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培　訓　材　料

 目       錄

 第一章 閃光焊的基本原理

§ 1-1 閃光焊的定義                                

§ 1-2 閃光焊的分類及應用                         

§ 1-3 閃光焊的工藝參數                             

第二章 圓環(huán)鏈閃光焊接的特點

§ 2-1 圓環(huán)鏈閃光焊的電參數特點                    

§ 2-2 圓環(huán)鏈閃光焊的力學特點                       

§ 2-3 圓環(huán)鏈的強規(guī)范焊接                          

§ 2-4 圓環(huán)鏈焊接時的熱除刺裝置

第三章 圓環(huán)鏈焊接過程中的質量控制

圓環(huán)鏈焊接工序中產生各種質量缺陷的原因及預防        

UNT-160鏈條對焊機線路故障的排除　　　　　　 

第一章  閃光焊的基本原理

 第1節(jié)  閃光焊的定義

    閃光焊是電流通過兩個對接工件的接觸表面時，其細小的接觸點的電阻極其接觸表面的電弧產生熱量，將對接表面加熱，在適當時間后，對接頭施加壓力，使兩個對接表面的整個區(qū)域同時牢固結合起來的電阻焊方法。

    將被焊的兩工件夾在與焊接變壓器次級連接的夾鉗（電級）中后，當一件工件緩慢地向另一工件移動時，由于工件端面總是“凹凸”不平，兩工件端面總是由一點或幾點開始接觸。當加上時，電流通過這些接觸點就產生電阻熱。由于電流大，這些接觸點的金屬很快被加熱熔化，形成“過梁”，“過梁”在大電流密度作用下，迅速被加熱而爆炸、噴濺，并形成許多小電弧。這個過程稱為“閃光”過程。隨著其中一個工件以適當速度推進，新過梁不斷產生，閃光繼續(xù)發(fā)生，直到兩接口表面完全被一薄層熔化的金屬覆蓋，而且兩個工件從電級伸出的部分都有一小段達到塑性很好的溫度，此時施加頂鍛壓力，將接合面的熔化金屬全部擠出，將二工件牢固地鍛壓在一起。

 第 2 節(jié)閃光焊的分類及應用

閃光焊可分為連續(xù)閃光焊和預熱閃光焊。

連續(xù)閃光焊：施加電壓后，一個工件不停頓的向前緩慢推進， 保持閃光過程持續(xù)不斷直至頂鍛。 這是最常用的又比較簡單的方法。低碳鋼工件、或截面積不很大的工件的對焊，往往采用這種焊接方法。

預熱閃光焊：施加電壓后，兩個工件一次或多次迅速接觸，又迅速分開，形成斷續(xù)閃光（閃光預熱），然后轉入穩(wěn)定的連續(xù)閃光過程，直至頂鍛。除采用多次往復運動形成斷續(xù)閃光預熱外，還可采用電阻預熱方法。即兩工件在一定壓力下接觸，然后施加電壓，電流通過兩工件的接觸面，由接觸電阻產生的熱量而預熱。

預熱一般有以下幾方面的作用：

1、可以提高工件端面的溫度，使“閃光”過程容易產生并保持次過程的穩(wěn)定。對于大截面的工件閃光對焊，采用預熱方法往往是必要的。

2、預熱可產生溫度梯度較平緩的溫度場，以擴大工件上的頂鍛溫度區(qū)。對于強度高，特別是高溫強度較高的某些合金鋼工件的閃光對焊，往往需要采用預熱閃光焊。

3、預熱方法相當于擴大焊機的容量，使不預熱時不可能焊接的較大截面的工件，也可以焊接。因此采用預熱方法使小功率的對焊機焊接較大截面的工件成為可能。               

4、由于預熱產生溫度梯度較平緩的溫度場，因此其燒化流量就可比不預熱時要小一些。這樣不僅節(jié)約了金屬材料，而且對于某些不可能采用大燒化留量的工件（如圓環(huán)鏈）的焊接，往往必須采用預熱閃光焊的方法。在小功率的手動對焊機上，預熱過程一般用手工操作完成。對于某些專用焊機預熱過程往往用機械方法和電子反饋的方法自動完成。

