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 第一章 闪光焊的基本原理

§ 1-1 闪光焊的定义                                

§ 1-2 闪光焊的分类及应用                         

§ 1-3 闪光焊的工艺参数                             

第二章 圆环链闪光焊接的特点

§ 2-1 圆环链闪光焊的电参数特点                    

§ 2-2 圆环链闪光焊的力学特点                       

§ 2-3 圆环链的强规范焊接                          

§ 2-4 圆环链焊接时的热除刺装置

第三章 圆环链焊接过程中的质量控制

圆环链焊接工序中产生各种质量缺陷的原因及预防        

UNT-160链条对焊机线路故障的排除　　　　　　 

第一章  闪光焊的基本原理

 第1节  闪光焊的定义

    闪光焊是电流通过两个对接工件的接触表面时，其细小的接触点的电阻极其接触表面的电弧产生热量，将对接表面加热，在适当时间后，对接头施加压力，使两个对接表面的整个区域同时牢固结合起来的电阻焊方法。

    将被焊的两工件夹在与焊接变压器次级连接的夹钳（电级）中后，当一件工件缓慢地向另一工件移动时，由于工件端面总是“凹凸”不平，两工件端面总是由一点或几点开始接触。当加上时，电流通过这些接触点就产生电阻热。由于电流大，这些接触点的金属很快被加热熔化，形成“过梁”，“过梁”在大电流密度作用下，迅速被加热而爆炸、喷溅，并形成许多小电弧。这个过程称为“闪光”过程。随着其中一个工件以适当速度推进，新过梁不断产生，闪光继续发生，直到两接口表面完全被一薄层熔化的金属覆盖，而且两个工件从电级伸出的部分都有一小段达到塑性很好的温度，此时施加顶锻压力，将接合面的熔化金属全部挤出，将二工件牢固地锻压在一起。

 第 2 节闪光焊的分类及应用

闪光焊可分为连续闪光焊和预热闪光焊。

连续闪光焊：施加电压后，一个工件不停顿的向前缓慢推进， 保持闪光过程持续不断直至顶锻。 这是最常用的又比较简单的方法。低碳钢工件、或截面积不很大的工件的对焊，往往采用这种焊接方法。

预热闪光焊：施加电压后，两个工件一次或多次迅速接触，又迅速分开，形成断续闪光（闪光预热），然后转入稳定的连续闪光过程，直至顶锻。除采用多次往复运动形成断续闪光预热外，还可采用电阻预热方法。即两工件在一定压力下接触，然后施加电压，电流通过两工件的接触面，由接触电阻产生的热量而预热。

预热一般有以下几方面的作用：

1、可以提高工件端面的温度，使“闪光”过程容易产生并保持次过程的稳定。对于大截面的工件闪光对焊，采用预热方法往往是必要的。

2、预热可产生温度梯度较平缓的温度场，以扩大工件上的顶锻温度区。对于强度高，特别是高温强度较高的某些合金钢工件的闪光对焊，往往需要采用预热闪光焊。

3、预热方法相当于扩大焊机的容量，使不预热时不可能焊接的较大截面的工件，也可以焊接。因此采用预热方法使小功率的对焊机焊接较大截面的工件成为可能。               

4、由于预热产生温度梯度较平缓的温度场，因此其烧化流量就可比不预热时要小一些。这样不仅节约了金属材料，而且对于某些不可能采用大烧化留量的工件（如圆环链）的焊接，往往必须采用预热闪光焊的方法。在小功率的手动对焊机上，预热过程一般用手工操作完成。对于某些专用焊机预热过程往往用机械方法和电子反馈的方法自动完成。

第3节  闪光焊的工艺参数

优质的闪光焊接头是由合理的焊接工艺参数保证。合理焊接工艺参数不仅可以保证低碳钢工件获得高质量的接头，而且使某些可焊接性较差的金属工件也能获得满意的接头质量。

 1、焊接电压和电流。

 适当的焊接电流是激发闪光和保持闪光过程稳定的必要条件，通常用电流密度（通过单位对接面的电流）表示焊接规范的强弱。闪光焊焊接电流密度通常为 10-25 安培/毫米² 。

