、闪光对焊的电阻和加热
闪光对焊时的接触电阻Rc即为两工件端面间液体金属过梁的总电阻,其大小取决于同时存在的过梁数及其横断面积。后两项又与工件的横断面积、电流密度和两工件的接近速度有关。随着这三者的增大,同时存在的过梁数及其横截面积增大,Rc将减小。
闪光对焊的Rc比电阻对焊大得多,并且存在于整个闪光阶段,虽然其电阻值逐渐减小,但始终大于工件的内部电阻,直到顶锻开始瞬间Rc才完全消失。图14-5是闪光对焊时Rc、2Rω和R变化的一般规律。Rc逐渐减小是由于在闪光过程中,随着端面温度的升高,工件接近速度逐渐增大,过梁的数目和尺寸都随之增大的缘故。
由于Rc大并且存在整个闪光阶段,所以闪光对焊时接头的加热主要靠Rc。
三、闪光对焊的焊接循环、工艺参数和工件准备
1、焊接循环
闪光对焊的焊接循环14-7所示,图中复位时间是指动夹钳由松开工件至回到原位的时间。预热方法有两种:电阻预热和闪光预热,图中(b)采用的是电阻预热。
2、工艺参数
闪光对焊的主要参数有:伸出长度、闪光电流、闪光流量、闪光速度、顶锻流量、顶锻速度、顶锻压力、顶锻电流、夹钳夹持力等。图14-8是连续闪光对焊各流量和伸出长度的示意图。下面介绍各工艺参数对焊接质量的影响及选用原则:
(1)伸长长度l0和电阻对焊一样,l0影响沿工件轴向的温度分布和接头的塑性变形。此外,随着l0的增大,使焊接回路的阻抗增大,需用功率也要增大。一般情况下,棒材和厚臂管材l0=(0.7-1.0)d,d为圆棒料的直径或方棒料的边长。
对于薄板(δ=1-4mm)为了顶锻时不失稳,一般取l0=(4-5)δ。
不同金属对焊时,为了使两工件上的温度分布一致,通常是导电性和导热性差的金属l0应较小。表1是不同金属闪光对焊时的l0参考值。
(2)闪光电流If和顶锻电流IuIf取决于工件的断面积和闪光所需要的电流密度jf。jf的大小又与被焊金属的物理性能、闪光速度、工件断面的面积和形状,以及端面的加热状态有关。在闪光过程中,随着vf的逐渐提高和接触电阻Rc的逐渐减小,jf将增大。顶锻时,Rc迅速消失,电流将急剧增大到顶锻电流Iu。当焊接大截面钢件时,为增加工件的加热深度,应采用较小的闪光速度,所用的平均jf一般不超过5A/mm2。表2为断面积200-1000mm2工件闪光对焊时jf和ju的参考值。
电流的大小取决于焊接变压器的空载电压U20。因此,在实际生产中一般是给定次级空载电压。选定U20时,除应考虑焊机回路的阻抗,阻抗大时,U20应相应提高。焊接大断面工件时,有时采用分级调节次级电压的方法,开始时,用较高的U20来激发闪光,然后降低到适应值。
(3)闪光流量δf选择闪光流量,应满足在闪光结束时整个工件端面有一熔化金属层,同时在一定深度上达到塑性变形温度。如果δf过小,则不能满足上述要求,会影响焊接质量。δf过大,又会浪费金属材料、降低生产率。在选择δf时还应考虑是否有预热,因预热闪光对焊的δf可比连续闪光对焊小30-50%。
(4)闪光速度vf足够大的闪光速度才能保证闪光的强烈和稳定