逆变中频点焊机电极压力与飞溅的测定

　　为了验证中频逆变点焊机飞溅与电机压力的关系,我们做了如下试验,使用了相同的材料,即AA5754铝合金进行了实验。选这种材料来验证模型的原因是铝合金通常比钢更易发生飞溅。板材由 Alcan铝业公司提供,并采用了Acan表面处理技术对板材进行了处理,以确保具备可重复的表面状态。在实验中使用了一台装有中频点焊机变压器的钳式焊枪。所选择的焊接参数涵盖了相当大的范围。中频点焊机电极压力为2~9kN,电流为20~35kA,焊接时间为67~167ms(4~10个周波)。

　　在焊接过程中,用焊接电流检测仪进行电流测试,同时对飞溅的发生进行了监测。然后,按照标准的金相检验流程对焊接件进行切割、研磨、抛光和腐蚀。用光学显微镜测定焊点直径、电极压痕的大小,以及焊核中心和压痕中心之间的偏移量。基于于FEM的结果,对每个焊点在液态下的平均温度进行了估计。计算时假定液态焊核中的平均温度正比于总的热量输入减去熔化焊核所需热量。这种近似避免了焊接期间的所有热-电过程的细节。而且,这种假设可能造成的误差很小,因为液体膨胀导致的压力贡献通常低于总压力的20%。然后,,用焊点尺寸和平均温度计算出液体焊核力。再计算有效电极力。

　　计算出的焊核力与点焊机有效电极力的对比。当一个点落在这条线以上或以下的时候,将会发生飞溅。多数飞溅点在边界以下,有些点在线附近,还有几个飞溅点在对角线以上。这种差异的产生有几种可能。首先,用金相技术并非总能精确地测量非对称焊核的大小。因为液态焊核产生的力与焊核的大小成正比,所以这可能是产生误差的最主要原因。所施加的电极力和焊核力之间的偏差也很难精确测定。此外,中频逆变电阻焊具有非常强的动态特性,在中频点焊过程中,许多过程远非平衡状态,而且焊接中的随机因素也难以预测和控制。另一个因素是现在尚缺乏广泛接受的关于飞溅的定性或定量的定义,以及其严重程度的定义。
 

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