對(duì)焊是指把兩工件端部相對(duì)放置,利用焊接電流加熱,然后加壓完成焊接的電阻焊方法,包括電阻對(duì)焊及閃光對(duì)焊兩種。
一、電阻對(duì)焊
將焊件裝配成對(duì)接接頭,使其端面緊密接觸,利用電阻加熱至塑性狀態(tài),然后迅速施加頂鍛力完成焊接的方法稱為電阻對(duì)焊。電阻對(duì)焊時(shí),獲得優(yōu)質(zhì)接頭的關(guān)鍵在于保證焊件端面加熱均勻和徹底擠出接口內(nèi)的氧化物。前者由端面焊前準(zhǔn)備來保證,如機(jī)械清理、化學(xué)清洗或機(jī)械加工;后者由加熱時(shí)防止氧化及增加塑性變形量保證。通常端面的焊接溫度應(yīng)達(dá)到0.8~0.9Tm(被焊金屬熔點(diǎn)),對(duì)口及其鄰近區(qū)域必須產(chǎn)生足夠的塑性變形。
電阻對(duì)焊主要用于對(duì)接截面較小(一般<250m㎡)、形狀緊湊(例如棒料、厚壁管等)、氧化物易于擠出(例如碳鋼、紫銅、鋁等)的工件對(duì)焊。電阻對(duì)焊的優(yōu)點(diǎn)是接頭外形光滑無毛刺,工件焊后縮短量較小。其缺點(diǎn)是對(duì)焊件的準(zhǔn)備工作要求較高,接頭機(jī)械性能較低,尤其是沖擊韌性差,目前僅局限于焊接延伸率較好的小截面金屬型材。
二、閃光對(duì)焊
閃光對(duì)焊是指焊件裝配成對(duì)接接頭,接通電源,并使其端面逐漸移近達(dá)到局部接觸,利用電阻熱加熱這些接觸點(diǎn)(產(chǎn)生閃光),使端面金屬熔化,直到端部在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度時(shí),迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。閃光對(duì)焊包括連續(xù)閃光對(duì)焊和預(yù)熱閃光對(duì)焊兩種。
1. 閃光對(duì)焊工藝過程
連續(xù)閃光對(duì)焊焊接循環(huán)由閃光、頂鍛、保持、休止等程序組成。由閃光與隨后頂鍛兩階段形成接頭,而保持、休止等程序則是對(duì)焊操作中所必需的。預(yù)熱閃光對(duì)焊則還有預(yù)熱階段。
①. 閃光過程
接通焊接電源并使兩焊件端面輕微接觸,對(duì)口間將形成許多具有很大電阻的小觸點(diǎn),在大電流密度的加熱下,瞬間熔化而形成連接對(duì)口兩端面的液體過梁。在強(qiáng)大電流繼續(xù)加熱時(shí),過梁被迅速加熱到沸點(diǎn)而蒸發(fā),形成過梁爆炸。由于受到焊接回路的電磁斥力的作用,爆炸過梁的微粒從縫隙中以很高的初速度(約50m/s)向著焊接變壓器的相反方向拋射出來,形成火花急流-閃光。閃光過程的穩(wěn)定進(jìn)行,對(duì)接頭質(zhì)量有很大影響。一方面閃光過程也是加熱焊件的過程;另一方面在閃光過程中,燒掉焊件端面上的臟物和不平,因而降低了對(duì)焊前端面準(zhǔn)備的要求,金屬蒸氣及拋射出來的金屬微粒的強(qiáng)烈氧化和過梁爆炸,所造成的高壓氣體阻隔了空氣的進(jìn)入,使焊縫中的含氧量降低,閃光后期在端面上所形成的液體金屬層,為鍛壓時(shí)排除氧化物和過熱金屬提供了有利條件。
②. 頂鍛過程
閃光對(duì)焊后期,工件快速靠攏,把液體金屬及氧化物在凝固前擠出焊口。并在頂鍛力作用下,局部產(chǎn)生較大的塑性變形,使結(jié)合面上形成共同晶粒,從而獲得牢固接頭。頂鍛過程的關(guān)鍵在于快速合攏。能否使工件從閃光時(shí)的進(jìn)給速度(3~10mm/s)在幾十毫秒內(nèi)提高到頂鍛速度(30~300mm/s),是衡量閃光焊機(jī)優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
頂鍛過程由有電頂緞和無電頂鍛兩階段組成。有電頂鍛是使端面液態(tài)金屬不至于過早冷卻,這樣有利于排除接縫中雜質(zhì)及液態(tài)金屬,以減少接頭氧化,隨后的無電頂鍛為的是使焊件產(chǎn)生足夠的塑性變形。
③. 預(yù)熱過程
預(yù)熱閃光焊時(shí),為了易于激發(fā)閃光過程,減少燒化量和比功率,調(diào)節(jié)工件的軸向溫度分布,往往采用預(yù)熱。預(yù)熱方式有兩種:一是當(dāng)焊接電源合上時(shí),把兩焊件交替地接觸和分開,每次接觸都激起短暫的閃光,稱為閃光預(yù)熱法;二是將兩焊件交替地壓紫與分開,每次壓緊時(shí)通電,利用電阻預(yù)熱,稱為電阻預(yù)熱法。
預(yù)熱閃光焊與連續(xù)閃光焊比較,有下列特點(diǎn):
①. 可用功率較小的焊機(jī)焊接大斷面焊件。
②. 加熱區(qū)域較寬,頂鍛時(shí)易產(chǎn)生朔性產(chǎn)形能路低焊后的冷卻速度,適宜焊接易淬硬的材料。
③. 縮短閃光加熱時(shí)間,減小閃光量,不僅可節(jié)約金屬,對(duì)管材尚能減小內(nèi)毛刺。
④. 其缺點(diǎn)是焊接周期加長(zhǎng),過程控制復(fù)雜,過熱區(qū)寬和接頭質(zhì)量穩(wěn)定性較差。
2. 應(yīng)用范圍
閃光對(duì)焊主要用于中、大截面的各種實(shí)心棒料(圓形或方形)和展開形件(管料或帶料)的對(duì)接。例如,連續(xù)閃光對(duì)焊可焊接斷面1000m㎡左右的閉合工件的拼口(車圈、鋁窗等),預(yù)熱閃光對(duì)焊可焊接5000~10000m㎡大型截面鋼材工件(鋼軌的接長(zhǎng)),新發(fā)展的脈沖閃光對(duì)焊可焊接截面100000m㎡的輸氣管道。不但可對(duì)接同種材料,還可對(duì)接異種材料,例如,銅和鋁、銅和鋼、碳鋼和鎳合金、碳鋼和不銹鋼等。