電阻焊特殊過程控制研究

朱劉佳

摘要：本文通過對(duì)電阻焊原理的學(xué)習(xí)及應(yīng)用，從零件材料、焊接設(shè)備等方面進(jìn)行改進(jìn)、完善，生產(chǎn)過程嚴(yán)格控制，從生產(chǎn)過程以及市場(chǎng)反映，產(chǎn)品電阻焊工序的穩(wěn)定性得到了明顯的提高

關(guān)鍵詞：電阻焊特殊過程控制

一、引言

公司某產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，點(diǎn)焊連接片工序（將連接片與接線腳組合焊接在一起）使用電阻焊來實(shí)現(xiàn)。電阻焊作為特殊了序，影響因素校對(duì)，為了提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，故對(duì)此特殊過程進(jìn)行了專項(xiàng)研究。

二、電阻焊原理

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(jìn)行焊接的方法稱為電阻焊。

點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：Q=I²RT，共中焊接部的電阻為R，焊接電流為I，通電時(shí)間為T，根據(jù)公式焊接部產(chǎn)生熱量、發(fā)熱，因此焊接部的溫度上升，產(chǎn)生融核，將工件焊接在一起。

（一）影響焊接有以下因素

1、電阻R：材料自身的電阻，上下工件之間的電阻，電極與工件之間的電阻。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共導(dǎo)電性差（如不銹鋼）電阻率低的金屬共導(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（幾力安培）。電阻率不僅取決與金屬種類，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：

2、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。過厚的氧化物和臟物質(zhì)層共至?xí)闺娏鞑荒軐?dǎo)通。

3、在表面十分潔凈的條件之下，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。

（二）焊接電流的影響

從公式Q=I²RT可見，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)電流無明顯影響。

1、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，又稱硬規(guī)范），也可采用小電流和長(zhǎng)時(shí)間（弱條件，也稱軟規(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)。

2、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。

3、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。

4、工件表面狀況的影響

工件表面的氧化物、污垢、油和其它雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至?xí)闺娏鞑荒芡ㄟ^。局部的導(dǎo)通，由于電流密度過大，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)加熱的不均勻件，引起焊接質(zhì)量波動(dòng)。因此徹底清理了件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。

三、公司某產(chǎn)品點(diǎn)焊情況

公司某產(chǎn)品為了提高電阻焊質(zhì)量，對(duì)點(diǎn)焊連接片工序進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并做了對(duì)應(yīng)的改善措施：

（一）改善1：接線腳材料更改為復(fù)合材料

接線腳采用復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、單成分焊接狀態(tài)差，復(fù)合材料焊接性能穩(wěn)定可靠，強(qiáng)度完全滿是規(guī)范要求;2、復(fù)合材料上的靜觸點(diǎn)能保持原材料的本色，觸點(diǎn)表面潔凈平整;3、通過耐久性試驗(yàn)，完全符合設(shè)計(jì)要求。

（二）改善2：點(diǎn)焊設(shè)備由電容儲(chǔ)能式改為逆變直流式

點(diǎn)焊設(shè)備種類較多，大致可分交流式焊機(jī)、電容儲(chǔ)能式焊機(jī)、晶體管式焊機(jī)、逆變直流式焊機(jī)。

1、電容儲(chǔ)能式焊機(jī)特征：2、充、放電量不穩(wěn)定;3、焊接參數(shù)無實(shí)時(shí)臨控;4、施加壓力大;5、易產(chǎn)生飛濺;6、逆變直流式焊機(jī)特征;7、可進(jìn)行精密焊接;

8、輸出焊接能量穩(wěn)定;9、焊接參數(shù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控;10、施加壓力小;11、不易產(chǎn)生飛濺。

（三）改善3：環(huán)氧膠使用減少，降低成本，提高生產(chǎn)效率。

連接片點(diǎn)焊后，工藝要求在接線腳處進(jìn)行涂膠，主要目的是防止在點(diǎn)焊時(shí)內(nèi)放炮，導(dǎo)致焊點(diǎn)部位虛焊，肉眼無法識(shí)別，進(jìn)行堆膠加固，其次時(shí)為了固定接線腳防止松動(dòng)。零件材料變更后，涂膠也由2側(cè)更改為只涂?jī)?nèi)測(cè)，降低了輔料、人力成本，提高了生產(chǎn)效率。

四、實(shí)驗(yàn)對(duì)比

使用逆變直流式焊機(jī)，對(duì)改善前、后的零件進(jìn)行焊接牢度試驗(yàn)。取兩組產(chǎn)品，單成分接線腳和復(fù)合成分接線腳各10只。破壞后，單成分接線腳焊點(diǎn)處有少量材料，復(fù)合成分接線腳焊點(diǎn)處有大量接線腳材料（接線腳直至斷裂仍末脫離焊點(diǎn)）。由此可見，復(fù)合成分接線腳焊接強(qiáng)度較好。

同時(shí)采用專用測(cè)力火具，將焊好連接片的基座組合固定在拉/壓力測(cè)試儀，檢測(cè)連接片受力情況。

判定標(biāo)準(zhǔn)：沿X、Y、Z方向分別施加力，檢測(cè)焊點(diǎn)所能承受的極限力。保護(hù)器產(chǎn)品連接片受力要求：沿端子的X、Y正、反力向慢慢施加力達(dá)到98N（10Kgf）。Z正、反力向慢慢施加力達(dá)到29.4N（3Kgf），并保持1min，端子無松弛，脫落等異常現(xiàn)象。

單成分與復(fù)合成分焊接后，均能滿是承受規(guī)定力1min后端子無松弛，脫落等異常現(xiàn)象。但在承受極限力時(shí)，復(fù)合成分焊接所能承受的極限力要大于單成分焊接，且焊接穩(wěn)定性大大提高。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可得，點(diǎn)焊機(jī)使用逆變直流式焊機(jī)，零件材料使用復(fù)合成分材料，連接片焊接質(zhì)量能夠滿是焊接要求，焊接質(zhì)量得到明顯改善。

五、生產(chǎn)過程控制

生產(chǎn)過程中，操作人員按要求做好點(diǎn)檢工作，同時(shí)嚴(yán)格按照QC控制計(jì)劃表對(duì)應(yīng)的要求進(jìn)行管控，做好首檢、巡檢。

1.檢驗(yàn)內(nèi)容包括：2.牢度檢查：拉力試驗(yàn)，對(duì)比照片觀察焊接成份;3。外觀檢查：目測(cè)焊接處點(diǎn)焊狀態(tài)等點(diǎn)焊外觀;4尺寸檢查：保證焊接位置不歪斜。

檢驗(yàn)員根據(jù)按照抽桿頻次、抽驗(yàn)數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，并記錄結(jié)果、歸檔，確保每批產(chǎn)品的可追溯件。

結(jié)語(yǔ)：

通過對(duì)公司某產(chǎn)品生產(chǎn)過程中特殊過程控制的研究，對(duì)零件材料、焊接設(shè)備等方畫進(jìn)行改進(jìn)、完善，生產(chǎn)過程嚴(yán)格控制，從生產(chǎn)過程以及市場(chǎng)反映，產(chǎn)品電阻焊工序的穩(wěn)定性得到了明顯的提高，該產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力得到提升。