1、焊接的基礎(chǔ)知識(shí)一、精密電阻點(diǎn)焊使用金屬材料制作零件的場(chǎng)合，有許多時(shí)候都需要將材料切斷成規(guī)定的尺寸，再將其連接起來(lái)。連接材料的方法有利用鉚釘進(jìn)行機(jī)械連接和利用焊接進(jìn)行冶金連接以及利用超聲波進(jìn)行物理連接。電阻點(diǎn)焊是利用冶金的方法將金屬材料高效率地經(jīng)濟(jì)地連接起來(lái)的一種方法。因此在產(chǎn)業(yè)界被廣泛地使用。我們將精密小型工件的電阻焊接稱之為精密電阻點(diǎn)焊。米亞基公司源源不斷地開發(fā)出各種超小型、可高密度安裝化的新型精密電阻點(diǎn)焊機(jī)，取代了以往的錫焊、鉚接等金屬連接工藝。精密電阻點(diǎn)焊機(jī)是最適合用于小型的、性能要求高的電子部品，以及精密機(jī)械工業(yè)中的小型部品的組裝。 電阻焊接的原理利用焦耳熱進(jìn)行焊接Q=0.24I2Rt

2、=0.24IEt(cal)公式如下圖所示，工件在上下電極間被加壓，通電，進(jìn)行電阻焊接。焊接部的電阻為R（），焊接電流為I(A)，通電時(shí)間為t(sec）時(shí)，根據(jù)公式焊接部發(fā)熱。因此焊接部的溫度上升，產(chǎn)生熔融。圖1二、電阻點(diǎn)焊的5大要素 1、電流2、時(shí)間3、加壓力4、電流密度（電極先端直徑）5、電極材料上述要素與發(fā)熱量Q及發(fā)熱位置有關(guān)系，也就是說(shuō)點(diǎn)焊時(shí)影響焊接效果的因素有：電流I、通電時(shí)間t、接觸電阻R、電流密度（電極先端）和電極材料。接觸電阻R隨著加壓力的增大而降低。以上要素被稱為電阻點(diǎn)焊的五大要素。接觸電阻 工件表面生成的氧化薄層引起的電阻（表皮電阻）和由于電流的流通截面引起的電阻（集中電阻)

3、。圖2上圖中，R2,R4材料自身的電阻；R3上下工件之間的電阻；R1,R5，電極與工件之間的電阻。接觸電阻是指R1、R3、R5。 三、電極的作用1導(dǎo)通大電流。2施加壓力。3提高焊接點(diǎn)的冷卻效果。4穩(wěn)定電流密度。電極具有以上的作用，這里解釋一下與品質(zhì)管理有關(guān)的電流密度。電流密度是指單位橫截面中的電流值。如果將電流密度一直保持穩(wěn)定，就能防止焊接不良。由于要導(dǎo)通大電流（電極作用1)，電極頂端會(huì)發(fā)熱；又由于要加壓會(huì)使電極頂端變寬，電流密度變小，因此，隨著焊接次數(shù)的增多，焊核會(huì)變小（焊接不良）因此在焊接品質(zhì)管理中電極的管理（進(jìn)行一定次數(shù)的焊接后更換或修磨電極）就變得非常的重要。 圖3四、電阻點(diǎn)焊原理歸納

4、1電阻點(diǎn)焊方法是一種利用工件自身的電阻、施加在工件上的加壓力和導(dǎo)通的大電流，在工件接觸部產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)行熔融的金屬連接方法。2決定焊接品質(zhì)的五大要素：1.電流值2.通電時(shí)間3.加壓力4.電流密度5.電極材料五、焊接規(guī)范的選出5-1、電極材料的選定選定原則:固有電阻大的工件->選用固有電阻小的材料作電極固有電阻小的工件->選用固有電阻大的材料作電極例:工件材料選用電極材料軟鋼鉻銅合金（Cr-Cu)銅鎢、鋁（W、Mo）或鎢銅合金、鉬銅合金黃銅鉻銅合金（Cr-Cu)不銹鋼鉻銅合金（Cr-Cu)銀鎢銅合金（W一Cu)鋁鎢、鉬（W、Mo)鎳超質(zhì)鋁銅、鉻銅合金5-2、焊接電流，時(shí)間，加壓力的選

