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电阻焊焊接原理

关键字：焊接

焊件结合后，通过电极施加压力，电流通过接头和相邻区域的接触面产生的电阻热用
于焊接，称为电阻焊。电阻焊具有生产效率高、成本低、节省材料、易于自动化等特点。
因此，它被广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等工业部门。这是一种重要
的焊接工艺。

一、焊接热的产出及影响因素点焊时产生的热量由下式决定：q=irt――――（1）式
中：q――产生的热量

I--焊接电流（a）

r――电极间电阻（欧姆）t――焊接时间（s）

1.阻力R和影响阻力R的因素

电极间电阻包括工件本身电阻rw，两工件间接触电阻rc，电极与工件间接触电阻rew.

r=2rw+rc+2rew（2）

当工件和电极一定时，工件的电阻取决与它的电阻率.因此，电阻率是被焊材料的重
要性能.电阻率高的金属其导电性差（如不锈钢）电阻率低的金属其导电性好（如铝合
金）。因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易.点焊时，前
者可用较小电流（几千安培），而后者就必须用很大电流（几万安培）。电阻率不仅取决
与金属种类，还与金属的热处理状态、加工方式及温度有关。

接触电阻存在时间短，一般存在于焊接初期。它的形成有两个原因：1）工件和电极
表面有高电阻系数的氧化物或脏物层，这将极大地阻碍电流。太厚的氧化物和肮脏的材料
层甚至会使电流无法传导。

2）在表面十分洁净的条件下，由于表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局
部形成接触点。在接触点处形成电流线的收拢。由于电流通路的缩小而增加了接触处的电
阻。

与RC和RW相比，铜合金的电阻率和硬度普遍低于工件，因此对熔核形成的影响较小，
因此很少考虑其影响。

2.焊接电流的影响

从式（1）可以看出，电流对发热的影响大于电阻和时间的影响。因此，在焊接过程
中，它是一个必须严格控制的参数。电流变化的主要原因是电网电压的波动和交流焊机二

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次回路阻抗的变化。阻抗变化是由于回路几何结构的变化或二次回路中引入不同数量的磁
性金属引起的。对于直流焊机，二次回路阻抗的变化对电流没有明显影响。

3.焊接时间的影响

为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间和焊接电流可以在一定范围内相互补充。为
了获得具有一定强度的焊点，可以使用大电流和短时间（强条件，也称为硬规格）或小电
流和长时间（弱条件，也称为软规格）。硬规格或软规格的选择取决于金属的性能和厚度
以及所用焊机的功率。不同性能和厚度的金属所需

电流和时间，都有一个上下限，使用时以此为准。

4.电极压力的影响

电极压力对两电极间总电阻r有明显的影响，随着电极压力的增大，r显著减小，而
焊接电流增大的幅度却不大，不能影响因r减小引起的产热减少。因此，焊点强度总随着
焊接压力增大而减小。解决的办法是在增大焊接压力的同时，增大焊接电流。

5.电极形状和材料性能的影响

由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生
和散失，因此，电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，
接触面积增大，焊点强度将降低。

6.工件表面状况的影响

工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使
电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的
存在还会影响各个焊点加热的不均匀性，引起焊接质量波动。因此彻底清理工件表面是保
证获得优质接头的必要条件。

二、在热平衡和散热点焊过程中，产生的热量只有一小部分用于形成焊接接头，大
部分热量由于传导或辐射到相邻物质而损失。其热平衡方程为：

q=q1+q2――――（3）其中：q1――形成熔核的热量、q2――损失的热量有效热量q1
取决与金属的热物理性能及熔化金属量，而与所用的焊接条件无关。q1=10%-30%q，导热
性好的金属（铝、铜合金等）取下限；电阻率高、导热性差的金属（不锈钢、高温合金等）
取上限。损失热量q2主要包括通过电极传导的热量（30%-50%q）和通过工件传导的热量
（20%q左右）。辐射到大气中的热量5%左右。

三、焊接周期

点焊和凸焊的焊接循环由四个基本阶段：

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1）预加载阶段——电极下降到电流连接阶段，以确保电极按压工件，工件之间有适
当的压力。

2）焊接时间――焊接电流通过工件，产热形成熔核。

3）维护时间-切断焊接电流并保持电极压力，直到熔核凝固到足够的强度。4）休
息时间-电极开始提升，直到电极再次开始下降，并开始下一个焊接循环。

为了改善焊接接头的性能，有时需