电阻焊基础知识-中文.pdf

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1、1 20132013201320132013201320132013年年年年年年年年 6 6 6 6 6 6 6 6 月月月月月月月月1212121212121212日日日日日日日日 米米米米亚亚亚亚基株式会社基株式会社基株式会社基株式会社 电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊基基基基础础础础知知知知识识识识电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊基基基基础础础础知知知知识识识识 2 1 1 1 1 1 1 1 1 接合的接合的接合的接合的种类种类种类种类接合的接合的接合的接合的种类种类种类种类 3 接合的接合的接合的接合的种类种类种类种类与特点与特点与特点与特点接合的接合的接合的接合的种类种类种类种类与特点与特点与特点

2、与特点 接合接合接合接合 回流热回流热回流热回流热 压焊压焊压焊压焊 电电电电弧弧弧弧焊焊焊焊 激光激光激光激光 超声波超声波超声波超声波 电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊 接触焊接 电极 对被焊接物进行通电 利用电阻发热来焊接的工艺 熔融焊接 扩散接合 接触接合 电极 热压焊电极 对电极 热压焊电极边加热 加压边进行锡焊的焊接工艺 锡焊 非接触焊接 电极与被焊接吴之间形成电弧后熔融的焊接工艺 熔融焊接 非接触焊接 利用激光能量进行焊接的工艺 熔融焊接 接触焊接 电极 用电极压住工件 边加压边让超声波振动 横向振动 来进行 焊接的工艺 纵向振动在进行树脂焊接时使用 扩散焊接 4 何何何何谓电谓电谓电谓

3、电阻阻阻阻焊焊焊焊何何何何谓电谓电谓电谓电阻阻阻阻焊焊焊焊 5 1 1 1 1 1 1 1 1 电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊使用的使用的使用的使用的设备设备设备设备电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊使用的使用的使用的使用的设备设备设备设备 电阻焊设备配置 使用直流逆变电源时 焊接头 二次导体 焊接变压器 焊接电源 监测仪 感应线圈 电阻焊除焊接电源以外 还需要变压器 交流式 电容储能式 逆变式 二次导体 焊接机头 另外 如果要 测定焊接电流 通电时间的话 还需要监测仪 6 2 2 2 2 2 2 2 2 原理原理原理原理图图图图原理原理原理原理图图图图 交流式交流式交流式交流式 交流式交流式交流式交流式 焊

4、斑 发热量 Q Q I Rt 2 Q 发热量 J t 通电时间 R 电阻 I 电流 焦耳发热公式 AC200V 可控硅 变压器 焊接头 金属电阻R 固有电阻 电极 电极 电流 电源 POINT 从焊接电源流出电流 用可控硅管理有多少时间电流 可控硅在 到 时为止的时间就是焊接时 间 称开关切换 然后电流因为有变压器的介入 从高电压低电流转换为低电压高电流 传达到焊 接机头 7 3 3 3 3 3 3 3 3 关关关关于于于于焊焊焊焊接部的接部的接部的接部的发热发热发热发热关关关关于于于于焊焊焊焊接部的接部的接部的接部的发热发热发热发热 电极 母材 母材 电极 R1 R2 R3 R4 R5 抵抗

5、R 焊接部的电阻区分 R1 R3 R 电阻的种类 固有电阻 材料自身具有的电阻 R2 R4 接触电阻 电极与工件接触时产生的电阻 提高加压时电阻减少 通电同时会减少 Q IR t 根据焦耳发热公式 2 金属通电后会发热 这是因为金属上存在电阻 是金属材料自身所具有的 这个称固有电阻 那电极与工件接触时产生的电阻称为接触电阻 除上面以外 电阻焊接上也存在有电阻 这个电阻对焊接来说是重要要素 8 4 4 4 4 4 4 4 4 热传导热传导热传导热传导热传导热传导热传导热传导 何谓热传导 导热的情况 电阻焊时 热传导好的材料散热非常快 因此为了要发热需要用很大的电流 不锈钢的散热性 小所以容易焊接