5、定電流規(guī)范A規(guī)范一短時(shí)間大電流（最佳規(guī)范）B規(guī)范一中時(shí)間中電流（中等規(guī)范）C規(guī)范一長(zhǎng)時(shí)間小電流（普通規(guī)范）焊接電流可以如下方法比較簡(jiǎn)單地求得。最初設(shè)定較低的焊接電流，如果逐漸增大焊接電流，會(huì)發(fā)生飛濺。比發(fā)生飛濺時(shí)的電流值稍低的電流值就是適當(dāng)?shù)碾娏鳌ｋ娏髦蹈鶕?jù)焊接機(jī)加壓系統(tǒng)的追隨性的不同而不同。焊接機(jī)的追隨性愈好，愈容易施加較小的加壓力和大的導(dǎo)通電流，即獲得最佳的焊接效果。 焊接時(shí)間的選定 焊接部位產(chǎn)生的熱量隨著通電時(shí)間而增大，但是，電極及焊接部位的散熱量也隨著通電時(shí)間而增大，因此焊接部位的溫度在一定時(shí)間以后趨于飽和。而溫度飽和以后即使延長(zhǎng)通電時(shí)間，焊核也不會(huì)再增大，而且表面壓痕和熱變形也會(huì)增大

6、，對(duì)材料產(chǎn)生不良的冶金效果。另外，從作業(yè)工時(shí)、電力消耗的觀點(diǎn)考慮，長(zhǎng)時(shí)間焊接也不利。 圖8圖8中最適合的規(guī)范為加壓力 5kg ，電流 500A 的區(qū)域。欲增加焊接強(qiáng)度，不僅要增大電流同時(shí)還要增大加壓力。此時(shí)，將電流、加壓力由低慢慢上升，選擇最佳規(guī)范。焊接原理一、激光基本原理1、LASER是什么意思Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通過(guò)誘導(dǎo)放出實(shí)現(xiàn)光能增幅)的英語(yǔ)縮寫。2、激光產(chǎn)生的原理激光“受激輻射放大”是通過(guò)強(qiáng)光照射激光發(fā)生介質(zhì)，使介質(zhì)內(nèi)部原子的電子獲得能量，受激而使電子運(yùn)動(dòng)軌道發(fā)生遷移，由低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。處于激

7、發(fā)態(tài)的原子，受外界輻射感應(yīng)，使處于激發(fā)態(tài)的原子躍遷到低能態(tài)，同時(shí)發(fā)出一束光；這束光在頻率、相位、傳播方向、偏振等方面和入射光完全一致，此時(shí)的光為受激輻射光。為了得到高能量密度、高指向性的激光，必須要有封閉光線的諧振腔，使觀光束在置于激光發(fā)生介質(zhì)兩側(cè)的反射鏡之間往復(fù)振蕩，進(jìn)而提高光強(qiáng)，同時(shí)提高光的方向。 含有釹（ND）的YAG結(jié)晶體發(fā)生的激光是一種人眼看不見的波長(zhǎng)為1.064um的近紅外光。這種光束在微弱的受激發(fā)情況下，也能實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)振。YAG晶體是寶石釔鋁石榴石的簡(jiǎn)稱，具有優(yōu)異的光學(xué)特性，是最佳的激光發(fā)振用結(jié)晶體。3、滋光的主要特長(zhǎng)a、單色性激光不是已許多不同的光混一合而成的，它是最純的單色光

8、（彼長(zhǎng)、頻率）b、方向性橄光傳播時(shí)基本不向外擴(kuò)散。c、相千性徽光的位相（波峰和波谷）很有規(guī)律，相干性好。d、高輸出功率一用透鏡聚焦激光后，所得到的能量密度是太陽(yáng)光的幾百倍。二、YAG激光焊接激光焊接是利用激光束優(yōu)異的方向性和高功么密度等特點(diǎn)進(jìn)行工作。通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將激光束聚焦在很小的區(qū)域內(nèi)，在極短的時(shí)間內(nèi)使被焊處形成一個(gè)能量高度集中的熱源區(qū)，從而使被焊物熔化并形成牢固的焊點(diǎn)和焊縫。 常用的激光焊接方式有兩種：脈沖激光焊和連續(xù)激光焊。前者主要用于單點(diǎn)固定連續(xù)和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。 1、激光焊接加工方法的特征A、非接觸加工，不需對(duì)工件加壓和進(jìn)行表面處理。B、焊點(diǎn)小、能量密

