閃光對焊的焊接循環(huán)、工藝參數(shù)和工件準(zhǔn)備

閃光對焊的焊接循環(huán)、工藝參數(shù)和工件準(zhǔn)備

1、焊接循環(huán)

閃光對焊的焊接循環(huán)，復(fù)位時(shí)間是指動夾鉗由松開工件至回到原位的時(shí)間。預(yù)熱方法有兩種：電阻預(yù)熱和閃光預(yù)熱，采用的是電阻預(yù)熱。

2、工藝參數(shù)

閃光對焊的主要參數(shù)有：伸出長度、閃光電流、閃光流量、閃光速度、頂鍛流量、頂鍛速度、頂鍛壓力、頂鍛電流、夾鉗夾持力等。連續(xù)閃光對焊各流量和伸出長度的示意圖。下面介紹各工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響及選用原則：

（1）伸長長度l0和電阻對焊一樣，l0影響沿工件軸向的溫度分布和接頭的塑性變形。此外，隨著l0的增大，使焊接回路的阻抗增大，需用功率也要增大。一般情況下，棒材和厚臂管材l0=（0.7-1.0）d，d為圓棒料的直徑或方棒料的邊長。

對于薄板（δ=1-4mm）為了頂鍛時(shí)不失穩(wěn)，一般取l0=（4-5）δ。

不同金屬對焊時(shí)，為了使兩工件上的溫度分布一致，通常是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性差的金屬l0應(yīng)較小。表1是不同金屬閃光對焊時(shí)的l0參考值。

（2）閃光電流If和頂鍛電流IuIf取決于工件的斷面積和閃光所需要的電流密度jf。jf的大小又與被焊金屬的物理性能、閃光速度、工件斷面的面積和形狀，以及端面的加熱狀態(tài)有關(guān)。在閃光過程中，隨著vf的逐漸提高和接觸電阻Rc的逐漸減小，jf將增大。頂鍛時(shí)，Rc迅速消失，電流將急劇增大到頂鍛電流Iu。當(dāng)焊接大截面鋼件時(shí)，為增加工件的加熱深度，應(yīng)采用較小的閃光速度，所用的平均jf一般不超過5A/mm2。表2為斷面積200-1000mm2工件閃光對焊時(shí)jf和ju的參考值。

電流的大小取決于焊接變壓器的空載電壓U20。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中一般是給定次級空載電壓。選定U20時(shí)，除應(yīng)考慮焊機(jī)回路的阻抗，阻抗大時(shí)，U20應(yīng)相應(yīng)提高。焊接大斷面工件時(shí)，有時(shí)采用分級調(diào)節(jié)次級電壓的方法，開始時(shí)，用較高的U20來激發(fā)閃光，然后降低到適應(yīng)值。

（3）閃光流量δf選擇閃光流量，應(yīng)滿足在閃光結(jié)束時(shí)整個(gè)工件端面有一熔化金屬層，同時(shí)在深度上達(dá)到塑性變形溫度。如果δf過小，則不能滿足上述要求，會影響焊接質(zhì)量。δf過大，又會浪費(fèi)金屬材料、降低生產(chǎn)率。在選擇δf時(shí)還應(yīng)考慮是否有預(yù)熱，因預(yù)熱閃光對焊的δf可比連續(xù)閃光對焊小30-50%。

（4）閃光速度vf足夠大的閃光速度才能保證閃光的強(qiáng)烈和穩(wěn)定。但vf過大會使加熱區(qū)過窄，增加塑性變形的困難，同時(shí)，由于需要的焊接電流增加，會增大過梁爆破后的火口深度，因此將會降低接頭質(zhì)量。選擇vf時(shí)還應(yīng)考慮下列因素：

1）被焊材料的成分和性能。含有易氧化元素多的或?qū)щ妼?dǎo)熱性好的材料，vf應(yīng)較大。例如焊奧氏體不銹鋼和鋁合金時(shí)要比焊低碳鋼時(shí)大；