6、 而银或者铜的散热很好所以不容易焊接 电电电电流流流流 材質熱伝導率 cal cm S 鋼0 039 高炭素鋼0 8 1 6 0 1 純鉄0 18 黄銅 真鍮 0 2 純 0 57 銅0 94 銀1 00 一些代表性金属的一些代表性金属的一些代表性金属的一些代表性金属的热传导热传导热传导热传导率率率率 电电电电极极极极 散散散散热热热热 材料材料材料材料 热传导率热传导率热传导率热传导率 不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢 黄铜黄铜黄铜黄铜 纯铁纯铁纯铁纯铁 纯铝纯铝纯铝纯铝 铜铜铜铜 银银银银 高炭钢高炭钢高炭钢高炭钢 9 电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊的管理的管理的管理的管理项项项项目目目目电电电电阻阻阻

7、阻焊焊焊焊的管理的管理的管理的管理项项项项目目目目 10 1 1 1 1 1 1 1 1 电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊重要要重要要重要要重要要电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊重要要重要要重要要重要要素素素素素素素素 加压力 3相200V 焊接头 焊接变压器 焊接电源 电流值 通电时间 电极前端形状 电极材质 追従性 热平衡 输出电压 电阻 次级线缆 11 2 2 2 2 2 2 2 2 电电电电流流流流值值值值电电电电流流流流值值值值 通通通通电时间电时间电时间电时间通通通通电时间电时间电时间电时间 加加加加压压压压力的合力的合力的合力的合适适适适组组组组合合合合加加加加压压压压力的合力的合力的合力的合适

8、适适适组组组组合合合合 时间 t 电流 I w 加压力 P N 强度不够 飞溅 火花 Good Good Good Good 要得到好的焊接条件时 焊接电流值 通电时间加压力的设定就很重要 下图就标示了最合适的焊接条件 加压力大时电阻变小 因为不发热因此强度不够 但是 如果电流时间过长就产生过量的发热那容易引起 飞溅火花 12 3 3 3 3 3 3 3 3 电电电电流流流流值值值值电电电电流流流流值值值值 通通通通电时间电时间电时间电时间通通通通电时间电时间电时间电时间 直流逆变式焊接电源 IPB 5000A 在焊接电源上设定 设定画面 2 Q IR t 焦耳发热公式 电流值 通电时间 13

9、 4 4 4 4 4 4 4 4 加加加加压压压压力力力力加加加加压压压压力力力力 加压力具有使电极向被焊接物供给稳定的电流以及通电后对被焊接物边加压边进行冷却的作用 脚踏式 MH 31AC 汽缸驱动式 ZH 50 伺服马达驱动式 MH 110A 14 5 5 5 5 5 5 5 5 电电电电极极极极电电电电极极极极 用大压力压住焊接部接部 产生平均的热分布 使电流集中 焊斑不能在电极前端直径的上面 对焊接部位供给大焊接电流 促进焊接部位的冷却 焊接电极的重要作用 电极材料所必须具备的特性 导电率高 通大电流也不易发热 热传导高 即使发热也能马上冷却 机械性强度 即使在高温状态也能保持硬度 受

10、到加压冲击或者焊接中的发热也能不变形 不易与被焊接物 工件 形成合金 电极与工件不易粘上 15 电电电电极极极极种类种类种类种类电电电电极极极极种类种类种类种类 材质主要成分导电率特点对象金属材料 工件 铬铜CuCr80以上 析出强化型合金 熱伝導率热传导率 导电率都大 比较经济 软钢 低合金钢等 对一般钢材和 母材表面进行保护 防止温度上升 氧化铝分散铜 AL 60 Cu Al2O378分散强化型合金 比CuCr更有强度 镀锌钢板等表面处理过的钢板 Ni 的焊接等 铍 青 铜Cu Be55 Cu Be系的析出强化型合金 与上述2种电极材料相比机械性强度 大 使用不锈钢 耐热钢等材料时 与 C

