（1）焊接热的产生和影响产热的因素点焊时产生的热量由下式决定：

Q＝I²rt （1）

式中Q——产生的热量（J）；

I——焊接电流（A）；

r——电极问电阻（Ω）；

t——焊接时问（s）。

图2 点焊时的电阻及温度分布

1）电阻r的影响：点焊时的电阻及温度分布见图2。在焊接过程中，电流通过了七个串联的电阻，它们分别是：①上电极电阻；②上电极与上工件接触电阻；③上工件电阻；④上工件与下工件接触电阻；⑤下工件电阻；⑥下工件与下电极接触电阻；⑦下电极电阻。

焊接过程中，上述七处均会产生正比于其电阻的热量。焊接开始时，各处温度均为水温（如图2中右侧垂直线所示）。开始通电时，4点的电阻最大，因此产热最多；2、6点电阻也较大，产热量仅次于4点。当通电时问达到约20％的焊接时问时，温度分布曲线如图2所示，有三个明显的峰值。随后，由于2、6点的水冷电极的散热作用很强，而4点处尽管接触电阻已消失，但散热很差，温升很快，因此通电结束时的温度分布如图2所示，只有工件与工件的接触面（4点附近）一个小范围内的温度能达到焊接温度，从而形成熔核。

工件本身的电阻对焊接热量的产生起着主要作用，而工件电阻取决于其电阻率。电阻率是被焊材料的重要性能。电阻率高的金属（如不锈钢），其导热性差；电阻率低的金属（如铝合金），其导热性好。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，前者可以用较小电流（几千安），后者就必须用很大电流（几万安）。

电阻率不仅取决于金属种类，还与金属的热处理状态和加工方式有关。通常合金中含合金元素越多，电阻率就越高。淬火状态的又比退火状态的电阻率高。例如退火状态的2A12（LY12）铝合金电阻率为4.3μΩ·cm，淬火时效的则高达7.3μΩ·cm。金属经冷作加工后，其电阻率也增高。

金属的电阻率还与温度有关（如图3）。由图3可见，常用材料的电阻率随着温度而升高，并且金属熔化时的电阻率比熔化前高1～2倍。

随着温度升高，除电阻率升高使工件电阻升高外，金属的压溃强度会降低，使工件与工件、工件与电极问的接触面增大，因而引起电阻减小。点焊低碳钢时，在两种矛盾着的因素影响下，加热开始时工件电阻逐渐升高，熔核形成时又逐渐降低，动态电阻曲线具有一个峰值。这一现象为目前已应用于生产的动态电阻监控提供了依据。铝合金点焊时动态电阻无峰值，因而不适用动态电阻监控。

图3 各种金属高温时的电阻率

1—不锈钢 2—低碳钢 3—镍 4—黄铜 5—铝 6—铜

电极压力变化将改变工件与电极、工件与工件问的接触面积，从而改变接触电阻。接触电阻由下面两方面的因素形成：

①工件和电极表面的高电阻系数的氧化物或污物层。它使电流受到较大阻碍，过厚的氧化物或污物层甚至会使电流不能导通。

②接触面的微观不平度。即使工件表面十分清洁，但由于接触面的微观不平度，工件只在粗糙表面的局部凸点形成接触。在接触点处形成电流线的收拢，缩小电流通道而增加了接触电阻。

电极压力增大时，粗糙表面的凸点将被压溃。凸点的接触面增大，数量增多，表面氧化膜也更易被挤破。温度升高时，金属的压溃强度降低（低碳钢600℃时，铝合金350℃时，压溃强度趋于0）。即使电极压力不变，也会有凸点接触面增大，数量增多的现象。可见，接触电阻将随电极压力的增大和温度的升高而显著减小。因此，当表面清理十分洁净时，接触电阻只在通电开始后极短的时问内存在，随后就会迅速减小以致消失。接触电阻尽管存在时问很短，但在通电时问极短时（如电容储能点焊），对熔核形成仍有重要影响。

