电阻焊接基础知识
基础篇
唐山松下产业机器有限公司
电阻焊机的分类1-1按焊接方法分类
点焊法
利用电极头集中焊接电流的焊接方法
凹凸法
电极头呈扁平状，通过使非焊物凸起来集中控
制焊接电流的焊接方法
缝焊法
通过使圆板电极一边回转一边连续或断续流
过焊接电流的焊接方法
1
1-2按通电方式·加压方式分类
按通电方式分 交流式电阻焊机 整流式电阻焊机 电容式电阻焊机 逆变式电阻焊机 低频式电阻焊机
按加压方式分
空气加压式 脚踏加压式 手加压式 油压加压式 电动凸轮加压式
2
电阻焊机的原理加压
上部电极
焊接变压器
被焊物
熔核
下部电极
加压 等效回路
电阻焊接原理图
电阻焊是使金属搭接、对接部位流过电流，利用金属的接触电阻和固有电阻的发热，使接触部位达到金属的熔融温度，并以适当方式方法给焊接部加压的压力焊。即，电阻焊是利用金属流过电流时的金属中的电阻发热（焦耳热），对金属进行局部加热，并做加压接合，产生的热量值用如下公式表示：
使R 电阻流过1A 的电流
在t 秒间的电能消耗
用卡表示产生的热量
焦耳与卡的换算关系
3
下面的温度图为两块低碳钢板的电焊实例，表中为金属的熔点
电极头
焊
接
范
围
加压
电阻（欧姆）
各处电阻值与温度分布
各种金属熔点
金属SUS
熔点[1**********]5（℃） 410
4
大多数的电阻焊是在数十个周期的极短的时间内完成的，而且因为是发生在金属接触内部的现象，很难在焊接中边观察边控制电流以及其他影响焊接的诸因素，因此，实际焊接时都是通过对下图的诸因素进行事前研究、把握、实验、观察来决定最适用的组合条件。
焊接电流 通电时间
焊接电流波形 电极
※焊接电流、加压力、通电时间被称为电阻焊接的三大要素。
5
z 焊接电流
由于电阻产生的热量与通过的电流的平方成正比，因此焊接电流是产生热量的最重要的因素。焊接电流的重要性还不单纯指焊接电流的大小，电流密度的高低也是很重要的。
※熔核：指搭接电阻焊时，产生在接合部的熔融后凝固的金属部分。
z 加压力
加压力是热量产生的重要因素。加压力是施加给焊接处的机械力量，通过加压力使接触电阻减少，使电阻值均匀，可防止焊接时的局部加热，使焊接效果均匀。
6
z 通电时间
通电时间也是产生热量的重要因素，通电产生的热量通过传导来施放，即使总的热量一定，由于通电时间的不同，焊接处的最高温度就不同，焊接结果也不一样。
z 电流波形
发热与加压在时间上的最佳组合对电阻焊是非常重要的，为此焊接过程中各瞬间的温度分布必须适当。根据被焊物材质及尺寸，使在一定时间内流过一定的电流，对于接触部的发热，若加压迟缓，将引起局部加热，恶化焊接效果。另外，若电流急剧停止，焊接部骤冷会产生裂痕和材质脆化。因此，应在主电流通过的之前或之后，通以小电流，或在上升和下降电流中加入脉冲。
【例】厚板材及冲压成型品等存在变形和应变，为使板间焊接后紧密结合，在
主电流之前先流过小电流进行预热。
【例】对于会产生热硬化或裂痕的材料，则在主电流流过之后，通以小电流进
行后热，以达到退火处理。
z 材料的表面状态
接触电阻是与接触部的发热直接相关的因素，在加压力一定时，接触电阻决定与焊接物表面状态，
即材质决定后，接触电阻取决于金属表面的细小凹凸与氧化膜。
细小凹凸利于得到接触电阻期望的发热范围，但由于氧化膜的存在，使电阻增大，会导致局部加热，所以还是应当清除掉。
7
8
各部位的作用
〖控制装置（定时器）〗
是电阻焊机的指令塔，掌管程序时间（初期加压时间、通电时间、保持时间、开放时间、冷却时间）、输出电流控制和外部的输出输入控制。
程序图
·设定脉冲次数时，其次数、冷却时间、通电时间反复。
·反复焊接时，从第二次以后，即使设定了初期延时时间也将跳过。 初期延时时间（Tsd ）
自启动开关（ON ）到实际加压时的时间。
初期加压时间（Ts ）
自完全加压到通电时的时间，是为实现稳定加压，防止加压不完全， 焊接不良而设计的。
上升时间（Tu ）
自通电开始到达到设定电流的期间，使焊接电流分阶段上升的时间 （作用） ·防止飞溅 ·电镀钢板的不必要镀层的熔解
·被焊物接触不焊时，时焊接出紧密接合
·退火效果
9