第3節(jié)  閃光焊的工藝參數

優(yōu)質的閃光焊接頭是由合理的焊接工藝參數保證。合理焊接工藝參數不僅可以保證低碳鋼工件獲得高質量的接頭，而且使某些可焊接性較差的金屬工件也能獲得滿意的接頭質量。

 1、焊接電壓和電流。

 適當的焊接電流是激發(fā)閃光和保持閃光過程穩(wěn)定的必要條件，通常用電流密度（通過單位對接面的電流）表示焊接規(guī)范的強弱。閃光焊焊接電流密度通常為 10-25 安培/毫米² 。

電流密度過小，加熱速度低，不能迅速激發(fā)閃光或者閃光過程很不穩(wěn)定。電流密度過大，閃光過程會過于激烈，會使焊接端面留下過深的火坑，頂鍛時，往往難以將其封閉而產生缺陷。電流密度過大，閃光過程過于激烈，也會使焊接區(qū)溫度場過徒，頂鍛時，不易產生塑性變形而時接頭質量降低。在大批量生產低碳鋼、低合金鋼工件接頭時，電流密度通常選取上限值。

對焊機確定后，接頭電流是由電壓來確定的。改變焊接變壓器一次線圈抽頭接通的檔次，即可調節(jié)焊接電壓和焊接電流（有的焊機焊接電壓是無級調節(jié)的）。

2、燒化速度、送進速度。

閃光焊的燒化速度由焊接電流密度、預熱程度及工件的化學成分等因素確定。閃光焊接時熱量在兩工件的接觸面產生，工件的溫度隨著閃光時間的增加而上升，燒化速度隨著工件溫度的上升而增加。為了保持閃光過程的連續(xù)和穩(wěn)定，工件的送進速度必須和燒化速度相適應。送進速度大于燒化速度時，會使工件兩接觸面“短路”。由于燒化速度是隨著工件溫度上升而增加的，因此工件送進時應是加速運動，其運動曲線應接近拋物線。

3、燒化留量。

燒化留量是工件閃光噴射時所損失的長度。工件閃光對焊時必須考慮這種燒化損失，以保證焊后的工件長度符合設計要求。確定燒化留量大小的根據是：此留量必須足以保證燒化（閃光）過程結束時，能在兩焊件的全部端面上產生均勻的加熱，其加熱程度應當是頂鍛時容易產生塑性變形，而獲得優(yōu)質的接頭。焊件的界面積愈大，其接觸斷面上溫度均勻化速度就愈慢，因而閃光（燒化）時間就愈長，燒化留量也就愈大。采用預熱方法時，其接觸面溫度較高，并向整個接觸面均勻擴散，閃光過程中，斷面溫度均勻化的時間就可縮短，因此燒化留量可以小一些。對于截面為圓形的鋼件，采用連續(xù)閃光焊時，其燒化留量（兩工件燒損量之和）一般為（0.6—0.7）d ，采用預熱閃光焊，其燒化留量為（0.4—0.5）d,( d為工件的直徑)。

4、頂鍛留量。

頂鍛留量是指頂鍛過程中，工件的縮短

（ 1 ）必須使熔化金屬和金屬氧化物全部被排擠到工件表面。

（ 2 ）必須使兩接觸面在整個截面上達到金屬與金屬的緊密接觸。

 即兩工件的接觸部要產生充分的塑性變形。頂鍛量過小，是接頭內產生縮孔、鑄造組織、灰斑、氧化夾雜物、未焊透等缺陷的主要原因。頂鍛量過大，會擠壓出過多的塑性金屬，增加清除接頭毛刺的困難。為了保證頂鍛開始時，對接面的高溫金屬（液態(tài)）不被氧化，以及為了補充閃光過程中加熱不足，在頂鍛開始前不能切段電源，而是在頂鍛過程中切斷電源。切斷電源前的頂鍛過程叫帶電頂鍛，其后的過程叫無電頂鍛。因此，頂鍛留量實際上是有電頂鍛量與無電頂鍛量之和。一般情況下，有電頂鍛量占總頂鍛留量的30%—40% 。