9、度高、適合于高速加工。 C、短時(shí)間焊接，既對(duì)外界無(wú)熱影響，又對(duì)材料本身的熱變形及熱影響區(qū)小，尤其適合加工 高熔點(diǎn)、高硬度、特種材料。D、不需要填充金屬、不需要真空環(huán)境（可在空氣中直接進(jìn)行）、不會(huì)像電子束那樣在空氣中 產(chǎn)生X射線的危險(xiǎn)。E、與接觸焊工藝相比無(wú)電極、工具等的磨損消耗。F、無(wú)加工噪音，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。G、微小工件也可加工。此外，還可通過(guò)透明材料的壁進(jìn)行焊接。H、可通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、普通方法難以達(dá)到的部位、多路同時(shí)或分時(shí)焊接。I、很容易改變激光輸出焦距及焊點(diǎn)位置。J、很容易搭載到自動(dòng)機(jī)、機(jī)器人裝置上。K、對(duì)帶絕緣層的導(dǎo)體可直接進(jìn)行焊接，對(duì)性能相差較大的異種金屬也可焊接。2、脈沖激光焊接

10、的機(jī)理脈沖激光焊接可分為傳熱溶化焊接和深穿入熔化焊接傳熱溶化焊接是指當(dāng)激光束照射到材料的表面上時(shí)，材料吸收光能而加熱熔化。材料表面層的熱以傳導(dǎo)方式繼續(xù)向材料深處傳遞，直至將兩個(gè)待焊件的接觸面互溶并焊接在一起。深穿入熔化焊接是指當(dāng)更大功率密度的激光束照射到材料上時(shí)，材料被加工熔化以至氣化，產(chǎn)生較大的蒸汽壓，在蒸汽的壓力的作用下，溶化金屬被擠在周圍使照射處（熔池）呈現(xiàn)出一個(gè)凹坑，隨著激光束的繼續(xù)照射，凹坑越來(lái)越深，并穿入到另一個(gè)工件中。激光停止照射后，被排擠在凹坑周圍的溶化金屬重新流回到凹坑里，凝固后將工件焊接在一起。 這兩種激光焊接機(jī)理，與功率密度、照射時(shí)間、材料性質(zhì)、焊接方式等因素有關(guān)。當(dāng)功率

11、密度較低、照射時(shí)間較長(zhǎng)而焊件較薄時(shí)，通常以傳熱溶化機(jī)理為主進(jìn)行。反之，則是以深穿入熔化機(jī)理為主進(jìn)行。焊接環(huán)境一、工藝特點(diǎn)及其影響因素1、激光的投入能量密度。調(diào)整激光照射能量密度的方法主要有：A、調(diào)整激光輸出能量（調(diào)整激發(fā)電壓）B、調(diào)整光斑大小（調(diào)節(jié)出射焦距）C、改變光斑中的能量分布（改變光纖類型：峰形輸出型GI型光纖、梯形輸出型SI型光纖）D、改變出射脈沖的寬度和波形2、材料反射率大多數(shù)金屬在激光開始照射時(shí)，會(huì)將大部分激光能量反射掉，所以，焊接過(guò)程開始的瞬間，要相應(yīng)提高光束的功率。采用脈沖激光縫悍二藝時(shí)，可以通過(guò)接入引弧板來(lái)保證整個(gè)焊接段的品質(zhì)一致性。當(dāng)金屬表面開始熔化或汽化后，其反射率迅速降

12、低。二、影響材料對(duì)激光束吸收的主要因素1、溫度室溫時(shí)金屬材料兩激光的吸收率一般在20以下；當(dāng)金屬溫度達(dá)到烙點(diǎn)產(chǎn)生熔融和氣化后吸收率上升到4050%；當(dāng)接近沸點(diǎn)時(shí)吸收率可高達(dá)90%。材料的直流電阻率材料對(duì)激光的吸收率與材料的直流電阻率的平方根成正比、與激光彼長(zhǎng)的平方根成反比關(guān)系。 2、激光束的入射角入射角越大，吸收率越小。當(dāng)激光垂直于金屬表面照射時(shí)，金屬對(duì)激光的吸收率最大。但通常為了保護(hù)激光出射鏡頭，需要維持一定的入射角。 村料的表面狀態(tài)為了低反射率，可在金屬表面涂上薄薄一層全屬粉，但兩者必須是能夠形成合金的。如飯、金、銀可覆蓋薄銳層，此時(shí)在同樣熔深的情況下，焊接所需的能量大約為原來(lái)銅、金、銀所

