于交界面而向厚板或导电、导热性差的一边偏移的现象。
其结果造成导电、导热性好的工件焊透率小,焊点强度降低。
熔焊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,如图9-18所示,图中ρ为电阻率。
简述
结合生产实践简述
教学环节
及时间分配
教学内容
教学方法
讲解新课
②防止熔核偏移的方法
防止熔核偏移的原则是:
增加薄板或导电、导热好的工件的产热,还要加强厚板或导电、导热差的工件的散热。
常用的方法有:
Ⅰ采用强规范强规范电流大,通电时间短,加大了工件间接触电阻产热的影响,降低电极散热的影响,有利于克服熔核偏移。
例如,用电容储能焊机(一般大电流和极短的通电时间)能够点焊厚度比达20:
1的焊件。
Ⅱ采用不同接触表面直径的电极在薄件或导热、导电好的工件一侧,采用较小直径的电极,以增加该面的电流密度,同时减小其电极的散热影响。
Ⅲ采用不同的电极材料在薄件或导电好的材料一面选用导热差的铜合金,以减少这一侧的热损失。
Ⅳ采用工艺垫片在薄件或导电、导热好的工件一侧,垫一块由导电、导热差的金属支撑的垫片(厚度0.2~0.3mm),以减少这一侧的散热。
⑶焊前表面清理点焊工件的表面必须清理,去除表面的油污、氧化膜。
冷轧钢板的工件,表面无锈,只需去油;对铝及铝合金等金属表面,必须用机械或化学清理方法去除氧化膜,并且必须在清理后规定的时间内进行焊接。
⑷点焊工艺参数
点焊工艺参数主要包括焊接电流、焊接通电时间、电极压力、电极端部形状与尺寸等。
1焊接电流
电流太小、则能量过小,无法形成熔核或熔核过小。
电流太大、则能量过大,容易引起飞溅。
②焊接通电时间
焊接通电时间对产热与散热均产生一定的影响,在焊接通电时间内,焊接区产出的热量除部分散失外,将逐步积累,用来加热焊接区,使熔核扩大到所要求的尺寸。
③电极压力
电极压力大小将影响到焊接区的加热程度和塑性变形程
部分板书讲述
教学环节
及时间分配
教学内容
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讲解新课
度。
随着电极压力的增大,则接触电阻减小,使电流密度降低,从而减慢加热速度,导致焊点熔核直径减小。
④电极端面的形状和尺寸
根据焊接结构形式、焊件厚度及表面质量要求等的不同,应使用不同形状的电极。
2、对焊工艺
⑴焊件准备
闪光对焊的焊件准备包括:
端面几何形状、毛坯端头的加工和表面清理。
闪光对焊时,两工件对接面的几何形状和尺寸应基本一致(见图9-19),否则将不能保证两工件的加热和塑性变形一致,从而影响接头质量。
闪光对焊时,因端部金属在闪光时被烧掉,故对端面清理要求不甚严格,但对夹钳和工件接触面要严格清理。
⑵闪光对焊过程
闪光对焊是对焊的主要形式,在生产中应用广泛。
闪光对焊可分为连续闪光对焊和预热闪光对焊。
连续闪光对焊过程由
两个主要阶段组成:
闪光阶段和顶锻阶段。
预热闪光对焊只是在闪光阶段前增加了预热阶段。
①闪光阶段在焊件两端面接触时,许多小触点通过大的电流密度而熔化形成液体金属过梁。
在高温下,过梁不断爆破,由于蒸汽压力和电磁力的作用,液态金属微粒不断从接口中喷射出来,形成火花束流闪光。
闪光过程中,工件端面被加热,温度升高,闪光过程结束前,必须使工件整个端面形成一层液态金属层,使一定深度的金属达到塑性变形温度。
②顶锻阶段闪光阶段结束时,立即对工件施加足够的顶锻压了,过梁爆破被停止,加入顶锻阶锻。
在压力作用下,接头表面液态金属和氧化物被清除,使洁净的塑性金属紧密接触,并产生塑性变形,以促进再结晶进行,形成共同晶粒,获得牢固优质的接头。
⑶闪光对焊工艺参数
闪光对焊的主要工艺参数有:
伸出长度、闪光电流、闪光留量、闪光速度、顶锻流量、顶锻速度、顶锻压力、顶锻电流、夹钳
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教学环节
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教学内容
教学方法
讲解新课
课堂小结
5′
布置作业
8′
夹持力等。
此外,对于预热闪光对焊还应考虑预热温度和预热时间。
预热温度根据工件断面和材料性能选择,焊接低碳钢时,一般不超过700~900℃,预热时间根据预热温度来确定。
本次课主要介绍电阻焊的原理、特点、分类及设备、工艺参数等。
要求学生掌握电阻焊原理、特点,了解几种电阻焊设备及工艺参数等相关知识。
焊工(题库)相关部分。
讲述
结合课本共同回顾
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- 电阻 15