焊件裝配成搭接或斜對接頭并置于兩滾輪電極之間,滾輪加壓焊件并轉動,連續或斷續送電,形成一條連續焊縫的電阻焊方法,稱為縫焊。縫焊是用一對滾盤電極代替點焊的圓柱形電極,與工件作相對運動,從而產生一個個熔核相互搭疊的密封焊縫的焊接方法。縫焊廣泛應用于油桶、罐頭罐、暖氣片、飛機和汽車油箱,以及噴氣發動機、火箭、導彈中密封容器的薄板焊接。
縫焊電極
縫焊用的電極是圓形滾輪,滾輪直徑一般為50至600毫米,常用的直徑為180至250毫米。滾輪厚度為10至20毫米,接觸表面形狀有圓柱面和圓弧面兩種,個別情況下采用圓錐面。圓柱面滾輪廣泛用于焊接各種鋼和高溫合金,圓弧面滾輪因易于散熱壓痕過度均勻,常用于輕合金焊接。
滾盤通常采用外部冷卻方式。焊接有色金屬和不銹鋼時,用清潔的自來水即可,焊接一般鋼時,為防止生銹,常用含5%硼砂的水溶液冷卻。滾盤有時也采用內部循環水冷卻,特別是焊接鋁合金的焊機,但其構造要復雜得多。
分類
按滾盤轉動與饋電方式分,縫焊可分為連續縫焊、斷續縫焊和步進縫焊。
按接頭型式分,縫焊可分為搭接縫焊、壓平縫焊、墊箔對接縫焊、銅線電極縫焊等。
縫焊方法介紹
按滾盤轉動與饋電方式分,縫焊可分為:
1. 連續縫焊
連續縫焊時,滾盤連續轉動,電流不斷通過工件。這種方法易使工件表面過熱,電極磨損嚴重,因而很少使用。但在高速縫焊時(4-15m/min)50Hz交流電的每半周將形成一個焊點,交流電過零時相當于休止時間,這又近似于下述的斷續縫焊,因而在制缸、制桶工業中獲得應用。
2. 斷續縫焊
斷續縫焊時,滾盤連續轉動,電流斷續通過工件,形成的焊縫由彼此搭迭的熔核組成。由于電流斷續通過,在休止時間內,滾盤和工件得以冷卻,因而可以提高滾盤壽命、減小熱影響區寬度和工件變形,獲得較優的焊接質量。這種方法已被廣泛應用于1.5mm以下的各種鋼、高溫合金和鈦合金的縫焊。斷續縫焊時,由于滾盤不斷離開焊接區,熔核在壓力減小的情況下結晶,因此很容易產生表面過熱、縮孔和裂紋(如在焊接高溫合金時)。盡管在焊點搭疊量超過熔核長度50%時,后一點的熔化金屬可以填充前一點的縮孔,但最后一點的縮孔是難以避免的。不過目前國內研制的微機控制箱,能夠在焊縫收尾部分逐點減少焊接電流,從而解決了這一難題。
3. 步進縫焊
步進縫焊時,滾盤斷續轉動,電流在工件不動時通過工件,由于金屬的熔化和結晶均在滾盤不動時進行,改善了散熱和壓固條件,因而可以更有效地提高焊接質量,延長滾盤壽命。這種方法多于鋁、鎂合金的縫焊。用于縫焊高溫合金,也能有效地提高焊接質量,但因國內這種類型的交流焊機很少,因而未獲應用。當焊接硬鋁。以及厚度為4+4mm以上的各種金屬時,必須采用步進縫焊,以便形成每一個焊點時都能像點焊一樣施加鍛壓力,或同時采用暖冷脈沖。但后一種情況很少使用。
按接頭型式分,縫焊可分為:
1. 搭接縫焊
搭接縫焊同點焊一樣,搭接接頭可用一對滾盤或用一個滾盤和一根芯軸電極進行縫焊。接頭的最小搭接量與點焊相同。
搭接縫焊除常用的雙面縫焊外,還有單面單縫縫焊、單面雙縫縫焊和小直徑圓周縫焊等。小直徑圓周縫焊可采用①偏離加壓軸線的滾盤電極;②橫向縫焊機上附加一定位裝置;③采用環形電極,電極的工件表面呈錐形,錐尖必須落在小直徑圓周焊縫中心,以消除電極在工件上的滑移。
2. 壓平縫焊
壓平縫焊時的搭接量比一般縫焊時要小得多,約為板厚的1-1.5倍,焊接時同時壓平接頭,焊后的接頭厚度為板厚的1.2-1.5倍。通常采用圓柱形面的滾盤,其寬度應全部覆蓋接頭的搭接部分。焊接時要使用較大的焊接壓力和連續的電流。為了獲得穩定的焊接質量,必須精確地控制搭接量。通常要將工件牢固夾緊或用定位焊預先固定。這種方法可以獲得具有良好外觀的焊縫,常用于低碳鋼和不銹鋼制成的食品容器和冷凍機襯套等產品的焊接。
