【文章內容簡介】 焊裝車間總裝線采用了 6 臺點焊機器人， 3 臺自動焊機。一汽車身廠十萬輛新品駕駛室主焊線采用了 2l 臺點焊機器人，點焊自動化率達 95％。東風車身廠六萬輛新品駕駛室總裝線采用了 10 臺點焊機器人， 1 臺自動焊機，但是點焊自動化率仍不足 60％。而且在國內，點焊機器人上所配備的焊鉗均為氣動焊鉗，焊接時沖擊力 較大。還有由于工件的重復精度較差，電極處于凸緣邊緣時，焊鉗易滑出，嚴重時會損壞被焊工件。另外，電極磨損量的監(jiān)控反饋精度較差，影響焊接質量。在國外，機器人用焊鉗已逐步采用伺服焊鉗，焊接時沖擊小，并能實現(xiàn)精確控制，提高焊接質量 、 第二章 電阻 點焊 焊概述 電阻點焊簡介 電阻點焊 是焊件在接頭處接觸面的個別點上被焊接起來。點焊要求金屬要有較好的塑性。如圖 1 所示，為最簡單的應用點焊的例子。 重慶工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 5 圖 1 最簡單點 焊 焊接時，先把焊件表面清理干凈，再把被焊的板料搭接裝配好，壓在兩柱狀銅電極之間，施加 P 力壓緊，如圖 2所示。當通過足夠大的電流時，在板的接觸處產(chǎn)生大量的電阻熱，將中心最熱區(qū)域的金屬很快加熱至高塑性或熔化狀態(tài)，形成一個透鏡形的液態(tài)熔池。繼續(xù)保持壓力 P，斷開電流，金屬冷卻后，形成了一個焊點。 點焊由于焊點間有一定的間距，所以只用于沒有密封性要求的薄板搭接結構和金 屬網(wǎng)、交叉鋼筋結構件等的焊接。如果把柱狀電極換成圓盤狀電極，電極緊壓焊件并轉動，焊件在圓盤狀電極只間連續(xù)送進，再配合脈沖式通電。就能形成一個連續(xù)并重疊的焊點，形成焊縫，這就是縫焊。它主要用于有密封要求或接頭強度要求較高的薄板搭接結構件的焊接，如油箱、水箱等 點焊方法分類 對焊件饋電進行電焊時，應遵循下列原則 :①盡 t縮短二次回路長度及減小回路所包含的空間面積 .以節(jié)省能耗 。②盡 t減少伸入二次回路的鐵磁體體積，特別是避免在焊接不同焊點時伸入體積有較大的變化 .以減小焊接電流的波動 .保證各點質 t衡定 (在使用工 頻交流時 )。常見點焊方法有以下幾種 : 所有的通用焊機均采用這個方案。從焊件兩側饋電，適用于小型零件和大型琴件周邊各焊點的焊接。 2. 單面單 當零件的一側電極可達性很差或零件較大、二次回路過長時 .可采用這個方案。從焊件單側饋電，需考慮另一側加銅墊以減小分流并作為反作用力支點。 從一側饋電時盡可能同時焊兩點 .以提高生產(chǎn)率。單面饋電往往存在無效分流現(xiàn)象，浪費電能，當點距過小時將無法焊接。在某些場合，如設計允許，在上板二點之間沖一窄長缺口，可使分流電流大幅下降。 此 方案雖可在通用焊機上實施 .但兩點間電流難以均勻分配，較難保證兩點質 t 一致。由于采用推挽式饋電方式，使分流和上下板不均勻加熱現(xiàn)象大為改善 .而且焊點可布里在任意位里。其唯一不足之處是須制作二個變壓器 .分別置于焊件兩側，這種方案亦稱推挽式點焊。兩變壓器的通電需按極性進行。 當零件上焊 點數(shù)較多 .大規(guī)模生產(chǎn)時，常采用多點焊方案以提高生產(chǎn)率，特別是單面多點焊在生產(chǎn)中得到廣泛應用，其方式較靈活 .二次回路不受焊件尺寸牽制 .在要求較高的情況下，亦可采用推挽式點焊方案。目前一般采用一組變壓器同時焊二或四點 r 后者有二 組二次回路 )。一臺多點焊機可由多個變壓器組成?？刹捎猛瑫r加壓同時通電、同時加壓分組通電和分組加壓分組通電三種方案?？筛鶕?jù)生產(chǎn)率、電網(wǎng)容 t 來選擇合適方案 電阻點焊的基本原理 電阻點焊的基本過程 焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方圖 2 點焊過程 重慶工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 6 法稱為電阻點焊。