11、uCr相比持久性要长很多 钨W32 高熔点金属因此耐热性高 热传导 导电率小 焊接铜 特别是铜编织线 铜合金时 利用钨电极的发热 钼Mo31 与钨电极相比 持久性有所逊色 但是加工性 以及成本上具有优势 同上 钨铜Cu W51 导电率 热传导率等在W与 CuCr的之间 切削性好 要减少消耗 或者要使用微小焊接 电极时 钨银Ag W53 导电率 热传导率等与Cu W基本相 同 不能使用Cu合金电极时使用 同上 16 电电电电极极极极前端形状前端形状前端形状前端形状电电电电极极极极前端形状前端形状前端形状前端形状 维护容易 再加工等 一边的电极使用粗的 型时 不易对这侧的被焊接物表面产生伤痕 因为

12、与工件初期的接触较小 因此能让焊 接电流集中 在容易粘电极的材料上使用 比F型更能让电流集中 是CF型与R型的组合电极 可以减少对周围的热效应 一般形状的电极 17 6 6 6 6 6 6 6 6 热热热热平衡平衡平衡平衡热热热热平衡平衡平衡平衡 何何何何谓热谓热谓热谓热平衡平衡平衡平衡 不同金属或板厚的金属进行焊接时 理常常很难得到理想的 焊斑位置 焊接效果 这时会出现不能得到良好的焊接强度 熱影響 或者因为热影响过大 或工件粘电 极以及电极的使用寿命变短等现象 SUS 薄板 SUS 厚板 CuCr CuCr 焊斑会容易向上面SUS偏移 会有 粘上电极 焊接强度弱等现象的发生 选择电极很重要

13、 材质 形状 18 温度 T 金属融点 理想的温度分布 实际的温度分布 不单是工件界面 电极与工件的接触部分也会有温度升高的现象 发热 电电电电极极极极温度分布温度分布温度分布温度分布 19 QUESTION 根据下列条件 最合适的电极形状是什么 上 固有电阻大 下 固有电阻小 问题点 发热部分会往上移 发热 EX1 接触上电极的面积增大 降低了电流密度 使散热效果更好 ANSWER 20 QUESTION2 CuCr CuCr 上 Cu 铜 下 镍 问题点 发热部分往下偏移 发热 EX2 上电极用钨电极 加热 让下电极的接触面积增大易于散热 ANSWER W CuCr 根据下列条件 最合适的

14、电极形状是什么 21 QUESTION W电极 W電極 上 Cu 厚板 下 Cu 厚板 问题点 因为是厚板因此不易焊接 就算加长通电时间也焊不上 EX3 在工件上做个凸点 使电流集 用短时间通大电流后就能焊上 晶体管式电源 ANSWER 根据下列条件 最合适的电极形状是什么 22 7 7 7 7 7 7 7 7 追従性追従性追従性追従性追従性追従性追従性追従性 追従性追従性追従性追従性的重要性的重要性的重要性的重要性 焊接电流通过焊接材料 工件 时 工件会发热 熔融 这个熔融里电极的追従性很重要 追従性不良时 会发生气孔或者很脆的焊接现象 凸点焊接时追従性 凸点的前端因为受到电流会发热 成熔融

15、状态 这个步骤 溶融部分 加压 溶融部分 加压很重要 23 可动部位要尽量轻量 减少摺動部的摩擦 可动部要放平 要提高追従性 POINT 加圧追従机构部的种类 加圧 电极支架 加压调整机构 加压弹簧 24 电阻焊接的品质管理要点 目测管理 8 8 8 8 8 8 8 8 监测仪监测仪监测仪监测仪监测仪监测仪监测仪监测仪 测定画面 MM 370B 为了要一直维持稳定的焊接品质 需要使用焊接监测仪 用感应线圈以及电压检出线缆可 以测定电流值 电压值 通电时间 并且加压力监测仪可测定加压力 25 通通通通电电电电方式方式方式方式通通通通电电电电方式方式方式方式 26 1 1 1 1 1 1 1 1