通电I 时间
第一次焊接时间。 作用与上升时间相同。 通电II 时间
第二次焊接时间。
可认为是正式用的焊接时间。 通电III 时间
第三次焊接时间。 作用可以认同为下降时间。 冷却时间（Tc ）
第一次、 第二次焊接电流通过期间的休止时间。
作用，在焊接电流流过之前，凝固熔化的电镀物、稳定被焊物的接合程度的冷却时间 下降时间（Td ）
自焊接电流终了至焊接电流为零期间，使电流分阶段降低的时间。 （作用）·碳化被焊物时，防止引骤冷引起裂纹（退火）。
·对于易感磁的被焊物，防止引焊接电流而感生磁性（消磁）。
保持时间（TH ）
自通电终了至加压头开放时的时间。
作用 在加压头仍压着焊后金属的熔融部时，引电极的冷却效果而急冷时，为凝固压接熔融部及防止榕和周围产生热影响区的时间。
10
〖SCR 装置〗
SCR 装置通过SCR （ON ）区间来调整焊接电流的控制装置。
SCR 引弧角90度 （焊接电源设定50%）
〖焊接变压器〗
焊接变压器是进行电阻焊接所用的大电源（1万～数万A ）的必要装置。
电阻焊机的初级线圈＝20～40匝，次级线圈1匝。
〖加压头（加压汽缸）〗
加压头是给被焊物加压的装置。
最大加压力——·设定气压5kg/cm2时的加压力
·成最大加压力为“几公斤加压力”
·500kg 加压头时，若设定气压2kg/ cm2，加压力约200kg 。
11
〖电极头〗
·电极头用来传递加压头的加压力及供给焊接电源。 ·电源头要求具有以下性质： （1）导电、导热性能好。 （2）高温时，硬度不降低。
〖电极材料〗
电极材料的物理性质
导电率洛氏硬
组别 等级 处理 成分
（%） 度
使用事例
AI 合金Cu 合金
加工硬化，电镀板
热处理，普通的焊接
Cu ，Be ，
热处理 凸焊用
Co
烧结，凸焊用 烧结，凸焊用 烧结，使用率高的凸焊烧结电阻钎焊
12
5-1点焊的施工
〖焊接规范的选定方法〗
大电流·大电压·短时间通电的焊接效果最好。 〖熔核的决定方法〗
熔核大小决定点焊强度，一般由下式决定。
※ 铁 d ＝（4－5）t ※ 铝 d ＝3（3t ＋1.5）
焊接间距小，第二点的焊接电流分流到第一点熔核上，第一点的熔核变小，因此间距应尽可能大。
※ 铁 p ＝（10～15）t ※ 铝 p ＝3（3t ＋1.5）
搭接量小，通电时会产生内部喷溅，导致板烧损，因此应尽可能大。 ※ L ＝2d
※ L ＝（1.2～3）×焊接间距
〖不同板厚时的焊接条件（铁）〗
原则上以薄板定条件，比例超过1：3时，考虑到热平衡性，应现场决定焊接规范。
〖3块同厚板材的焊接条件（铁）〗
考虑到板材间的密合性，可适度提高加压力、焊接电源，引有分流问题，焊接间距可30%，搭接量可不变。
13
〖电极〗
点焊时，电流密度、熔核大小均随电极端头大小、形状的变化而变化，因此在选定电极的同时，对电极的磨损管理也非常重要，而且连续焊接的点熟多少，很大程度上决定于电极头的冷却效果。焊铝时，R 形的端头形状为最佳，电极端头应每焊10点左右研磨一次。
5-2凸焊的施工
〖焊接规范的选定方法〗 （1）单点凸焊
大电流·大加压力·短时间通电时的焊接品质良好。 （2）多点凸焊
与单点相比，通电时间相同，焊接电流、加压力基本一般为点凸焊电视的数倍。
14
〖凸焊形状的决定方法〗
焊接强度由凸焊直径决定，也受凸焊高度的影响，高度值最好是凸焊直径20%~25%。
焊接间距较小时，受磁力的影响，凸焊部相互吸引移动，导致焊接强度降低，应注意。
凸焊搭接量最好为凸焊直径3倍以上。
例，左图利用冲制加工的端面进行焊接。
〖充分保证上下电极的平行度〗
多点凸焊时，平行度不准确会导致加压力不均，焊接电流流通不均匀，焊接效果恶化。可在电极间加方感应纸，以加压痕迹来管理平行度。 〖缓慢加压〗
凸焊前为防止凸焊不良，形状变大，需缓慢加压。为此需要调整焊机的速度和控制功能。
15
各种金属材料点焊的难易度
A ：焊接良好 B ：焊接略好 C ：焊接略差
16
略
唐山松下产业机器有限公司 企画课
2010.11
17
电阻焊接基础知识
基础篇
唐山松下产业机器有限公司
电阻焊机的分类1-1按焊接方法分类
点焊法
