[科普中国]-闪光对焊

简介

闪光对焊是将两个焊件相对放置装配成对接接头，接通电源并使其端面逐渐接近达到局部接触，利用电阻热加热这些触点（产生闪光），使端面的这些金属触接点加热熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力，依靠焊接区金属本身的高温塑性金属的大变形和电阻热，使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离，形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到永久接头。

闪光对焊由于热效率高、焊接质量好、可焊金属和合金的范围广，不但可以焊接紧凑截面，而且可以焊接展开截面的焊件（如型钢、薄板等），因此，广泛应用于机电、建筑、铁路、石油钻探和冶金工业等方面。1

分类钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等，根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。

连续闪光对焊的工艺过程包括：连续闪光和顶锻过程。施焊时，先闭合一次电路，使两根钢筋端面轻微接触，此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒---闪光，接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触，形成连续闪光。当闪光到预定的长度，使钢筋端头加热到将近熔点时，就以一定的压力迅速进行顶锻。先带电顶锻，再无电顶锻到一定长度，焊接接头即告完成。

预热闪光对焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程，以扩大焊接热影响区。其工艺过程包括：预热、闪光和顶锻过程。施焊时先闭合电源，然后使两根钢筋端面交替地接触和分开，这时钢筋端面的间隙中发出断续的闪光，而形成预热过程。当钢筋达到预热温度后进入闪光阶段，随后顶锻而成。

闪光-预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程，目的是使不平整的钢筋端面烧化平整，使预热均匀。其工艺过程包括：一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程。施焊时首先连续闪光，使钢筋端部闪平，然后同预热闪光焊。

优缺点与电阻对焊相比，闪光对焊有许多优点，由于闪光的作用，使得焊接接头处形成自保护区，减少了对口金属被氧化的可能性；闪光后期由于高温液态金属的存在，能够将焊接接头的污物清除干净；对口处温度上升较快；较少出现许多熔化焊接接头缺陷。

但同时闪光对焊焊接时也存在着一些缺点，如材料烧损较多并且伴有比较大烟尘和飞溅，对于工作环境不利，焊接参数相互影响较大，控制不方便等。1

工艺原理1、 闪光阶段：

闪光的主要作用是加热工件。在此阶段中，先接通电源，并使两工件端面轻微接触，形成许多接触点。电流通过时，接触点熔化，成为连接两端面的液体金属过梁。由于液体过梁中的电流密度极高，使过梁中的液体金属蒸发、过梁爆破。随着动夹钳的缓慢推进，过梁也不断产生与爆破。在蒸气压力和电磁力的作用下，液态金属微粒不断从接口间喷射出来。形成火花急流--闪光。

在闪光过程中，工件逐渐缩短，端头温度也逐渐升高。随着端头温度的升高，过梁爆破的速度将加快，动夹钳的推进速度也必须逐渐加大。在闪光过程结束前，必须使工件整个端面形成一层液体金属层，并在一定深度上使金属达到塑性变形温度。

由于过梁爆破时所产生的金属蒸气和金属微粒的强烈氧化，接口间隙中气体介质的含氧量减少，其氧化能力可降低，从而提高接头的质量。但闪光必须稳定而且强烈。所谓稳定是指在闪光过程中不发生断路和短路现象。断路会减弱焊接处的自保护作用，接头易被氧化。短路会使工件过烧，导致工件报废。所谓强烈是指在单位时间内有相当多的过梁爆破。闪光越强烈，焊接处的自保护作用越好，这在闪光后期尤为重要。

2**、 顶锻阶段：**

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。

焊接缺陷及预防1、缺陷形式：烧化过分剧烈并产生爆炸声。

纠正预防措施：

（1）降低变压器级次；

（2） 减慢烧化速度

2、缺陷形式：钢筋表面烧伤。

纠正预防措施：

（1）调整电极位置，增强夹具刚度；

（2） 切除或矫直钢筋接头；

（3）焊完冷却后，平稳取下钢筋。

3、 缺陷形式：接头轴线偏移和弯折。

纠正预防措施：

（1）调整电极位置，增强夹具刚 度；

（2）切除或矫直钢筋接头；

（3）焊完冷却后，平稳取下钢筋。

4、缺陷形式：接头中有氧化膜，未焊透或有夹渣。

纠正预防措施：

（1）增加预热过程；

（2）加快临近顶锻时的烧化速度；

（3）避免过早切断电流；

（4）增加顶锻速度和顶锻力。

5、缺陷形式：接头过热或热影响区过热。

纠正预防措施：

（1）降低变压器级次；

（2） 正确控制有电顶锻流量及速度，避免过早顶锻；

（3）减小预热程度；

（4）加快闪光速度

6、缺陷形式：接头区域裂缝纠正预防措施：

（1）检验钢筋的碳、硫、磷含量，如不符合规定，应予更换；

（2）增大预热程度。2

操作注意事项1、对焊前应检查焊机各部件和接地情况，调整变压器级次，开放冷却水，合上电闸。

2、当调换焊工或更换钢筋级别和直径时，应按规定制作六个试样，作冷弯和拉力试验合格后，才能成批焊接。

3、焊接前，应将钢筋端头15cm范围内的铁锈、污物等清除干净，以免在夹具和钢筋间因接触不良而引起“打火”。

4、钢筋端头应保持顺直，如有弯曲必须调直或切除，并使两钢筋处在同一轴线上，其最大偏差不得超过0.5mm。

5、对Ⅱ级钢筋采用预热闪光焊时，应做到；一次闪光，闪平为准；预热充分，频率要高；二次闪光，短、稳、强烈；顶锻过程，快而有力。

6、不同直径的钢筋焊接时，其直径差一般不宜大于2~3mm。焊接时应按大直径钢筋选择焊接参数，并应减小大直径钢筋的调伸长度，或利用短料首先将大直径钢筋预热，以使两者在焊接过程中加热均匀，保证焊接质量。

7、焊接场地应有防风、防雨措施，以免接头区骤然冷却，发生淬裂。

8、负温（不低于-20℃）条件下进行闪光对焊，应采用弱参数，并使室内温度保持0℃以上，避免接头冷淬。当气温较低时，接头部位应采用石棉粉等保温材料予以保温。2