16、上下上下上下上下焊焊焊焊接接接接上下上下上下上下焊焊焊焊接接接接 上下焊接用 加圧追従机构部 VPW S 焊接材料重叠 一侧的电极通过焊接部 另一侧的电极使电流上下流动 也是点焊的基本方式 上电极 下电极 应用照片 27 2 2 2 2 2 2 2 2 用用用用用用用用2 2 2 2 2 2 2 2个个个个电电电电极极极极的上下的上下的上下的上下焊焊焊焊个个个个电电电电极极极极的上下的上下的上下的上下焊焊焊焊 使用2个焊接电极 个根电极接触不同的工件 从一侧的电极流到焊接处电流流向另一侧远离焊接焊 接处的电极一方的方式 给电电极 电流 上下焊接用 加圧追従机构部 V W S 应用照片 电极 给

17、电电极 28 电流流向了焊接处以外的地 方的现象 3 3 3 3 3 3 3 3 平行平行平行平行焊焊焊焊接接接接平行平行平行平行焊焊焊焊接接接接 2根电极接触同一焊接物进行焊接的方式 通1次焊接电流可进行2点的焊接 使用交流式 交流逆变式焊 接电源 无效分流 平行焊接用 加圧追従机构部 V W S 中间开槽 対策方法 29 4 4 4 4 4 4 4 4 平行平行平行平行间间间间隙隙隙隙焊焊焊焊接接接接平行平行平行平行间间间间隙隙隙隙焊焊焊焊接接接接 平行间隙焊是平行焊接的一种应用 把2个电极间的间隔缩小 2个焊接点重叠在一起变成焊 接1点的焊接工艺 主要使用在微细部品上的焊接 应用照片 2

18、点重叠在一起变成1点 平行间隙焊用 加圧追従机构部 VPW S 30 焊焊焊焊接接接接电电电电源的源的源的源的种类种类种类种类焊焊焊焊接接接接电电电电源的源的源的源的种类种类种类种类 31 各各各各种焊种焊种焊种焊接接接接电电电电源的源的源的源的电电电电流波形流波形流波形流波形各各各各种焊种焊种焊种焊接接接接电电电电源的源的源的源的电电电电流波形流波形流波形流波形 电容储能式电容储能式电容储能式电容储能式 晶体管式晶体管式晶体管式晶体管式 直流逆变式直流逆变式直流逆变式直流逆变式 交流逆变式交流逆变式交流逆变式交流逆变式 单相交流式单相交流式单相交流式单相交流式 32 单单单单相交流式相交流式

19、相交流式相交流式单单单单相交流式相交流式相交流式相交流式 AC200V 可控硅 变压器 焊接头 最普及的一种方式 构造简单 操作以及持久性好 价格也便宜 但是热效率不好 对工件容易产生热影响 不适合超精密焊接 适合比较容易的铁系材料的焊 接 交流式焊接电源 MEA 100A 33 2 2 2 2 2 2 2 2 电电电电容容容容储储储储能式能式能式能式电电电电容容容容储储储储能式能式能式能式 电容充电后 通过放电流出大电流 因为可以流大电流 因此在铝 铜等热传导好的材质的焊接上使用 但是 电流上升的速度非常迅速 不能很好的控制倾斜角因此容易产生飞溅 AC100V AC200V 电源变压器 大容

20、量电容 变压器焊接头 电容储能式焊接电源 SW 7 160 34 3 3 3 3 3 3 3 3 晶体管式晶体管式晶体管式晶体管式晶体管式晶体管式晶体管式晶体管式 通过晶体管对电流进行微妙的调整控制了飞溅的发生 可进行超精密焊接 电流的控制速度非常快 多用于极其细的线 灯泡灯丝等 的焊接 适合高电阻材质 钼 钨等 的焊接 AC100V AC200V 电源变压器 大容量电容 晶体管 焊接头 式溶接電源 MDA 8000B 35 4 4 4 4 4 4 4 4 直流逆直流逆直流逆直流逆变变变变直流逆直流逆直流逆直流逆变变变变 不像交流式有电流休止的时间 可进行持续高效的热供给 因此热效率高 在短时