2）焊接电流的影响：式（1）中，电流为平方项，其对产热的影响比电阻和时问两者都大。因而在点焊中，电流是一个必须严格控制的参数。点焊中导致电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机二次回路阻抗变化。阻抗变化是因回路的几何形状变化或因在变压器二次回路中引入了不同量磁性金属。对于直流焊机，二次回路阻抗变化对电流无明显影响。

除焊接电流总量外，电流密度也对加热有显著影响。当焊点问距较小时，部分电流通过邻近已焊点流过工件的现象叫作分流，如图4。图中B是当前焊点，A是相邻的已焊点。当A、B距离较近时，通过A点的电流（分流）较大。分流现象会使焊接区电流密度降低。此外，增大电极接触面积和凸焊时的凸点尺寸，均会降低电流密度和焊接热，从而使接头强度显著下降。

图4 邻近焊点的分流作用

图5显示了接头抗剪力和焊接电流的关系。随着电流增大，熔核尺寸和抗剪力将增大。图中曲线的陡峭段AB相当于未熔化焊接。倾斜段BC相当于熔化焊接。接近C点处抗剪力增加缓慢，说明电流变化对抗剪力的影响小。因此，点焊时应选用C点的电流。越过C点后，由于熔化金属喷溅或工件表面压痕过深，抗剪力会明显降低。

图5 焊接电流I_w对焊点抗剪力Fτ的影响

恒流闭环监控技术能有效克服网压波动和二次回路阻抗变化的影响。分流影响则可用具有电流递增功能的控制器解决。它可为各焊点设置不同的焊接电流，以补偿分流影响。

3）焊接时问的影响：由式（1）可见，焊接热量与焊接时问成正比。为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时问和电流在一定范围内可互为补充。为了获得一定强度的焊点，可采用大电流和短时问（强条件），也可采用小电流和长时问（弱条件）。选用强条件还是弱条件，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。但对于一定性能、厚度的金属，所需的电流和时问仍有一个上、下限，超过此范围将无法形成合格熔核。

4）电极压力的影响：电极压力对两电极问的总电阻r有显著影响。由前述可知，随着电极压力增大，r将减小，从而引起产热量的减小。因此，其他条件一定时，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低（如图6）。在增大电极压力的同时，相应增大焊接电流或延长焊接时问，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变，并有利于提高焊点强度的稳定性。电极压力过小，会使接触电阻过大，将引起喷溅，从而降低焊点强度。

图6 电极压力F对焊点抗剪力F_τ的影响

5）电极形状及材料性能的影响：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，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的磨损和变形，接触面积将增大，焊点强度将降低。

6）工件表面状况的影响：工件表面上的氧化物、油污和其他杂质，增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至还会使电流不能通过或只有局部导通。局部导通会使电流密度过大，产生喷溅和表面+烧损。氧化物层的不均匀还会引起各个焊点加热不一致，造成焊接质量不稳定。因此，彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件（清理工艺详见13.4.1）。(www.daowen.com)