电流密度过小，加热速度低，不能迅速激发闪光或者闪光过程很不稳定。电流密度过大，闪光过程会过于激烈，会使焊接端面留下过深的火坑，顶锻时，往往难以将其封闭而产生缺陷。电流密度过大，闪光过程过于激烈，也会使焊接区温度场过徒，顶锻时，不易产生塑性变形而时接头质量降低。在大批量生产低碳钢、低合金钢工件接头时，电流密度通常选取上限值。

对焊机确定后，接头电流是由电压来确定的。改变焊接变压器一次线圈抽头接通的档次，即可调节焊接电压和焊接电流（有的焊机焊接电压是无级调节的）。

2、烧化速度、送进速度。

闪光焊的烧化速度由焊接电流密度、预热程度及工件的化学成分等因素确定。闪光焊接时热量在两工件的接触面产生，工件的温度随着闪光时间的增加而上升，烧化速度随着工件温度的上升而增加。为了保持闪光过程的连续和稳定，工件的送进速度必须和烧化速度相适应。送进速度大于烧化速度时，会使工件两接触面“短路”。由于烧化速度是随着工件温度上升而增加的，因此工件送进时应是加速运动，其运动曲线应接近抛物线。

3、烧化留量。

烧化留量是工件闪光喷射时所损失的长度。工件闪光对焊时必须考虑这种烧化损失，以保证焊后的工件长度符合设计要求。确定烧化留量大小的根据是：此留量必须足以保证烧化（闪光）过程结束时，能在两焊件的全部端面上产生均匀的加热，其加热程度应当是顶锻时容易产生塑性变形，而获得优质的接头。焊件的界面积愈大，其接触断面上温度均匀化速度就愈慢，因而闪光（烧化）时间就愈长，烧化留量也就愈大。采用预热方法时，其接触面温度较高，并向整个接触面均匀扩散，闪光过程中，断面温度均匀化的时间就可缩短，因此烧化留量可以小一些。对于截面为圆形的钢件，采用连续闪光焊时，其烧化留量（两工件烧损量之和）一般为（0.6—0.7）d ，采用预热闪光焊，其烧化留量为（0.4—0.5）d,( d为工件的直径)。

4、顶锻留量。

顶锻留量是指顶锻过程中，工件的缩短

（ 1 ）必须使熔化金属和金属氧化物全部被排挤到工件表面。

（ 2 ）必须使两接触面在整个截面上达到金属与金属的紧密接触。

 即两工件的接触部要产生充分的塑性变形。顶锻量过小，是接头内产生缩孔、铸造组织、灰斑、氧化夹杂物、未焊透等缺陷的主要原因。顶锻量过大，会挤压出过多的塑性金属，增加清除接头毛刺的困难。为了保证顶锻开始时，对接面的高温金属（液态）不被氧化，以及为了补充闪光过程中加热不足，在顶锻开始前不能切段电源，而是在顶锻过程中切断电源。切断电源前的顶锻过程叫带电顶锻，其后的过程叫无电顶锻。因此，顶锻留量实际上是有电顶锻量与无电顶锻量之和。一般情况下，有电顶锻量占总顶锻留量的30%—40% 。

5、顶锻速度。

闪光对焊时，一般希望顶锻速度尽可能大一些，以便将熔化的金属在凝固前充分排挤出去，并在金属有良好塑性时豁口的最佳顶锻。高的顶锻速度，会大大减少接口内高温金属被氧化的危险，从而获得优质的焊接接头。通常顶锻速度不得低于20毫米/秒。液力传动的焊机，一般都具有大的顶锻速度，其顶锻速度可以达到60毫米/秒。

6、伸出长度。

伸出长度是指工件从夹具钳口（导体）中突出来的长度。工件装卡完成后，两导体之间的距离为总伸出长度，其值为两工件伸出长度之和。两工件的截面积和材料牌号相同时，其伸出差事能够度为总伸出长度的一半。在焊接不同材质的工件时，由于它们的导电率、导