13、需的四分一。 3、聚焦性和離焦量品質(zhì)優(yōu)良的YAG激光焊接裝置，其聚焦性（光斑大小）是通過(guò)裝置本身的光路同軸精度、輸出光纖和出射頭的成像比等來(lái)保證。以激光出射焦點(diǎn)正好落在工作上面時(shí)的位置為零。離焦量是指焦點(diǎn)離開這個(gè)零點(diǎn)的距離量。焦點(diǎn)位置超過(guò)零點(diǎn)位置時(shí)叫負(fù)離焦（焦點(diǎn)深入到工件內(nèi)部），其距離值為負(fù)離焦量。反之，焦點(diǎn)不到零點(diǎn)的距離數(shù)值為正離焦量。要獲得較大的熔深，可將焦點(diǎn)位置選擇在工件內(nèi)部某一位置上，即采用負(fù)離焦量進(jìn)行焊接。4、焊接的穿入深度脈沖激光焊接時(shí)，主要是以傳熱熔化方式進(jìn)行的。激光束本身對(duì)金屬的直接穿入深度是有限的，其主要取決于材料的導(dǎo)溫系數(shù)（導(dǎo)溫系數(shù)大的則穿入深度大），而不是激光器的功率大小

14、。內(nèi)部構(gòu)造及電氣示意圖三、維護(hù)及保養(yǎng)1、消耗品的更換純水、離子交換樹脂、水過(guò)濾器、勵(lì)起燈、保護(hù)鏡片2、點(diǎn)檢 A、激光發(fā)振調(diào)整B、激光入射調(diào)整C、光纖入射調(diào)整 D、能量平衡調(diào)整焊接的質(zhì)量控制一、焊接品質(zhì)檢查焊接品質(zhì)的檢驗(yàn)，一般有目視檢驗(yàn)和破壞性檢驗(yàn)兩種方法。目視檢驗(yàn)是對(duì)圖1所示的各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。若利用顯微（鏡）照片進(jìn)行金相檢驗(yàn)，則需切斷提取出焊接熔核部分并研磨腐蝕（見圖2所示）。但是，若只經(jīng)過(guò)外觀檢驗(yàn)就下結(jié)論則還不充分，請(qǐng)務(wù)必進(jìn)行一下破壞性實(shí)驗(yàn)。破壞性檢驗(yàn)通常是進(jìn)行撕開實(shí)驗(yàn)，如圖3、4所示，撕開焊接母材進(jìn)行確認(rèn)（一側(cè)出現(xiàn)圓形孔洞，另一側(cè)出現(xiàn)鈕扣狀殘留物）另外，也有利用拉伸儀進(jìn)行拉伸強(qiáng)度檢驗(yàn)的方法。二、品質(zhì)保證手段電阻點(diǎn)焊方法雖然是最適合于大量生產(chǎn)的焊接手段，但是若品質(zhì)管理不當(dāng)就會(huì)引起巨大的損失。目前，由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線非破壞性焊接品質(zhì)檢驗(yàn)，因此有必要加強(qiáng)對(duì)品質(zhì)保證的管理。1、壓力檢測(cè)焊接發(fā)熱量受電極與工件間的接觸電阻的影響極大。焊接過(guò)程中，壓力必須保持不變，因此有必要經(jīng)常用壓力測(cè)試儀對(duì)焊接2、電極研磨焊接次數(shù)的增多，會(huì)使電極表面磨損加重。電極表面粗糙會(huì)引起飛濺和造成工件表面出現(xiàn)糙痕，影響工件外觀，因此有必要多準(zhǔn)備些研磨好的電極，根據(jù)焊接次數(shù)適當(dāng)?shù)馗鼡Q電極。使用新電極之前先用作廢的工件進(jìn)行調(diào)試為好。3、電極過(guò)熱電極過(guò)熱不僅會(huì)縮短電極的壽命而且會(huì)導(dǎo)致工件焊接品質(zhì)不均一。4、工件精度因