利用电极头集中焊接电流的焊接方法
凹凸法
电极头呈扁平状，通过使非焊物凸起来集中控
制焊接电流的焊接方法
缝焊法
通过使圆板电极一边回转一边连续或断续流
过焊接电流的焊接方法
1
1-2按通电方式·加压方式分类
按通电方式分 交流式电阻焊机 整流式电阻焊机 电容式电阻焊机 逆变式电阻焊机 低频式电阻焊机
按加压方式分
空气加压式 脚踏加压式 手加压式 油压加压式 电动凸轮加压式
2
电阻焊机的原理加压
上部电极
焊接变压器
被焊物
熔核
下部电极
加压 等效回路
电阻焊接原理图
电阻焊是使金属搭接、对接部位流过电流，利用金属的接触电阻和固有电阻的发热，使接触部位达到金属的熔融温度，并以适当方式方法给焊接部加压的压力焊。即，电阻焊是利用金属流过电流时的金属中的电阻发热（焦耳热），对金属进行局部加热，并做加压接合，产生的热量值用如下公式表示：
使R 电阻流过1A 的电流
在t 秒间的电能消耗
用卡表示产生的热量
焦耳与卡的换算关系
3
下面的温度图为两块低碳钢板的电焊实例，表中为金属的熔点
电极头
焊
接
范
围
加压
电阻（欧姆）
各处电阻值与温度分布
各种金属熔点
金属SUS
熔点[1**********]5（℃） 410
4
大多数的电阻焊是在数十个周期的极短的时间内完成的，而且因为是发生在金属接触内部的现象，很难在焊接中边观察边控制电流以及其他影响焊接的诸因素，因此，实际焊接时都是通过对下图的诸因素进行事前研究、把握、实验、观察来决定最适用的组合条件。
焊接电流 通电时间
焊接电流波形 电极
※焊接电流、加压力、通电时间被称为电阻焊接的三大要素。
5
z 焊接电流
由于电阻产生的热量与通过的电流的平方成正比，因此焊接电流是产生热量的最重要的因素。焊接电流的重要性还不单纯指焊接电流的大小，电流密度的高低也是很重要的。
※熔核：指搭接电阻焊时，产生在接合部的熔融后凝固的金属部分。
z 加压力
加压力是热量产生的重要因素。加压力是施加给焊接处的机械力量，通过加压力使接触电阻减少，使电阻值均匀，可防止焊接时的局部加热，使焊接效果均匀。
6
z 通电时间
通电时间也是产生热量的重要因素，通电产生的热量通过传导来施放，即使总的热量一定，由于通电时间的不同，焊接处的最高温度就不同，焊接结果也不一样。
z 电流波形
发热与加压在时间上的最佳组合对电阻焊是非常重要的，为此焊接过程中各瞬间的温度分布必须适当。根据被焊物材质及尺寸，使在一定时间内流过一定的电流，对于接触部的发热，若加压迟缓，将引起局部加热，恶化焊接效果。另外，若电流急剧停止，焊接部骤冷会产生裂痕和材质脆化。因此，应在主电流通过的之前或之后，通以小电流，或在上升和下降电流中加入脉冲。
【例】厚板材及冲压成型品等存在变形和应变，为使板间焊接后紧密结合，在
主电流之前先流过小电流进行预热。
【例】对于会产生热硬化或裂痕的材料，则在主电流流过之后，通以小电流进
行后热，以达到退火处理。
z 材料的表面状态
接触电阻是与接触部的发热直接相关的因素，在加压力一定时，接触电阻决定与焊接物表面状态，
即材质决定后，接触电阻取决于金属表面的细小凹凸与氧化膜。
细小凹凸利于得到接触电阻期望的发热范围，但由于氧化膜的存在，使电阻增大，会导致局部加热，所以还是应当清除掉。
7
8
各部位的作用
〖控制装置（定时器）〗
是电阻焊机的指令塔，掌管程序时间（初期加压时间、通电时间、保持时间、开放时间、冷却时间）、输出电流控制和外部的输出输入控制。
程序图
·设定脉冲次数时，其次数、冷却时间、通电时间反复。
·反复焊接时，从第二次以后，即使设定了初期延时时间也将跳过。 初期延时时间（Tsd ）
自启动开关（ON ）到实际加压时的时间。
初期加压时间（Ts ）
自完全加压到通电时的时间，是为实现稳定加压，防止加压不完全， 焊接不良而设计的。
上升时间（Tu ）
自通电开始到达到设定电流的期间，使焊接电流分阶段上升的时间 （作用） ·防止飞溅 ·电镀钢板的不必要镀层的熔解
·被焊物接触不焊时，时焊接出紧密接合
·退火效果
9
通电I 时间
第一次焊接时间。 作用与上升时间相同。 通电II 时间
第二次焊接时间。
