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尊敬的各位专家、教授、同仁、来宾们！您们好！谢谢您们参加由深圳市骏腾发自动焊接装备有限公司吴禄教授对“闪光对焊应用技术”的研讨会，谨代表公司全体员工向大家致以热烈的欢迎。
闪光对焊是重要焊接方法之一，它具有一系列特点：
■闪光对焊主要是利用工件对口接触电阻产生热量加热工件，金属表面熔化，温度梯度大，热影响区比较小。
■焊缝是在工件对口固相金属产生塑性变性条件下，形成共同晶粒。焊缝组织、成分接近基本金属（或者经过热处理），比较容易获得等强等塑焊接接头。
■闪光过程具有排出空气，降低金属氧化的自保护功能。顶锻还能将氧化物随液体金属排出焊缝之外。焊缝夹杂、未焊透等缺陷较少。
■闪光过程具有较强的自调节功能，对严格保持规范一致性要求较低，焊接质量稳定。单位焊接截面积需要电功率小，焊接低碳钢只需（0.1-0.3）KVA/mm2电功率。
■焊接生产率高，焊接一个接头只需几秒至几十秒。
■焊接适用范围广，原则上能锻造的金属材料都可以用闪光对焊焊接。例如低碳钢、高碳钢、合金钢、不锈钢；铝、铜、钛等有色金属及合金都可以用闪光对焊焊接；还可以焊接异种合金接头。
■焊接截面积范围大，一般从几十至几万mm2截面积都能焊接。
■闪光对焊主要缺点是闪光过程对环境会造成污染，含有有毒元素的材料，不宜用闪光对焊焊接。
■闪光对焊广泛应用于焊接各种板件、管件、型材、实心件、刀具等，应用十分广泛，是一种经济、高效率的焊接方法。
1、闪光对焊接头形成过程特点
闪光对焊分连续闪光和预热闪光对焊两种。连续闪光对焊主要由闪光和顶锻两个阶段组成。闪光过程始终保持对口端面点接触（图1-1），闪光电流If集中从这些有限接触点上通过，电流密度非常高，达（3000-6000）A/mm2，触点快速熔化，形成连接两边金属的液体“过梁”。这些液体过梁在电、热、力共同作用下爆破，高速向外喷射，即所谓“闪光”。随着工件往前送进，新的触点又形成----爆破。
持续一段时间闪光后，对口端面被一层很薄（约0.1-0.3mm）液体金属覆盖，端口温度达到金属的熔点，而且趋于稳定均匀，轴向也有一定加热深度，（如图1-2所示）。在实际生产中，考虑到工件端面加热不均匀及尺寸误差，往往闪光留量要比理想状（图1-2中△f’）大50-100%。
闪光加热达到焊接温度后，迅速提高送进力（顶锻力）， 快速送进，将液体金属及氧化、夹杂物全部挤出对口之外，使对口端面固态金属紧密接触，并且有一定塑性变形，两边金属交互结晶，形成共同晶粒，获得牢固对接接头。结晶过程非常快，一般在0.02-0.06秒内完成。是否能在液体金属凝固之前，将液体金属及氧化物全部排出对口之外，是 获得优质焊接接头的重要条件之一。
图1-2 闪光过程沿焊件轴向温度分布
a）、连续闪光对焊； b）、预热闪光对焊；
c）、连续闪光终了温度分布。△f—闪光留量；
△'f—温度趋于稳定最小闪光留量
TY—预热温度；Tr—金属熔化温度
可见连续闪光过程，是对口端面接触点不断形成——爆破过程，对口始终保持着点接触。利用这些触点产生的电阻热加热工件，对口端面金属熔化，温度梯度大。顶锻过程就是将液体金属及氧化物排出对口之外，使固相金属获得足够塑变形，形成共同晶粒过程。
2、闪光过程自调节效应
维持连续、稳定闪光过程，必要条件是始终保持对口端面点接触，也就是要保持工件送进速度Vf等于闪光时工件缩短速度Vf∣破坏这一必要条件，就可能产生开路或短路，使闪光过程中断。