5、頂鍛速度。

閃光對焊時，一般希望頂鍛速度盡可能大一些，以便將熔化的金屬在凝固前充分排擠出去，并在金屬有良好塑性時豁口的最佳頂鍛。高的頂鍛速度，會大大減少接口內高溫金屬被氧化的危險，從而獲得優(yōu)質的焊接接頭。通常頂鍛速度不得低于20毫米/秒。液力傳動的焊機，一般都具有大的頂鍛速度，其頂鍛速度可以達到60毫米/秒。

6、伸出長度。

伸出長度是指工件從夾具鉗口（導體）中突出來的長度。工件裝卡完成后，兩導體之間的距離為總伸出長度，其值為兩工件伸出長度之和。兩工件的截面積和材料牌號相同時，其伸出差事能夠度為總伸出長度的一半。在焊接不同材質的工件時，由于它們的導電率、導

熱率不同，或溶點不同，它們在閃光時，熔化的快慢就不一樣。此時裝卡工件時，熔化快的工件伸出長度就應大于另一工件。在焊接圓形斷面金屬工件時，總伸出長度一般為（1 — 1.4） d （d為工件段面直徑）。

此外，卡緊力、頂鍛力，也是閃光對焊時需要考慮的工藝參數，此處不作細述。

第二章  圓環(huán)鏈閃光焊的特點

在閃光焊應用于圓環(huán)鏈生產的初期，人們曾擔心單接口鏈環(huán)對焊時，由于環(huán)背分路很短，分路電流會很大，通過接口的電流相應大大減少。人們認為很短的環(huán)背分路使兩個電極之間形成近乎于“短路”狀態(tài)，從而不會激發(fā)并保持穩(wěn)定的閃光過程。因此在生產較大規(guī)格的環(huán)鏈時，采用兩個半環(huán)對接的閃光焊方法。（雙接口閃光焊）、（對于小規(guī)格的環(huán)鏈則采用單接口電阻對焊）。

這種雙接口閃光焊的方法在焊接較大規(guī)格（如棒料直徑大于Ф 18 的鏈環(huán)）時其接頭質量，雖然優(yōu)于單接口電阻焊的接頭質量，但其生產效率很低，接頭質量仍不理想。因為焊接中裝卡環(huán)時，必須把已焊好的鏈環(huán)套進一個半環(huán)之內，且要清除兩個接口的毛刺，這都會使效率顯著降低。由于制作中半環(huán)很難作到完全對稱，兩接口表面狀態(tài)很難一致，以及裝卡時的誤差，因此兩接口的加熱程度是很難相同的，因此其接頭質量很不容易穩(wěn)定。隨著閃光焊工藝的進步，以及先進的焊接設備的產生，現在用單接口閃光焊的方法焊接各種規(guī)格的圓環(huán)鏈（如棒料直徑為 150 毫米以內的鏈環(huán)）均可獲得滿意的接頭質量和高的生產效率。因此下面只討論鏈環(huán)單接口閃光焊的特點。

第 1 節(jié)  鏈環(huán)閃光焊的電參數特點

 鏈環(huán)閃光焊時，電流通過接口和環(huán)背兩個分路，通過接口的電流稱為閃光焊接電流（I_焊）；通過環(huán)背的電流稱為環(huán)背分流（I_分）。因此，通過電極饋送給環(huán)鏈的總電流為焊接電流和環(huán)背分流之和。