可认为是正式用的焊接时间。 通电III 时间
第三次焊接时间。 作用可以认同为下降时间。 冷却时间（Tc ）
第一次、 第二次焊接电流通过期间的休止时间。
作用，在焊接电流流过之前，凝固熔化的电镀物、稳定被焊物的接合程度的冷却时间 下降时间（Td ）
自焊接电流终了至焊接电流为零期间，使电流分阶段降低的时间。 （作用）·碳化被焊物时，防止引骤冷引起裂纹（退火）。
·对于易感磁的被焊物，防止引焊接电流而感生磁性（消磁）。
保持时间（TH ）
自通电终了至加压头开放时的时间。
作用 在加压头仍压着焊后金属的熔融部时，引电极的冷却效果而急冷时，为凝固压接熔融部及防止榕和周围产生热影响区的时间。
10
〖SCR 装置〗
SCR 装置通过SCR （ON ）区间来调整焊接电流的控制装置。
SCR 引弧角90度 （焊接电源设定50%）
〖焊接变压器〗
焊接变压器是进行电阻焊接所用的大电源（1万～数万A ）的必要装置。
电阻焊机的初级线圈＝20～40匝，次级线圈1匝。
〖加压头（加压汽缸）〗
加压头是给被焊物加压的装置。
最大加压力——·设定气压5kg/cm2时的加压力
·成最大加压力为“几公斤加压力”
·500kg 加压头时，若设定气压2kg/ cm2，加压力约200kg 。
11
〖电极头〗
·电极头用来传递加压头的加压力及供给焊接电源。 ·电源头要求具有以下性质： （1）导电、导热性能好。 （2）高温时，硬度不降低。
〖电极材料〗
电极材料的物理性质
导电率洛氏硬
组别 等级 处理 成分
（%） 度
使用事例
AI 合金Cu 合金
加工硬化，电镀板
热处理，普通的焊接
Cu ，Be ，
热处理 凸焊用
Co
烧结，凸焊用 烧结，凸焊用 烧结，使用率高的凸焊烧结电阻钎焊
12
5-1点焊的施工
〖焊接规范的选定方法〗
大电流·大电压·短时间通电的焊接效果最好。 〖熔核的决定方法〗
熔核大小决定点焊强度，一般由下式决定。
※ 铁 d ＝（4－5）t ※ 铝 d ＝3（3t ＋1.5）
焊接间距小，第二点的焊接电流分流到第一点熔核上，第一点的熔核变小，因此间距应尽可能大。
※ 铁 p ＝（10～15）t ※ 铝 p ＝3（3t ＋1.5）
搭接量小，通电时会产生内部喷溅，导致板烧损，因此应尽可能大。 ※ L ＝2d
※ L ＝（1.2～3）×焊接间距
〖不同板厚时的焊接条件（铁）〗
原则上以薄板定条件，比例超过1：3时，考虑到热平衡性，应现场决定焊接规范。
〖3块同厚板材的焊接条件（铁）〗
考虑到板材间的密合性，可适度提高加压力、焊接电源，引有分流问题，焊接间距可30%，搭接量可不变。
13
〖电极〗
点焊时，电流密度、熔核大小均随电极端头大小、形状的变化而变化，因此在选定电极的同时，对电极的磨损管理也非常重要，而且连续焊接的点熟多少，很大程度上决定于电极头的冷却效果。焊铝时，R 形的端头形状为最佳，电极端头应每焊10点左右研磨一次。
5-2凸焊的施工
〖焊接规范的选定方法〗 （1）单点凸焊
大电流·大加压力·短时间通电时的焊接品质良好。 （2）多点凸焊
与单点相比，通电时间相同，焊接电流、加压力基本一般为点凸焊电视的数倍。
14
〖凸焊形状的决定方法〗
焊接强度由凸焊直径决定，也受凸焊高度的影响，高度值最好是凸焊直径20%~25%。
焊接间距较小时，受磁力的影响，凸焊部相互吸引移动，导致焊接强度降低，应注意。
凸焊搭接量最好为凸焊直径3倍以上。
例，左图利用冲制加工的端面进行焊接。
〖充分保证上下电极的平行度〗
多点凸焊时，平行度不准确会导致加压力不均，焊接电流流通不均匀，焊接效果恶化。可在电极间加方感应纸，以加压痕迹来管理平行度。 〖缓慢加压〗
凸焊前为防止凸焊不良，形状变大，需缓慢加压。为此需要调整焊机的速度和控制功能。
15
各种金属材料点焊的难易度
A ：焊接良好 B ：焊接略好 C ：焊接略差
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唐山松下产业机器有限公司 企画课
2010.11
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