3. 墊箔對接縫焊
墊箔對接縫焊是解決厚板縫焊的一種方法。因為當板厚達3mm時,若采用常規搭接縫焊,就必須用很慢的焊接速度,較大的焊接電流和電極壓力,這會引起工件表面過熱和電極粘附,使焊接困難。若用墊箔縫焊,就可以克服這些困難。墊箔對接縫焊簡單介紹:先將面板件邊緣對接,并在接頭通過滾盤時,不斷地將兩條箔帶鋪墊于滾盤和板件之間。箔帶的厚度為0.2-0.3mm,寬度為4-6mm.由于箔帶增加了焊接區的電阻,并使散熱困難,因而有利于熔核的形成。這種方法的優點是:接頭有較平緩的加強高;良好的外觀;不管板厚如何箔帶的厚度均相同;不易產生飛濺,因而對應于一定電流的電極壓力均應相同;不易產生飛濺,因而對應于一定電流的電極壓力均可減小一半;焊接區變形小。其缺點是:對接精度要求高;焊接時必須準備地將箔帶鋪墊于滾盤與工件間,增加了自動化的困難。
4. 銅線電極縫焊
銅線電極縫焊是解決鍍層鋼板縫焊時,鍍層粘著滾盤的有效方法。焊接時,將圓銅線不斷地送到滾盤與板件之間。銅線呈卷狀連續輸送,經過滾盤后又連續繞在另一繞線盤上。鍍層僅粘附銅線上,而不會污染滾盤。雖然銅線用過后要報廢。但鍍層鋼板、特別是鍍錫鋼板,還沒有別的縫焊方法可以代替它。由于報廢銅線的售價與銅線相差不多,所以焊接成本并不高。這種方法主要用于制造食品罐。
縫焊工藝
縫焊接頭的形成本質上與點焊相同,因而影響焊接質量的諸晌素也是類似的。主要有焊接電流、電極壓力、焊接時間、休止時扣、焊接速度和滾盤直徑等。
焊接電流
縫焊形成熔核所需的熱量來源與點焊相同,都是利用電流通參過焊接區電阻產生的熱量。在其他條件給定的情況下,焊接電流的,大小決定了熔核的焊透率和重疊量。在焊接低碳鋼時,熔核平均焊透率為鋼板厚度的300o-70%,以45%-50%為最佳。為了獲得氣密焊縫熔核重疊量應不小于15%一20%b
當焊接電流超過某一定值時,繼續增大電流只能增大熔核的焊透率和重疊量而不會提高接頭強度,這是不經濟的。如果電流過大,還會產生壓痕過深和焊縫燒穿等缺陷。
縫焊時由于熔核互相重疊而引起較大分流,因此,焊接電流通常比點焊時增大15 0o ^r40%。
電極壓力
縫焊時電極壓力對熔核尺寸的影響與點焊一致。電極壓力過高會使壓痕過深,同時會加速滾盤的變形和損耗。壓力不足則易產生縮孔,并會因接觸電阻過大易使滾盤燒損而縮短其使用壽命。
焊接時間和休止時間
縫焊時,主要通過焊接時間控制熔核尺寸,通過冷卻時間控制重疊量。在較低的焊接速度時,焊接與休止時間之比為1. 25:1 ^}2:1,可獲得滿意結果。當焊接速度增加時,焊點間距增加,此時要獲得重疊量相同的焊縫,就必須增大此比例。為此,在較高焊接速度時,焊接與休止時間之比應為3:1或更高。
焊接速度
焊接速度與被焊金屬、板件厚度以及對焊縫強度和質量的要求等有關。通常在焊接不銹鋼、高溫合金和有色金屬時,為了避免飛濺和獲得致密性高的焊縫,必須采用較低的焊接速度。有時還采用步進縫焊,使熔核形成的全過程均在滾盤停止的情況下進行。這種縫焊的焊接速度要比常用的斷續縫焊低得多。
焊接速度決定了滾盤與板件的接觸面積,以及滾盤與加熱部位的接觸時間,因而影響了接頭的加熱和散熱。當焊接速度增大時,為了獲得足夠的熱量,必須增大焊接電流。過大的焊接速度會引起板件表面燒損和電極粘附,因此即使采用外部水冷卻,焊接速度也要受到限制。
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