（2）焊接循环 点焊和凸焊的焊接循环由4个基本阶段组成（如图7）。

图7 点焊和凸焊的基本焊接循环

F—电极压力 I—焊接电流 t₁—预压时问 t₂—焊接时问 t₃—维持时问 t₄—休止时问

1）预压时问：自电极开始下降到焊接电流开始接通的时问。这一时问是为了确保在通电之前电极压紧工件，使焊接区各接触面压力达到设定的稳态值。

2）焊接时问：焊接电流通过工件的持续时问。在该时问内焊接区被加热并形成熔核。

3）维持时问：焊接电流切断后，电极压力继续保持的时问。该时问使熔核在一定压力下冷却凝固至具有足够强度。

4）休止时问：连续点焊时，自电极开始提起到再次开始下降的时问。该时问内电极离开工件，使操作人员得以移动工件准备焊接下一点。

通电焊接必须在电极压力达到稳定值后进行，否则可能因压力过低而喷溅，或者因各点压力不一致而影响加热，造成焊点强度波动。

电极提起必须在电流全部切断之后，否则电极与工件问将引起电弧，烧伤工件。这一点在直流脉冲焊机上尤为重要。

为了改善接头的性能，有时需要将下列各项中的一项或多项加于基本循环。

1）加大预压力以消除厚工件的问隙，使之紧密贴合。

2）用预热脉冲提高金属的塑性，使工件易于紧密贴合、防止喷溅。多点凸焊时，这样做可使各凸点在通电焊接时与平板均匀接触，以保证各点加热的一致。

3）加大锻压力以压实熔核，防止产生裂纹和缩孔。

图8为在三相二次整流焊机上焊接2A12CZ（LY12CZ）铝合金的复杂焊接循环。虚线是增加的加大预压力和缓冷脉冲部分。图中的电极落下时问t₁（低电极压力）是为了电极缓慢下降，不致冲击工件而设置的。电极接触工件后，应迅速提高电极压力，以保证在通电前压力达到设定值（参看13.4.7铝合金的点焊）。

图8 焊接2A12CＺ铝合金的复杂焊接循环

F_p—预压压力 F_w—焊接压力 F_u—锻压压力 I—焊接电流脉冲 I′—缓冷电流脉冲 t₁—电极落下时问 t₂—预压时问 t₃—焊接时问 t₄—锻压时问 t₅—休止时问 t₆—锻压滞后时问

（3）焊接电流的种类和适用范围 电阻焊的焊接电流可以是交流电或直流电，它们的适用范围有所不同。

1）交流电：通常是指单相50Hｚ交流电，由焊接变压器输出。常用的电压范围是1～25V，电流为1～50kA。

点焊机变压器负载是电极臂和工件构成的二次回路，为感性负载。一般感抗与二次回路所包围的面积成正比，因此交流焊机功率因数低，难以提供大的焊接功率。三相低频焊机输出频率较低，功率因数有所提高。

2）直流电：主要有直流脉冲、电容储能、三相二次整流和中频逆变等工作方式。其中直流脉冲式由于变压器体积庞大，焊接电流必须换向，而逐渐被三相二次整流和中频逆变式所取代。直流焊机的主要特点是：①三相电源供电，避免了单相交流焊机所造成的三相负载不平衡；②功率因数高，在电极臂伸较长情况下仍能提供较大焊接电流。微型零件的电阻焊常用一种晶体管式焊机或小功率逆变直流焊机，由于通电和调整时问不受工频周期的限制，控制精度较高。中小功率直流焊机为降低成本也有采用单相电源供电的。

（4）金属电阻焊时的焊接性 评价金属电阻焊接性的主要指标有：

1）材料的导电性和导热性：电阻率小而热导率大的金属需使用大功率焊机，焊接性较差。

2）材料的高温强度：高温（0.5～0.7T_m）屈服强度大的金属，点焊时易产生喷溅、缩孔、裂纹等缺陷，需使用大的电极压力，有时还需在断电后施加大的锻压力，故其焊接性较差。

表1给出了某些常用金属材料的主要热物理性能。

3）材料的塑性温度范围：塑性温度范围较窄的金属（如铝合金），对焊接参数的波动非常敏感，需要使用能精确控制焊接参数的焊机，并要求良好的电极随动性，因此其焊接性较差。

表1 常用金属村料的主要热物理性能^［1］

4）材料对热循环的敏感性：在焊接热循环的影响下，有淬火倾向的金属，易产生淬硬组织、冷裂纹；与易熔杂质，易于形成低熔点共晶物的合金，易产生热裂纹；经冷作强化的金属，易产生软化区。要防止这些缺陷，必须采取相应的工艺措施，因此凡对热循环敏感性高的金属，其焊接性就较差。

此外，熔点高、线胀系数大、易形成致密氧化膜的金属和镀层金属，焊接性一般较差。

参考文献（见第16章著录的参考文献）