热率不同，或溶点不同，它们在闪光时，熔化的快慢就不一样。此时装卡工件时，熔化快的工件伸出长度就应大于另一工件。在焊接圆形断面金属工件时，总伸出长度一般为（1 — 1.4） d （d为工件段面直径）。

此外，卡紧力、顶锻力，也是闪光对焊时需要考虑的工艺参数，此处不作细述。

第二章  圆环链闪光焊的特点

在闪光焊应用于圆环链生产的初期，人们曾担心单接口链环对焊时，由于环背分路很短，分路电流会很大，通过接口的电流相应大大减少。人们认为很短的环背分路使两个电极之间形成近乎于“短路”状态，从而不会激发并保持稳定的闪光过程。因此在生产较大规格的环链时，采用两个半环对接的闪光焊方法。（双接口闪光焊）、（对于小规格的环链则采用单接口电阻对焊）。

这种双接口闪光焊的方法在焊接较大规格（如棒料直径大于Ф 18 的链环）时其接头质量，虽然优于单接口电阻焊的接头质量，但其生产效率很低，接头质量仍不理想。因为焊接中装卡环时，必须把已焊好的链环套进一个半环之内，且要清除两个接口的毛刺，这都会使效率显著降低。由于制作中半环很难作到完全对称，两接口表面状态很难一致，以及装卡时的误差，因此两接口的加热程度是很难相同的，因此其接头质量很不容易稳定。随着闪光焊工艺的进步，以及先进的焊接设备的产生，现在用单接口闪光焊的方法焊接各种规格的圆环链（如棒料直径为 150 毫米以内的链环）均可获得满意的接头质量和高的生产效率。因此下面只讨论链环单接口闪光焊的特点。

第 1 节  链环闪光焊的电参数特点

 链环闪光焊时，电流通过接口和环背两个分路，通过接口的电流称为闪光焊接电流（I_焊）；通过环背的电流称为环背分流（I_分）。因此，通过电极馈送给环链的总电流为焊接电流和环背分流之和。

环背分流的近似值可以由下列公式确定：

∵ 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 ——焊接时，两电极间的电压（伏）

I_分——环背分路电流（安）

R _分——环背分路电阻（欧）

S _分——链环棒料端面积（毫米² ）

L _分——环背分路的长度（毫米）

e  ——链环材料的电阻系数（微欧）

由公式（I）可知，环背分流的大小与焊接电压（u ₂ ）、链环棒料面积(S分)成正比;与环背分路长度(L分)及棒材电阻系数(e)成反比例。链环焊接时,总是希望尽量减少环背分流，从公式(Ⅰ)可知，减少背环分流的最有效方法就是尽可能加大背环分路(L分)的长度。由于背环分流的存在，链环的闪光焊与直线形工件的闪光焊，有着完全不同的特性。

1.由于环背分流消耗了焊接变压器所馈送的一部分功率,因此焊接链环时所需的电功率比焊接相同断面积的直线形工件时要大得多(通常情况大一倍左右)。在选择对焊机时是必须首先考虑的。焊接链环时的功率比(单位工件面积所用电功率)通常为0.2-0.4KVA/mm 。在焊接大规格链环时，由于通常采用热编链，并且在链环报持相当高的温度时焊接，此时功率比选择范围可为0.12-0.2KVA/mm。

2.环背分流产生的磁场使喷溅的火花具有明显的方向性，从而影响接口加热的均匀性。闪光焊时,微小触点熔化所形成的“过梁”，实际上是带电的导体。它主要手受到两个磁场的作用:焊机二次回路磁场的排斥(F斥)和环背分流磁场的吸引力(F引)。由于多数对焊机的二次回路是在被焊链环的下方，此时两个磁场的合力方向如下图。

