閃光對焊的焊接循環、工藝參數和工件準備

1、焊接循環

閃光對焊的焊接循環，復位時間是指動夾鉗由松開工件至回到原位的時間。預熱方法有兩種：電阻預熱和閃光預熱，采用的是電阻預熱。

2、工藝參數

閃光對焊的主要參數有：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對焊接質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）為了頂鍛時不失穩，一般取l0=（4-5）δ。

不同金屬對焊時，為了使兩工件上的溫度分布一致，通常是導電性和導熱性差的金屬l0應較小。表1是不同金屬閃光對焊時的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有關。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，Rc迅速消失，電流將急劇增大到頂鍛電流Iu。當焊接大截面鋼件時，為增加工件的加熱深度，應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，在實際生產中一般是給定次級空載電壓。選定U20時，除應考慮焊機回路的阻抗，阻抗大時，U20應相應提高。焊接大斷面工件時，有時采用分級調節次級電壓的方法，開始時，用較高的U20來激發閃光，然后降低到適應值。

（3）閃光流量δf選擇閃光流量，應滿足在閃光結束時整個工件端面有一熔化金屬層，同時在深度上達到塑性變形溫度。如果δf過小，則不能滿足上述要求，會影響焊接質量。δf過大，又會浪費金屬材料、降低生產率。在選擇δf時還應考慮是否有預熱，因預熱閃光對焊的δf可比連續閃光對焊小30-50%。

（4）閃光速度vf足夠大的閃光速度才能保證閃光的強烈和穩定。但vf過大會使加熱區過窄，增加塑性變形的困難，同時，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量。選擇vf時還應考慮下列因素：

1）被焊材料的成分和性能。含有易氧化元素多的或導電導熱性好的材料，vf應較大。例如焊奧氏體不銹鋼和鋁合金時要比焊低碳鋼時大；

2）是否有預熱。有預熱時容易激發閃光，因而可提高vf。

3）頂鍛前應有強烈閃光。vf應較大，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，液態金屬殘留在接口中，易形成疏松、縮孔、裂紋等缺陷；δu過大時，也會因晶紋彎曲嚴重，降低接頭的沖擊韌度。δu根據工件斷面積選取，隨著斷面積的增大而增大。

頂鍛時，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為避免接口區因金屬冷卻而造成液態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。導熱性好的金屬（如鋁合金）焊接時需要很高的頂鍛速度（150-200mm/s）。對于同一種金屬，接口區溫度梯度大的，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，即頂鍛壓強來表示。頂鍛壓強的大小應保證能擠出接口內的液態金屬，并在接頭處產生的塑性變形。頂鍛壓強過小，則變形不足，接頭強度下降；頂鍛壓強過大，則變形量過大，晶紋彎曲嚴重，又會降低接頭沖擊韌度。

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

（8）預熱閃光對焊參數除上述工藝參數外，還應考慮預熱溫度和預熱時間。

預熱溫度根據工件斷面和材料性能選擇，焊接低碳鋼時，一般不超過700-900度。隨著工件斷面積增大，預熱溫度應相應提高。

預熱時間與焊機功率、工件斷面大小及金屬的性能有關，可在較大范圍內變化。預熱時間取決于所需預熱溫度。

預熱過程中，預熱造成的縮短量很小，不作為工藝參數來規定。

（9）夾鉗的夾持力Fc必須保證工件在頂鍛時不打滑Fc與頂鍛壓力Fu和工件與夾鉗間的摩擦系數f有關，他們的關系是：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。當夾具上帶有頂撐裝置時，加緊力可以大大降低，此時Fc=0.5Fu就足夠了。

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