21、间内可进行焊接减少了热影响 降低了电力消耗 并且使用小型变压器 AC200V AC400V 3相 变压器整流 焊接头 直流逆变式焊接电源 ISB 800A 36 5 5 5 5 5 5 5 5 交流逆交流逆交流逆交流逆变变变变交流逆交流逆交流逆交流逆变变变变 具有 热效率高且可保持稳定的焊接品质 这个长处 而且 因为是交流式可解消极性效果 能使用 交流用焊接变压器 最适合热压焊 AC200V AC400V 3相 变压区 焊接头 交流逆变式焊接电源 MIB 500B 37 6 6 6 6 6 6 6 6 找找找找找找找找条件条件条件条件条件条件条件条件 QUESTION 下记的A B C条件的区

22、分使用 条件条件条件条件 条件条件条件条件 条件条件条件条件 通電時間 電流値 A A A A条件条件条件条件 A条件 固有电阻小热传导好的金属材料 铜系工件 要降低工件的变形或酸化时 B条件 固有电阻高的金属材料 铁系工件 考虑到飞溅或粘电极等现象 因此要用中时间低 电流 条件 时 C条件 热压焊等 加长焊接时间时 38 热压焊热压焊热压焊热压焊热压焊热压焊热压焊热压焊 39 热压焊热压焊热压焊热压焊的的的的焊焊焊焊接原理接原理接原理接原理热压焊热压焊热压焊热压焊的的的的焊焊焊焊接原理接原理接原理接原理 通电流 最初就在端子上通电流 这时 用电极上产生的电阻发热和加压力剥离导线 的漆包层露出

23、线芯 随后 电流从端子 线芯 端子这个顺序通过 端子与线芯热压焊接 加压力 电流漆包线气体 通过剥离导线的漆包层后使端子与线芯进行压方焊接 热压焊没有使用对人体有害的铅等物 质 是较环保的一种焊接 40 剥离状态 放大照片 热压焊热压焊热压焊热压焊的的的的应应应应用用用用 41 多股多股多股多股线热压焊线热压焊线热压焊线热压焊的位移量管理的位移量管理的位移量管理的位移量管理 第三通電 MM 370A 第一通電第二通電第三通電 黄色線黄色線黄色線黄色線 位移量位移量位移量位移量图图图图 与焊接监测仪MM 370B组合后 可以测定位移量 另外 搭载了位移量到达一定数值时可改变电流 值的中断功能 I

24、PB 5000A ISB 200A ISB 800A是对象机种 42 使用了使用了使用了使用了电电电电极极极极的的的的热压焊热压焊热压焊热压焊 感感感感应线应线应线应线圈圈圈圈 配配配配线图线图线图线图 焊焊焊焊接接接接变压变压变压变压器器器器 43 凸点凸点凸点凸点焊焊焊焊接接接接凸点凸点凸点凸点焊焊焊焊接接接接 44 何何何何谓谓谓谓凸点凸点凸点凸点焊焊焊焊接接接接 凸点焊接是在被焊接材的一处或者二处做一个凸起 凸点 使电流集中到这个部分进行焊接的 工艺 做凸点后 电流能集中起来发热效果好 发热 无凸点 电流 45 用晶体管式用晶体管式用晶体管式用晶体管式电电电电源源源源进进进进行凸点行凸