链环闪光焊时，F合的作用，喷溅的火花主要按F合的方向喷射。因此与F合反方向的对接面往往加热不足，与F合方向一致的对接面又往往加热过度， 留下较深的火口。加热不足和火口过深是产生接头质量缺陷的主要原因之一。这就是链环闪光焊时，往往需要预热，并选用较大顶锻留量的主要原因。

3、由于环背分路电流的大小与环背分路长度成反比，因此为了减少环背分流，应尽可能使环背分路长一些。着就是焊接链环时，其伸出长度不能过大、导体不能太宽的主要原因。

由于导体较窄，而馈送的电流又大（焊接电流与环背分流之和），导体与链环接触处的电流密度很大，因此链环与导体接触处容易产生过烧，甚至烧化（“烧伤”）现象。为了克服过烧和“烧化”现象，必须清除待焊链环表面铁锈和脏物，并随时清除导体表面的焊渣等赃物，以减少其接触电阻。为了减小此处的电流密度，导体与链环接触部作出作成与链环线材半径相同的圆弧型是非常必要的。采用双面导电（上、下两导体同时赠送电流，导体与卡具作用分开）可以获得满意的效果。

连续生产时，导体的温度会迅速升高，因此，导体不仅要有良好的导电、导热性能，还必须有较高的软化点。为保持导体温度不至过高，往往对导体通水强制冷却。较小的伸出长度往往限制烧化留量，为使接口获得均匀的加热，往往采用预热闪光焊的方法。

4、在对焊直线形工件时，如果出现闪光过程不够激烈，不够稳定时，通常用调高二次空载电压（增大焊接电流）达到目的。但焊接链环时，出现上述同样情况，当环背温度较低时，可适当调高二次空载电压来达到目的。当环背温度已经很高(如低碳钢链环的环背温度已接近900℃)，再调高二次空载电压就不允许了。虽然可使焊接电流增大，但同时也加大了环背分流，使环背温度过高,环背表面严重氧化,甚至使链环“烧裂”、烧化。这时只能通过调整预热温度、伸出长度等参数，以及修整导体、修整焊机来解决。

5.环背分流大小与工件材料的电阻系数成反比，而钢材的电阻系数是随温度而变化的(下图)。

随着闪光过程的进行环背温度逐渐升高，其电阻系数就逐渐增大，因而环背分流就逐渐减小。若馈送的电流不变，则闪光焊接电流就会随着闪光过程的进行而逐渐增大，因而烧化速度也会逐渐增大。在设计工件的送进速度时，这个因素是必须考虑的。在链环的闪光焊过程中， 顶锻前的送进速度比初始的送进速度要高3-5倍。

6.环背分流的存在对工件温度场的影响(略)

应当指出，在焊接过程中，由于多种因素的影响， 焊接电压(U2)并非固定不变。闪光过程稳定而较激烈时(此时，温度较高的过梁因爆炸、喷溅而消失的同时，新的过梁已经形成），焊接分路实际上是处于暂时短路状态如果高温的过梁爆炸消失时，新的过梁没有产生，则焊接分路处于暂时短路状态，此时u ₂就会升高，环背分流就会加大。

第2节    圆环链闪光焊时的力学特点

由于圆环链有环背支路的存在，在其闪光对接焊时有如下力学上的特点：

1、卡紧力，顶锻力比焊接直线形工件时大。

链环闪光对焊时，送进和顶锻过程中都要克服环背刚性所产生的抗力（阻力）。为使送进和顶锻过程中，卡具和链环不产生相对滑动，则必须施加更大的卡紧力。对于单面导电的焊机（电极既起导体作用，又起夹具作用），加大卡紧力，又会严重降低电极的使用寿命。为适当减小卡紧力，而又不发生卡具和链环的相对滑动，可以在上卡具的夹持面上加工出花纹，一增加摩擦力，但这种方法会在链环上留下密集的小坑，影响链环外观质量。 