所谓自调节效应，就是不需要人为严格保证度Vf=Vf/,当发生偏差时，由系统自动调整，维持Vf=Vf/
闪光过程对口接触电阻产生的有效功率：
Pf=If2*Rfc——————（1）
Pf——— 对口接触电阻产生的有效功率
If —— 闪光电流
Rfc——对口接触电阻，不含工件自身电阻。
由（1）式可知，Pf变化曲线是具有极大值的抛物线（图2-1）。
图中峰值点Pfmax对应的接触电阻：
Rfc=Zcc
Zcc——次级回路短路阻抗，包含工件自身电阻，不含对口接触电阻Pfc。
在Pfmax 左边 ，Rfc＞Zcc，当Rfc→∝，Pf→0;
在Pfmax右边，Rfc＜Zcc，当Rfc→0，Pf→0
图2-1 闪光过程对口产生的有效功率与闪光电流关系
图2-1中，如果某一时刻稳定闪光工作点在a（Vf= Vf<sup>/</sup>[/html]），需要有效功率Pfa,对应闪光电流lfa。当产生Vf＞Vf/时，对口间隙减小，对口接触电阻降低，要求提高有效功率Pf，促使闪光速度Vf、加快，维持Vf= Vf/。如果这时工作点变到Q点，由于接触电阻降低，闪光电流提高到IfQ，有效功率会自动提高到PfQ，促使闪光速度加快，工作点自动沿Pf曲线回复到稳定的a点，使Vf= Vf/。如果工作点瞬时变到Qˊ点，这时由于闪光电流增加到If/Q，产生的有效功率PfQ＞Pfa，闪光加快，工作点也会自动沿Pf回到稳定a点。
但当Vf＞＞Vf/，对口接触电阻Rfc≤Zcc,，工作点变到Q〞点时，产生的有效功率PfQ/＜Pfa，闪光速度会进一步降低，Rfc进一步减小，促使Q〞沿Pf曲线继续下降，到Rf=0，Pf=0，这时产生短路，闪光终止。
当Vf＜Vf/时，对口间隙增大，Rfc增大，lf 、Pf 都减小，如果闪光电流降低到不能激发闪光时，闪光会瞬时停止（过梁爆破后，新触点未形成之前，会产生这种情况），但随着工件送进，会使间隙减小，重新激发闪光，使工作点回复到a点，维持Vf= Vf/。
由此可见，当工作点为a时，在Pfa—Pfb上方为稳定闪光区，下方为不稳定闪光区。Pfa—Pfb范围越宽,包围面积越大，闪光过程越稳定。左边Pfa下方，闪光瞬时停止，但能自动恢复。右边Pfb下方产生短路不能恢复，闪光终止。
闪光过程要求Pf及lf变化范围大，需要留有足够调节余量。当lfb/lfa≥4～5时闪光过程具有足够稳定性。用****次级短路电流lcc与平均闪光电流lfp来表示，对选择规范更方便。当lcc/lfp≥4.5～5.5时，能满足闪光过程稳定性要求。
图2-1 闪光过程对口产生的有效功率与闪光电流关系
闪光过程初始阶段，由于工件处于冷态，激发闪光需要更大有效功率。因此应采用很低送进速度，一般不超过0.5-1.5毫米/秒。闪光后期，对口金属温度已接近金属熔点，而且已趋向均匀，容易激发闪光；另外，为了避免对口金属被氧化，也需要提高闪光速度。所以根据闪光速度变化要求，大致选择送进速度，使送进速度基本接近于闪光速度（Vf≈Vf/），对提高闪光过程的稳定性也很必要。若焊件端面相对位移量为S（动夹头送进距离），闪光时间为T，不同材料应采用不同位移曲线。对于低碳钢和合金钢，大致采用S=KOT2 位移曲线（KO=0.5～1.5），能获得比较满意稳定闪光过程。（如图2-2）。
图2-2 闪光对焊过程示意图
a）连续光对焊； b）、预热闪光对焊
0）预热阶段； 1）—闪光阶段；2）顶锻阶段； 3）—维持阶段。
4）复位 S—动夹头移动距离；顶锻力； N—焊接视在功率。 |