環(huán)背分流的近似值可以由下列公式確定：

∵ U₂ = I_分·R_分

 ∴I_分= U2 R分

而R_分=Ρ L分 S分

∴I_分=U2 P S分 L分  ……………………（I）

其中：u ₂ ——焊接時，兩電極間的電壓（伏）

I_分——環(huán)背分路電流（安）

R _分——環(huán)背分路電阻（歐）

S _分——鏈環(huán)棒料端面積（毫米² ）

L _分——環(huán)背分路的長度（毫米）

e  ——鏈環(huán)材料的電阻系數（微歐）

由公式（I）可知，環(huán)背分流的大小與焊接電壓（u ₂ ）、鏈環(huán)棒料面積(S分)成正比;與環(huán)背分路長度(L分)及棒材電阻系數(e)成反比例。鏈環(huán)焊接時,總是希望盡量減少環(huán)背分流，從公式(Ⅰ)可知，減少背環(huán)分流的最有效方法就是盡可能加大背環(huán)分路(L分)的長度。由于背環(huán)分流的存在，鏈環(huán)的閃光焊與直線形工件的閃光焊，有著完全不同的特性。

1.由于環(huán)背分流消耗了焊接變壓器所饋送的一部分功率,因此焊接鏈環(huán)時所需的電功率比焊接相同斷面積的直線形工件時要大得多(通常情況大一倍左右)。在選擇對焊機時是必須首先考慮的。焊接鏈環(huán)時的功率比(單位工件面積所用電功率)通常為0.2-0.4KVA/mm 。在焊接大規(guī)格鏈環(huán)時，由于通常采用熱編鏈，并且在鏈環(huán)報持相當高的溫度時焊接，此時功率比選擇范圍可為0.12-0.2KVA/mm。

2.環(huán)背分流產生的磁場使噴濺的火花具有明顯的方向性，從而影響接口加熱的均勻性。閃光焊時,微小觸點熔化所形成的“過梁”，實際上是帶電的導體。它主要手受到兩個磁場的作用:焊機二次回路磁場的排斥(F斥)和環(huán)背分流磁場的吸引力(F引)。由于多數對焊機的二次回路是在被焊鏈環(huán)的下方，此時兩個磁場的合力方向如下圖。

鏈環(huán)閃光焊時，F合的作用，噴濺的火花主要按F合的方向噴射。因此與F合反方向的對接面往往加熱不足，與F合方向一致的對接面又往往加熱過度， 留下較深的火口。加熱不足和火口過深是產生接頭質量缺陷的主要原因之一。這就是鏈環(huán)閃光焊時，往往需要預熱，并選用較大頂鍛留量的主要原因。

3、由于環(huán)背分路電流的大小與環(huán)背分路長度成反比，因此為了減少環(huán)背分流，應盡可能使環(huán)背分路長一些。著就是焊接鏈環(huán)時，其伸出長度不能過大、導體不能太寬的主要原因。

由于導體較窄，而饋送的電流又大（焊接電流與環(huán)背分流之和），導體與鏈環(huán)接觸處的電流密度很大，因此鏈環(huán)與導體接觸處容易產生過燒，甚至燒化（“燒傷”）現象。為了克服過燒和“燒化”現象，必須清除待焊鏈環(huán)表面鐵銹和臟物，并隨時清除導體表面的焊渣等贓物，以減少其接觸電阻。為了減小此處的電流密度，導體與鏈環(huán)接觸部作出作成與鏈環(huán)線材半徑相同的圓弧型是非常必要的。采用雙面導電（上、下兩導體同時贈送電流，導體與卡具作用分開）可以獲得滿意的效果。

連續(xù)生產時，導體的溫度會迅速升高，因此，導體不僅要有良好的導電、導熱性能，還必須有較高的軟化點。為保持導體溫度不至過高，往往對導體通水強制冷卻。較小的伸出長度往往限制燒化留量，為使接口獲得均勻的加熱，往往采用預熱閃光焊的方法。