電阻點焊的焊接循環(huán)主要由 由預壓、焊接、維持和休止 四個基本階段組成 必要時可增附加程序 (圖 21) (1)預壓階段 — 電極下降到電流接通階段，確保電極壓緊工件，使工件間有適當壓力 。 (2)焊接時間 — 焊接 電流通過工件，產(chǎn)熱形成熔核。 .亦可為漸升或階躍上升。在此期間焊件焊接區(qū)的溫度分布經(jīng)歷復雜的變化后趨向穩(wěn)定。起初輸入熱盆大于散失熱尹 .溫度上升，形成高溫塑性狀態(tài)的連接區(qū)，并使中心與大氣隔絕 .保證隨后熔化的金屬不氧化，而后在中心部位首先出現(xiàn)熔化區(qū)。隨粉加熱的進行熔化區(qū)擴大，而其外圍的塑性殼 (在金相試片上呈環(huán)狀故稱塑性環(huán) )亦向外擴大 .最后當輸入熱 t 與散失熱，平衡時達到德定狀態(tài)。當焊接參數(shù)適當時，可獲得尺寸波動小于 15%的熔化核心。 在此期間可產(chǎn)生下列現(xiàn)象 : (l)液態(tài)金屬的攪拌作用。液態(tài)金屬通電時受電磁力作用產(chǎn) 生漩渦狀流動 .當把熔核視作地球狀且電極端處為二極 .其運動方向為 — 赤道部分由周圍向球心流動，而后流經(jīng)兩極再沿外表向赤道呈封閉狀流動。對于同種金屬點焊 .攪拌僅需將焊件表、面的氧化膜攪碎即可，但異種金屬點焊時 .必須充分攪拌以獲得均質的熔化核心。如通電時間太短，攪拌不充分 .將產(chǎn)生游渦狀的非均質熔核。 (2)飛濺按產(chǎn)生時期可分為前期和后期兩種 。按產(chǎn)生部位可分為內飛濺（ 處于兩焊件間 )和外飛濺 （ 焊件與電極接觸側 )兩種。前期飛濺產(chǎn)生的原因大致是 :焊件表面清理不佳或接觸面上壓強分布嚴重不勻，造成局部電流密度過高引起早期熔化， 此時因無塑性環(huán)保護，必發(fā)生飛濺。防止前期飛濺的措施有 :加強焊件清理質 t，注意預壓前的對中。有條件時可采用漸升電流或增加預熱電流來減慢加熱速度 .避免早期熔化而引起飛濺。 后期飛濺產(chǎn)生的原因是 :熔化核心長度過大，超出電極壓力有效作用范圍，從而沖破塑性環(huán)在徑向造成內飛濺，在軸向沖破板表面造成外飛濺。這種情況一般產(chǎn)生在電流較大、通電時間過長的場合。可用縮短通電時間及減小電流的方法來防止。 飛濺在外表面首先影響外觀，其次產(chǎn)生的疤痕影晌耐腐蝕及疲勞性能。內部飛濺的殘跡有可能在運行時脫落，如進入管路《如油管 ).將造成堵塞 等嚴重事故。 (3)胡須在加熱到半熔化溫度的熔核邊緣，當某些材料《如高溫合金 )中低熔點夾雜物較多聚集在晶界處時，這部分雜質首先熔化并在電極壓力的作用下被擠出呈空隙。在隨后的過程中，空間有時能被液態(tài)金屬充坡滿，但亦可能未充坡滿，這種組織形貌在金相試樣上稱為胡須，而未充坡滿的胡須猶如裂紋，是一種危險缺陷。 (3)維持時間 — 切斷焊接電流，電極壓力繼續(xù)維持至熔核凝固到足夠強度。 (4)休止時間 — 電極開始提起到電極再次開始下降，開始下一個焊接循環(huán)。 為了改善焊接接頭的性能，有時需要將下列各項中的一個或多個加于基本循環(huán) : (1)加大預壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。 (2)用預熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止飛濺 。凸焊時這樣做可以使多個凸點在通電焊接前與平板均勻接觸，以保證各點加熱的一致。 (3)加大鍛壓力以壓實熔核，防止產(chǎn)生裂紋或縮孔。 (4)用回火或緩冷脈沖消除合金鋼的淬火組織，提高接頭的力學性能，或在不加大 重慶工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 7 鍛壓力的條件下，防止裂紋和縮孔。 2． 3． 2焊接熱的產(chǎn)出及影響因素 點焊時產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定： Q=12RtU)(2— 1) 式中： Q一產(chǎn)生的熱量 (J)； I 一焊接電流 (A)； R 一極問電阻 (Q)； t 一焊接時間 (S)。 1．電阻 R及影響 R的因素 電極間電阻包括工件本身電阻民，兩工件間接觸電阻 R，電極與工件間接觸電阻 k。即： R=2R+R+28。(2 2)如圖 2— 2 所示。當工件和電極一定時，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電性差 (如不銹鋼 )，電阻率低的金屬其導電性好 (如鋁合會 )。因此，點焊不銹鋼時產(chǎn)熱易而散熱難，點焊鋁合金時產(chǎn)熱難而散熱易。點焊時，前者可用較小電流 (幾千安培 )，而 后者就必須用很大電流 (幾萬安培 )。電阻率不僅取決與金屬種類，還與會屬的熱處理狀態(tài)、加工方式及溫度有關。 接觸電阻存在的時問是短暫的，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)的氧化物或臟物質層，會使電流遭到較大阻礙。過厚的氧化物和臟物質層甚至會使電流不能導通。 (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。在接觸點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％與R 和風相比，由于銅合會的電阻率和硬度 一般比工件低，因此很小，對熔核形成的影響更小，我們較少考慮它的影響。 2．焊接電流的影響 從公式 (21)可見，電流對產(chǎn)熱的影響是平方關系，比電阻和時間兩者都大。因此，在焊接過程中，它是一個必須嚴格控制的參數(shù)。引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動和交流焊機次級回路阻抗變化。阻抗變化是因為回路的幾何形狀變化，或因在次級回路中引入了不同量的磁性金屬。 3．焊接時間的影響 為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內可以相互補充。為了獲得一定強度的焊點，可以采用大電流和短時間 (強條件，又稱硬規(guī)范 )， 也可采用小電流和長時『日 J(弱條件，也稱軟規(guī)范 )。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范，取決于會屬的性能、厚度和所用焊機的功率。對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時 |’日 J，都有一個上下限，使用時以此為準。 4．電極壓力的影響 電極壓力對兩電極問總電阻 R 有明顯的影響，隨著電極壓力的增大， R顯著減小， 10但電流增加而使產(chǎn)熱遞增的幅度并不大，解決的辦法是在增大焊接壓力的同時，增大焊接電流。但電極壓力過大，容易在焊接過程中將液態(tài)會屬擠到熔核周圍，反而使點焊質量降低。 5．電極形狀及材料性能的影響 重慶工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 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熱性關系著熱量的產(chǎn)生和散失，