25、点行凸点行凸点焊焊焊焊接接接接 铜和铁的电阻焊 晶体管式焊接电源 MDA 8000B 3台并接 MAX30 000A 最大加压力3500N气缸驱动式焊接机头 46 各累密封部品的焊接 水晶振动子的焊接 铜螺母与铁的焊接 上电极 外壳 端子 下电极 凸点 电极上开孔 凸点凸点凸点凸点焊焊焊焊接接接接应应应应用例用例用例用例 47 8 8 8 8 8 8 8 8 要点建要点建要点建要点建议议议议要点建要点建要点建要点建议议议议 48 怎怎怎怎样样样样找找找找电电电电阻阻阻阻焊焊焊焊的的的的焊焊焊焊接条件接条件接条件接条件 怎样找电阻焊的焊接条件 首先要了解工件 材质 的特性 对电阻焊来说 工件的固

26、有电阻不同的话发热状况完全不同 金属固有电阻 在通焊接电流 sec 时 发生的热量 会在固有电阻大的金属这侧容 易熔融 在固有电阻小的金属这侧不易熔融 参考数据 材质固有电阻值 铜 铝 铁 QUESTIONQUESTIONQUESTIONQUESTION ANSWER 49 参 考 镀层种类 锡铅合金 錫 镍 铬 金 銀 银钯 锌 铝其他 端子上端子上端子上端子上镀锌镀锌镀锌镀锌 的的的的应应应应用例用例用例用例 工件表面镀层的有效活用 要取得充分的焊接强度时 很多会用在工件表面镀层 用这个镀层作为焊 料来提高整体的焊接强度 50 请说明二次导体使用时的注意事情 粗 电阻焊的场合 电极间的电压

27、较低 因此二次电流 焊接电流 非常大 那二次导体很细的话断面面积小损失就变大 请根据焊接电流选择适合的二次导体使用 常规可以在设备动作时用手触摸二次导体 如果感觉温度太高触摸不了的时候 那应该就需要换更加粗一些的二次导体了 短 二次导体的损失与长度成正比 使用过长的二次导体的话 是输出功率能量的浪费 但是 如使用太短的二次导体的话在设备作动时会有障碍 常规是短又粗 QUESTION ANSWER 二次导体二次导体二次导体二次导体 51 各种二次导体 过长时损失大 请选择适中的粗细与长度 52 接续口要少 接续口上肯定会有电阻的存在 因此接续口要极力减少 接续口上的螺丝松紧要适度 螺丝拧的太松时

28、接触电阻会增大 易 发生电蚀引起的接触不良 考虑 分 因为二次导体要流很大的电流 周边会产生很强大的磁力 这时 二次导体的分布电感的诱导损失也不能忽视 因此要减少诱导损失 建议把二次导体捆扎在一起 把二次导体捆扎在一起 53 焊接电流在电压低时电流会非常大 因此 电流经过的地方如有 鉄材料 磁性体 时 在这个地方会诱发过电流 发生诱导损失 因此 在制作治具等要注意材质的选择 使用黄铜或铬铜比较保险 如果不考虑持久性 耐热性等问题时也可使用树脂材料 自动机基板 要从一处的孔开始配线启动 从2处的孔各自配线启动的话 在基板上会发生过电流 诱导损失变大 会增加电流流通的阻碍损失 如果实在要开2孔时

29、在孔与孔之间开个漕 QUESTION ANSWER 治具设计上要注意的问题点有哪些 要考虑过电流 治具治具治具治具 54 治具是非铁系系 治具在外面 治具是铁系 治具在中间 这样的话 分就多 电极从铁质夹具的孔中 露出来 55 上下电极的芯不对着时不能得到合适的加压 电 极前端会滑以及易弯曲 准备一根与电极相同在尺 寸的长的金属棒的话那操作起来会方便很多 QUESTION ANSWER 说明一下电极的设置 电极芯对准 电电电电极极极极的要点的要点的要点的要点 56 弯曲 加压时电极弯曲的话那就不能收到很好的焊斑 最不好的时候会发生工件位置的偏移 要减少弯曲的发生 要由电极支架支撑 因此支架的伸出长度要尽量短 除减少电极的弯曲以外 提高电流效率 改善冷却状态也很有效 好的设置例 电极伸出短 支架的伸出控制在最短 不好的设置例 电极伸出长 支架伸出长