電阻焊特殊過程控制研究

朱劉佳

摘要：本文通過對電阻焊原理的學習及應用，從零件材料、焊接設備等方面進行改進、完善，生產過程嚴格控制，從生產過程以及市場反映，產品電阻焊工序的穩定性得到了明顯的提高

關鍵詞：電阻焊特殊過程控制

一、引言

公司某產品生產過程中，點焊連接片工序（將連接片與接線腳組合焊接在一起）使用電阻焊來實現。電阻焊作為特殊了序，影響因素校對，為了提升產品質量的穩定性，故對此特殊過程進行了專項研究。

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域產生的電阻熱進行焊接的方法稱為電阻焊。

點焊時產生的熱量由下式決定：Q=I²RT，共中焊接部的電阻為R，焊接電流為I，通電時間為T，根據公式焊接部產生熱量、發熱，因此焊接部的溫度上升，產生融核，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共導電性差（如不銹鋼）電阻率低的金屬共導電性好（如鋁合金）。因此，點焊不銹鋼時產熱易而散熱難，點焊鋁合金時產熱難而散熱易。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、加工方式及溫度有關。接觸電阻存在的時間是短暫，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共至會使電流不能導通。

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。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。

（二）焊接電流的影響

從公式Q=I²RT可見，電流對產熱的影響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。引起電流變化的主要原因是電網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不同量的磁性金屬。對于直流焊機，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。

1、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，又稱硬規范），也可采用小電流和長時間（弱條件，也稱軟規范）。選用硬規范還是軟規范，取決于金屬的性能、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間，都有一個上下限，使用時以此為準。

2、電極壓力的影響

電極壓力對兩電極間總電阻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減小引起的產熱減少。因此，焊點強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，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熱性關系著熱量的產生和散失，因此，電極的形狀和材料對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，焊點強度將降低。

4、工件表面狀況的影響

工件表面的氧化物、污垢、油和其它雜質增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產生飛濺和表面燒損。氧化物層的存在還會影響各個焊點加熱的不均勻件，引起焊接質量波動。因此徹底清理了件表面是保證獲得優質接頭的必要條件。

三、公司某產品點焊情況

公司某產品為了提高電阻焊質量，對點焊連接片工序進行了系統的分析，并做了對應的改善措施：

（一）改善1：接線腳材料更改為復合材料

接線腳采用復合材料的優點在于：

1、單成分焊接狀態差，復合材料焊接性能穩定可靠，強度完全滿是規范要求;2、復合材料上的靜觸點能保持原材料的本色，觸點表面潔凈平整;3、通過耐久性試驗，完全符合設計要求。

（二）改善2：點焊設備由電容儲能式改為逆變直流式

點焊設備種類較多，大致可分交流式焊機、電容儲能式焊機、晶體管式焊機、逆變直流式焊機。

1、電容儲能式焊機特征：2、充、放電量不穩定;3、焊接參數無實時臨控;4、施加壓力大;5、易產生飛濺;6、逆變直流式焊機特征;7、可進行精密焊接;

8、輸出焊接能量穩定;9、焊接參數可實時監控;10、施加壓力小;11、不易產生飛濺。

（三）改善3：環氧膠使用減少，降低成本，提高生產效率。

連接片點焊后，工藝要求在接線腳處進行涂膠，主要目的是防止在點焊時內放炮，導致焊點部位虛焊，肉眼無法識別，進行堆膠加固，其次時為了固定接線腳防止松動。零件材料變更后，涂膠也由2側更改為只涂內測，降低了輔料、人力成本，提高了生產效率。

四、實驗對比

使用逆變直流式焊機，對改善前、后的零件進行焊接牢度試驗。取兩組產品，單成分接線腳和復合成分接線腳各10只。破壞后，單成分接線腳焊點處有少量材料，復合成分接線腳焊點處有大量接線腳材料（接線腳直至斷裂仍末脫離焊點）。由此可見，復合成分接線腳焊接強度較好。

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

判定標準：沿X、Y、Z方向分別施加力，檢測焊點所能承受的極限力。保護器產品連接片受力要求：沿端子的X、Y正、反力向慢慢施加力達到98N（10Kgf）。Z正、反力向慢慢施加力達到29.4N（3Kgf），并保持1min，端子無松弛，脫落等異?，F象。

單成分與復合成分焊接后，均能滿是承受規定力1min后端子無松弛，脫落等異?，F象。但在承受極限力時，復合成分焊接所能承受的極限力要大于單成分焊接，且焊接穩定性大大提高。

根據試驗結果可得，點焊機使用逆變直流式焊機，零件材料使用復合成分材料，連接片焊接質量能夠滿是焊接要求，焊接質量得到明顯改善。

五、生產過程控制

生產過程中，操作人員按要求做好點檢工作，同時嚴格按照QC控制計劃表對應的要求進行管控，做好首檢、巡檢。

1.檢驗內容包括：2.牢度檢查：拉力試驗，對比照片觀察焊接成份;3。外觀檢查：目測焊接處點焊狀態等點焊外觀;4尺寸檢查：保證焊接位置不歪斜。

檢驗員根據按照抽桿頻次、抽驗數進行檢驗，并記錄結果、歸檔，確保每批產品的可追溯件。

結語：

通過對公司某產品生產過程中特殊過程控制的研究，對零件材料、焊接設備等方畫進行改進、完善，生產過程嚴格控制，從生產過程以及市場反映，產品電阻焊工序的穩定性得到了明顯的提高，該產品的市場競爭力得到提升。