2）是否有預(yù)熱。有預(yù)熱時(shí)容易激發(fā)閃光，因而可提高vf。

3）頂鍛前應(yīng)有強(qiáng)烈閃光。vf應(yīng)較大，以保證在端面上獲得均勻的金屬層。

（5）頂鍛流量δuδu影響液體金屬的排除和塑性變形的大小。δu過小時(shí)，液態(tài)金屬殘留在接口中，易形成疏松、縮孔、裂紋等缺陷；δu過大時(shí)，也會因晶紋彎曲嚴(yán)重，降低接頭的沖擊韌度。δu根據(jù)工件斷面積選取，隨著斷面積的增大而增大。

頂鍛時(shí)，為防止接口氧化，在端面接口閉合前不立刻切斷電流，因此頂鍛流量應(yīng)包括兩部分----有電流頂鍛留量和無電流頂鍛留量，前者為后者的0.5-1倍。

（6）頂鍛速度vu為避免接口區(qū)因金屬冷卻而造成液態(tài)金屬排除及塑性金屬變形的困難，以及防止端面金屬氧化，頂鍛速度越快越好。小的頂鍛速度取決于金屬的性能。焊接奧氏體鋼的小頂鍛速度均為焊接珠光體鋼的兩倍。導(dǎo)熱性好的金屬（如鋁合金）焊接時(shí)需要很高的頂鍛速度（150-200mm/s）。對于同一種金屬，接口區(qū)溫度梯度大的，由于接頭的冷卻速度快，也需要提高頂鍛速度。

（7）頂鍛壓力FuFu通常以單位面積的壓力，即頂鍛壓強(qiáng)來表示。頂鍛壓強(qiáng)的大小應(yīng)保證能擠出接口內(nèi)的液態(tài)金屬，并在接頭處產(chǎn)生的塑性變形。頂鍛壓強(qiáng)過小，則變形不足，接頭強(qiáng)度下降；頂鍛壓強(qiáng)過大，則變形量過大，晶紋彎曲嚴(yán)重，又會降低接頭沖擊韌度。

頂鍛壓強(qiáng)的大小取決于金屬性能、溫度分布特點(diǎn)、頂鍛留量和速度、工件斷面形狀等因素。高溫強(qiáng)度大的金屬要求大的頂鍛壓強(qiáng)。增大溫度梯度就要提高頂鍛壓強(qiáng)。由于高的閃光速度會導(dǎo)致溫度梯度增大，因此焊接導(dǎo)熱性好的金屬（銅、鋁合金）時(shí)，需要大的頂鍛壓強(qiáng)（150-400Mpa）。

（8）預(yù)熱閃光對焊參數(shù)除上述工藝參數(shù)外，還應(yīng)考慮預(yù)熱溫度和預(yù)熱時(shí)間。

預(yù)熱溫度根據(jù)工件斷面和材料性能選擇，焊接低碳鋼時(shí)，一般不超過700-900度。隨著工件斷面積增大，預(yù)熱溫度應(yīng)相應(yīng)提高。

預(yù)熱時(shí)間與焊機(jī)功率、工件斷面大小及金屬的性能有關(guān)，可在較大范圍內(nèi)變化。預(yù)熱時(shí)間取決于所需預(yù)熱溫度。

預(yù)熱過程中，預(yù)熱造成的縮短量很小，不作為工藝參數(shù)來規(guī)定。

（9）夾鉗的夾持力Fc必須保證工件在頂鍛時(shí)不打滑F(xiàn)c與頂鍛壓力Fu和工件與夾鉗間的摩擦系數(shù)f有關(guān)，他們的關(guān)系是：Fc≥Fu/2f。通常F0=（1.5-4.0）Fu，斷面緊湊的低碳鋼取下限，冷軋不銹鋼板取上限。當(dāng)夾具上帶有頂撐裝置時(shí)，加緊力可以大大降低，此時(shí)Fc=0.5Fu就足夠了。

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