电阻焊新工艺：提升效率和质量

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：图2-2-89 复合焊接系统a）复合焊接试验系统 b）工作台复合焊接工艺1）在激光焊参数相同的条件下，LB-RSW的焊接熔深大于单独LBW的焊接熔深，且随着RSW焊接电流的增加而增大。

1.精密脉冲电阻对焊

精密脉冲电阻对焊工艺可解决形位尺寸要求严格、焊接性差和接头性能有特殊要求的精细零件对焊。

其工艺特点如下：

（1）采用调制焊接压力通过由直流电磁铁为核心的电磁加压机构实现，使顶锻开始时间和顶锻力准确、及时。

（2）采用调制电流脉冲焊接脉冲+后热处理脉冲，后热处理脉冲可为单脉冲、双脉冲及多脉冲。

（3）调制焊接压力与调制电流脉冲可适当配合组成最佳精密脉冲对焊焊接循环，如图2-2-85所示。

该工艺可较好地实现记忆合金（TiNi）、可淬硬合金以及热物理性质相差较大的异种金属的对焊。

2.微电阻点焊

随着微连接技术的发展，微电阻点焊也成为IT制造业关注的热点，其技术特点如下：

1）工件尺寸很小，接头组成中至少有一个工件厚度或直径小于0.1mm，且材质往往特殊或有涂层（Au、Ag、Ni、漆）。

2）微电阻点焊机（有文献称为显微点焊机）结构上具有显微光学放大装置（体视显微镜等）；有阶梯波的输出脉冲电流（有闭环负反馈电路），焊接输出能量波动±0.5J。

3）SW（Stripping-welding）焊头以平行间隙焊（又称平行微隙焊，Parallel Micro Gap Welding）形式实施焊接。

SW微电阻电子点焊机如图2-2-86所示。

图2-2-85 TiNi记忆合金精密脉冲对焊原理

F—压力 I—电流 S—位移

图2-2-86 SW微电阻电子点焊机

3.电阻熔丝焊

电阻熔丝焊（又称电接触熔丝焊）可用于车辆、矿山及动力、特种机械设备等曲轴、凸轮轴、转子及传动齿轮轴等的修复，修复成本与电弧堆焊相比，为后者1/3～1/2。

其方法特点如下：

1）基本原理与电阻缝焊相同，如图2-2-87所示。焊接过程如下：

零件表面清理→无损检测（涡流和磁粉表面探伤）→焊接表面机械加工（磨平或抛光）→电阻熔丝焊→机械加工→无损检测（涡流和渗透探伤）。

2）零件材料可为铸铁、碳钢、合金钢和耐腐蚀钢等，零件直径大于10mm，焊层厚度0.5～5mm，硬度20～60HRC。

3）根据修复零件种类（形状和尺寸），选用电阻熔丝焊设备或在车床的基础上组装焊接装置。图2-2-88为YЗH—01型电阻熔丝焊机，其铭牌数据如下。

图2-2-87 电阻熔丝焊的基本原理

1—零件 2—滚轮电极 3—熔焊丝 4—冷却液进给 5—焊接回路 6—阻焊电源

使用功率：＜50kVA；

工业用水量：0.25～0.4m³/h；

加压机构：气动（0.2～0.4MPa）；

熔丝直径：＜2mm；

强化层厚度：1.3～1.8mm。

图2-2-88 YЗH—01型电阻熔丝焊机

a）焊机 b）加工现场

4.激光束-高频焊（LB-HFRW）复合焊接

LB-HFRW是在高频焊管的同时，采用激光束对尖劈（汇合点）进行加热（见图2-1-5），从而使尖劈在整个厚度方向上加热更均匀，这有利于进一步提高焊管的生产率和质量。

5.激光束-电阻缝焊（LB-RSW）复合焊接

具备高速、低变形、柔性化特征的激光焊（LBW）技术被认为是21世纪最具有发展潜力的焊接方法。但是激光器功率等级、装配条件（装配间隙、错边、不等厚度等）、过程控制（焦点波动、光束对中等）、材料的高反射率（铝、镁及其合金）等诸多因素限制了激光焊的工程实用范围。因此，希望利用其他焊接方法的特点来弥补激光焊不足的复合焊接技术就成为研究重点。目前与激光焊相关的复合焊接方法已有LB-TIG、LB-MIG、LB-PAW和LB-FSW等，并在工程实际中获得初步推广应用。2003年吉林大学赵熹华教授首先提出了“激光束-电阻缝焊（LB-RSW）”复合焊接方法并实现了原理性试验，在美国GM基金和国家自然科学基金资助下进行了全面系统研究，主要成果申报了国际发明专利（专利号：PCT/WO2007008363A2），并获得美国发明专利US7718917B2。

众所周知，电阻缝焊（RSW）技术的显著特点为焊缝是在热-机械（力）作用下形成的。加热（含预热和缓冷）可以提高金属材料对激光的吸收率、降低所需激光功率；同时，加热、缓冷和加压可以调节焊接温度场和应力场，改善焊缝结晶条件、调节晶粒大小及分布，减少气孔、热裂纹和接头残余应力等；特别是加压可以消除装配不良导致的错边和板间间隙，避免了成形不良和产生板间流淌形成的焊瘤。

（1）复合焊接系统复合焊接系统如图2-2-89所示。

图2-2-89 复合焊接系统

a）复合焊接试验系统 b）工作台

（2）复合焊接工艺

1）在激光焊参数相同的条件下，LB-RSW的焊接熔深大于单独LBW的焊接熔深，且随着RSW焊接电流的增加而增大。

2）在激光焊参数相同的条件下，LB-RSW的焊接接头拉剪力大于单独LBW焊接接头的拉剪力，且随着RSW焊接电流的增加而增大。因此LB-RSW复合焊新方法可比传统的激光焊（LBW）更具有节能高效的特征，如图2-2-90和图2-2-91所示。

3）LB-RSW与LBW焊缝熔合线附近和焊缝中心组织对比如图2-2-92所示。从图2-2-92中可以看出，有、无电流的焊缝组织都是由熔合线附近的柱状树枝晶和焊缝中心的等轴树枝晶组成；在相同焊接速度下，增加RSW电流的焊缝组织比无电流（LBW）时粗大一些；高速LB-RSW与单独LBW的组织并无明显区别。

对比LB-RSW与单独LBW焊缝横截面，两种方法得到的焊缝中除有少量气孔外没有其他缺陷，其中LB-RSW焊缝中的气孔略少于LBW焊缝中的气孔。