2、保持顶锻压力的时间要适当延长。                                      

链环焊接时，当闪光过程完成时，其环背温度虽然可能达到 700-900 ℃的高温，但它仍具有一定的强度。（见表一）

                表一：高温时钢材的强度（Kg/mm²）

调质状态

如果在接头温度很高时（通常顶锻刚完成时，接合面处的温度为1200—1300℃，此时金属强度很低）接除去顶锻压力，由于环背的“反弹”作用，接合面就容易产生组织疏松，甚至裂纹。保持适当时间的顶锻压力，使接头的高温金属在压力下适当冷却而形成牢固的接头。

为了减小卡紧力、顶锻力和顶锻保压时间，就要尽可能降低环背的抗力。温度高时，环背的抗力就会相对降低。因此在焊接大规格的链环时，在闪光过程开始前就将环背加热到400—500℃的温度然后转入闪光焊接过程。有热编链的连续作业中，热编链的余热使环背抗力大大降低，从而焊机的卡紧力 、顶锻就可相应减小。

第3节 圆环链的强规范焊接

闪光过程的稳定性和适当激烈程度是保证获得优焊接接头的首要条件。在用凸轮控制的半自动焊机链环时，为了弥补其闪光过程稳定性不足，而采用乙炔（C₂H₂）气体保护焊接区的方法，可以明显改善接头的质量，但这种方法严重恶化了劳动条件并且它不能改善闪光过程的稳定性。乙炔气体能保护闪光过程不够激烈或瞬时中断时（V_烧 > V_送 ），焊口不被氧化，但如果焊口短路（V_烧< V_送 ），它就无能为力。此时就会产生所谓“大烧伤”、“小烧伤”废品。

1、“强规范焊接”的定义与作用。

所谓“强规范焊接”，主要是指采用大的焊接电流密度以及较快的送进速度。焊接电流密度的提高，使烧化闪光过程能迅速和稳定的进行，由于烧化过程迅速，以及与此相识应的较快的送进速度，可以避免焊接接口被氧化的可能性，无需用C₂H₂气体保护。

2、获得大电流密度的方法。

提高焊接电压，从而提高变压器的二次电流，可使焊接电流密度提高，但与此同时，环背分流也提高了，往往使环背温度过高，而严重氧化，甚至烧裂、烧化。因此用不适当地提高二次电流来提高焊接电流密度的方法是不可取的。不提高二次电流(甚至降低二次电流)而用减小焊接接口处断面积的方法来提高焊接电流密度是一种理想的方法。

将棒料两端用切削加工方法倒角，或用冲床焖压坡口，都可以达到减小接口断面积的目的。

大规格链环的棒料(直径≥30mm)两端用切削方法倒角(图a)，d≈1/2D。

中、小规格的链环的棒料(直径＜30mm＝两端用专用模具在冲床上焖压成坡口(图b)，b≈1/3D。

 由上面图示可知，端头倒角和压坡口的棒料，其端头面积分别只有原棒料截面积的1/2、1/3左右，因此在烧化闪光初期，若通过焊口的总电流不变，则其焊接电流密度要分别提高近2倍和1倍。

强规范焊接有接头质量高焊接废品率低，劳动生产率高，节约电能等优点。

第三章 圆环链焊接过程的质量控制

本章只讨论具有凸轮送进机构的半自动对焊机在焊接链环的过程中所产生的质量缺陷及预防措施。

链环的闪光焊过程一般由四个过程,即:1.预热过程，2.连续闪光过程，3.顶锻过程，4.保持压力过程。根据链环的尺寸和材质，合理地设计好上述四个过程的参数，是保证焊接接头质量的前提条件。

                表二、链环闪光焊接过程中常见质量缺陷及预防措施        

２．pc线路故障的排除

pc故障很小，根据系统资料表明：95％的故障来源于plc外部，仅5％由pc本身所引起，而这5％中的95％又是来源于pc的输入／输出单元。所以，查找故障原因主要是对pc外部电路和pc的输入／输出单元故障来讲。具体方法及步骤参照说明书与电气图见下图：

pc故障查找程序图

  资料来源：（张家口北方焊接网）

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