闪光对焊的特点

　弯头整理，在闪光阶段结束时，立即对工件施加足够的顶端压力，接口间隙迅速减小过梁停止爆破，即进入顶锻阶段。顶锻的作用是密封工件端面的间隙和液体金属过梁爆破后留下的火口，同时挤出端面的液态金属及氧化夹杂物，使洁净的塑性金属紧密接触，并使接头区产生一定的塑性变形，以促进再结晶的进行、形成共同晶粒、获得牢固的接头。闪光对焊时在加热过程中虽有熔化金属，但实质上是塑性状态焊接。
　　预热闪光对焊是在闪光阶段之前先以断续的电流脉冲加热工件，然后在进入闪光和顶锻阶段。预热目的如下：
　　（1）减小需用功率 可以在小容量的焊机上焊接断面面积较大的工件，因为当焊机容量不足时，若不先将工件预热到一定温度，就不可能激发连续的闪光过程。此时，预热是不得已而采取的手段。
　　（2）降低焊后的冷却速度 这将有利于防止淬火钢接头在冷却时产生淬火组织和裂纹。
　　（3）缩短闪光时间 可以减少闪光余量，节约贵重金属。
　　预热不足之处是：
　　（1）延长了焊接周期，降低了生产率；
　　（2）使过程的自动化更加复杂；
　　（3）预热控制较困难。预热程度若不一致，就会降低接头质量的稳定性。
　　二、闪光对焊的电阻和加热
　　闪光对焊时的接触电阻Rc即为两工件端面间液体金属过梁的总电阻，其大小取决于同时存在的过梁数及其横断面积。后两项又与工件的横断面积、电流密度和两工件的接近速度有关。随着这三者的增大，同时存在的过梁数及其横截面积增大，Rc将减小。
　　闪光对焊的Rc比电阻对焊大得多，并且存在于整个闪光阶段，虽然其电阻值逐渐减小，但始终大于工件的内部电阻，直到顶锻开始瞬间Rc才完全消失。图14-5是闪光对焊时Rc、2Rω和R变化的一般规律。Rc逐渐减小是由于在闪光过程中，随着端面温度的升高，工件接近速度逐渐增大，过梁的数目和尺寸都随之增大的缘故。
　　由于Rc大并且存在整个闪光阶段，所以闪光对焊时接头的加热主要靠Rc。
　　三、闪光对焊的焊接循环、工艺参数和工件准备
　　1、焊接循环
　　闪光对焊的焊接循环14-7所示，图中复位时间是指动夹钳由松开工件至回到原位的时间。预热方法有两种：电阻预热和闪光预热，图中（b）采用的是电阻预热。
　　2、工艺参数
　　闪光对焊的主要参数有：伸出长度、闪光电流、闪光流量、闪光速度、顶锻流量、顶锻速度、顶锻压力、顶锻电流、夹钳夹持力等。图14-8是连续闪光对焊各流量和伸出长度的示意图。下面介绍各工艺参数对焊接质量的影响及选用原则：
　　（1）伸长长度l0 和电阻对焊一样，l0影响沿工件轴向的温度分布和接头的塑性变形。此外，随着l0的增大，使焊接回路的阻抗增大，需用功率也要增大。一般情况下，棒材和厚臂管材l0=（0.7-1.0）d，d为圆棒料的直径或方棒料的边长。
　　对于薄板（δ=1-4mm）为了顶锻时不失稳，一般取l0=（4-5）δ。
　　不同金属对焊时，为了使两工件上的温度分布一致，通常是导电性和导热性差的金属l0应较小。表1是不同金属闪光对焊时的l0参考值。
　　（2）闪光电流If和顶锻电流Iu If取决于工件的断面积和闪光所需要的电流密度jf。jf的大小又与被焊金属的物理性能、闪光速度、工件断面的面积和形状，以及端面的加热状态有关。在闪光过程中，随着vf的逐渐提高和接触电阻Rc的逐渐减小，jf将增大。顶锻时，Rc迅速消失，电流将急剧增大到顶锻电流Iu。当焊接大截面钢件时，为增加工件的加热深度，应采用较小的闪光速度，所用的平均jf一般不超过5A/mm2。表2为断面积200-1000mm2工件闪光对焊时jf和ju的参考值。
　　电流的大小取决于焊接变压器的空载电压U20。因此，在实际生产中一般是给定次级空载电压。选定U20时，除应考虑焊机回路的阻抗，阻抗大时，U20应相应提高。焊接大断面工件时，有时采用分级调节次级电压的方法，开始时，用较高的U20来激发闪光，然后降低到适应值。
　　（3）闪光流量δf 选择闪光流量，应满足在闪光结束时整个工件端面有一熔化金属层，同时在一定深度上达到塑性变形温度。如果δf 过小，则不能满足上述要求，会影响焊接质量。δf过大，又会浪费金属材料、降低生产率。在选择δf时还应考虑是否有预热，因预热闪光对焊的δf可比连续闪光对焊小30-50%。
　　（4）闪光速度vf 足够大的闪光速度才能保证闪光的强烈和稳定。但vf过大会使加热区过窄，增加塑性变形的困难，同时，由于需要的焊接电流增加，会增大过梁爆破后的火口深度，因此将会降低接头质量。选择vf时还应考虑下列因素：
　　1）被焊材料的成分和性能。含有易氧化元素多的或导电导热性好的材料，vf应较大。例如焊奥氏体不锈钢和铝合金时要比焊低碳钢时大；
　　2）是否有预热。有预热时容易激发闪光，因而可提高vf。
　　3）顶锻前应有强烈闪光。vf应较大，以保证在端面上获得均匀的金属层。
　　（5）顶锻流量δu δu 影响液体金属的排除和塑性变形的大小。δu 过小时，液态金属残留在接口中，易形成疏松、缩孔、裂纹等缺陷；δu 过大时，也会因晶纹弯曲严重，降低接头的冲击韧度。δu 根据工件断面积选取，随着断面积的增大而增大。
　　顶锻时，为防止接口氧化，在端面接口闭合前不立刻切断电流，因此顶锻流量应包括两部分----有电流顶锻留量和无电流顶锻留量，前者为后者的0.5-1倍。