4、在對焊直線形工件時，如果出現閃光過程不夠激烈，不夠穩(wěn)定時，通常用調高二次空載電壓（增大焊接電流）達到目的。但焊接鏈環(huán)時，出現上述同樣情況，當環(huán)背溫度較低時，可適當調高二次空載電壓來達到目的。當環(huán)背溫度已經很高(如低碳鋼鏈環(huán)的環(huán)背溫度已接近900℃)，再調高二次空載電壓就不允許了。雖然可使焊接電流增大，但同時也加大了環(huán)背分流，使環(huán)背溫度過高,環(huán)背表面嚴重氧化,甚至使鏈環(huán)“燒裂”、燒化。這時只能通過調整預熱溫度、伸出長度等參數，以及修整導體、修整焊機來解決。

5.環(huán)背分流大小與工件材料的電阻系數成反比，而鋼材的電阻系數是隨溫度而變化的(下圖)。

隨著閃光過程的進行環(huán)背溫度逐漸升高，其電阻系數就逐漸增大，因而環(huán)背分流就逐漸減小。若饋送的電流不變，則閃光焊接電流就會隨著閃光過程的進行而逐漸增大，因而燒化速度也會逐漸增大。在設計工件的送進速度時，這個因素是必須考慮的。在鏈環(huán)的閃光焊過程中， 頂鍛前的送進速度比初始的送進速度要高3-5倍。

6.環(huán)背分流的存在對工件溫度場的影響(略)

應當指出，在焊接過程中，由于多種因素的影響， 焊接電壓(U2)并非固定不變。閃光過程穩(wěn)定而較激烈時(此時，溫度較高的過梁因爆炸、噴濺而消失的同時，新的過梁已經形成），焊接分路實際上是處于暫時短路狀態(tài)如果高溫的過梁爆炸消失時，新的過梁沒有產生，則焊接分路處于暫時短路狀態(tài)，此時u ₂就會升高，環(huán)背分流就會加大。

第2節(jié)    圓環(huán)鏈閃光焊時的力學特點

由于圓環(huán)鏈有環(huán)背支路的存在，在其閃光對接焊時有如下力學上的特點：

1、卡緊力，頂鍛力比焊接直線形工件時大。

鏈環(huán)閃光對焊時，送進和頂鍛過程中都要克服環(huán)背剛性所產生的抗力（阻力）。為使送進和頂鍛過程中，卡具和鏈環(huán)不產生相對滑動，則必須施加更大的卡緊力。對于單面導電的焊機（電極既起導體作用，又起夾具作用），加大卡緊力，又會嚴重降低電極的使用壽命。為適當減小卡緊力，而又不發(fā)生卡具和鏈環(huán)的相對滑動，可以在上卡具的夾持面上加工出花紋，一增加摩擦力，但這種方法會在鏈環(huán)上留下密集的小坑，影響鏈環(huán)外觀質量。 

2、保持頂鍛壓力的時間要適當延長。                                      

鏈環(huán)焊接時，當閃光過程完成時，其環(huán)背溫度雖然可能達到 700-900 ℃的高溫，但它仍具有一定的強度。（見表一）

                表一：高溫時鋼材的強度（Kg/mm²）

調質狀態(tài)

如果在接頭溫度很高時（通常頂鍛剛完成時，接合面處的溫度為1200—1300℃，此時金屬強度很低）接除去頂鍛壓力，由于環(huán)背的“反彈”作用，接合面就容易產生組織疏松，甚至裂紋。保持適當時間的頂鍛壓力，使接頭的高溫金屬在壓力下適當冷卻而形成牢固的接頭。

為了減小卡緊力、頂鍛力和頂鍛保壓時間，就要盡可能降低環(huán)背的抗力。溫度高時，環(huán)背的抗力就會相對降低。因此在焊接大規(guī)格的鏈環(huán)時，在閃光過程開始前就將環(huán)背加熱到400—500℃的溫度然后轉入閃光焊接過程。有熱編鏈的連續(xù)作業(yè)中，熱編鏈的余熱使環(huán)背抗力大大降低，從而焊機的卡緊力 、頂鍛就可相應減小。

第3節(jié) 圓環(huán)鏈的強規(guī)范焊接

閃光過程的穩(wěn)定性和適當激烈程度是保證獲得優(yōu)焊接接頭的首要條件。在用凸輪控制的半自動焊機鏈環(huán)時，為了彌補其閃光過程穩(wěn)定性不足，而采用乙炔（C₂H₂）氣體保護焊接區(qū)的方法，可以明顯改善接頭的質量，但這種方法嚴重惡化了勞動條件并且它不能改善閃光過程的穩(wěn)定性。乙炔氣體能保護閃光過程不夠激烈或瞬時中斷時（V_燒 > V_送 ），焊口不被氧化，但如果焊口短路（V_燒< V_送 ），它就無能為力。此時就會產生所謂“大燒傷”、“小燒傷”廢品。

1、“強規(guī)范焊接”的定義與作用。

所謂“強規(guī)范焊接”，主要是指采用大的焊接電流密度以及較快的送進速度。焊接電流密度的提高，使燒化閃光過程能迅速和穩(wěn)定的進行，由于燒化過程迅速，以及與此相識應的較快的送進速度，可以避免焊接接口被氧化的可能性，無需用C₂H₂氣體保護。

2、獲得大電流密度的方法。

提高焊接電壓，從而提高變壓器的二次電流，可使焊接電流密度提高，但與此同時，環(huán)背分流也提高了，往往使環(huán)背溫度過高，而嚴重氧化，甚至燒裂、燒化。因此用不適當地提高二次電流來提高焊接電流密度的方法是不可取的。不提高二次電流(甚至降低二次電流)而用減小焊接接口處斷面積的方法來提高焊接電流密度是一種理想的方法。

將棒料兩端用切削加工方法倒角，或用沖床燜壓坡口，都可以達到減小接口斷面積的目的。

大規(guī)格鏈環(huán)的棒料(直徑≥30mm)兩端用切削方法倒角(圖a)，d≈1/2D。

中、小規(guī)格的鏈環(huán)的棒料(直徑＜30mm＝兩端用專用模具在沖床上燜壓成坡口(圖b)，b≈1/3D。

 由上面圖示可知，端頭倒角和壓坡口的棒料，其端頭面積分別只有原棒料截面積的1/2、1/3左右，因此在燒化閃光初期，若通過焊口的總電流不變，則其焊接電流密度要分別提高近2倍和1倍。

強規(guī)范焊接有接頭質量高焊接廢品率低，勞動生產率高，節(jié)約電能等優(yōu)點。

第三章 圓環(huán)鏈焊接過程的質量控制

本章只討論具有凸輪送進機構的半自動對焊機在焊接鏈環(huán)的過程中所產生的質量缺陷及預防措施。

鏈環(huán)的閃光焊過程一般由四個過程,即:1.預熱過程，2.連續(xù)閃光過程，3.頂鍛過程，4.保持壓力過程。根據鏈環(huán)的尺寸和材質，合理地設計好上述四個過程的參數，是保證焊接接頭質量的前提條件。

                表二、鏈環(huán)閃光焊接過程中常見質量缺陷及預防措施        

２．pc線路故障的排除

pc故障很小，根據系統(tǒng)資料表明：95％的故障來源于plc外部，僅5％由pc本身所引起，而這5％中的95％又是來源于pc的輸入／輸出單元。所以，查找故障原因主要是對pc外部電路和pc的輸入／輸出單元故障來講。具體方法及步驟參照說明書與電氣圖見下圖：

pc故障查找程序圖

  資料來源：（張家口北方焊接網）

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