论文部分内容阅读
[摘 要]焊接技术在工业生产中具有极为重要的地位，其水平高低将对整个工业水平的提高和发展起着重要的作用， 而精密电阻焊接质量控制技术是实现高质量的焊接的根本。本文重点阐述了电阻焊接的工作原理和特点，电阻焊在电池中的实际应用，围绕着电阻焊接技术做了初浅研究探讨，仅供同仁们参考。
[关键词]电阻焊接技术 电池 质量监测 控制要点
中图分类号：TM15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0032-01
一、电阻焊接的工作原理和特点
1、工作原理
电阻焊是通过对被接触金属工件之间施加、控制、保持一定的压力，使工件间形成一个稳定的接触电阻，然后使焊接电源控制器输出的控制电源流过被焊工件之间的接触表面产生热量，温度升高，局部熔化接触点，从而使金属工件焊接在一起的一种焊接方法。
根据热力学定律，Q=I2Rt（Q—热能，I—通过的电流，R—电阻，t—电流通过的时间），只要精确控制电阻焊接的三要素，就可控制热能Q的大小。如图1所示，焊接中的电阻包括电极电阻、工件电阻和工件之间的表面接触电阻，这3种电阻的结构和分布方式也决定了焊接过程的热量分布， 通过调整焊接电极的材料，可控制焊核形成的位置。
2、电阻焊技术特点
电阻焊有以下特点：焊点易于控制；焊接时应力变形小，生产效率高，劳动条件较好，不需要另加焊接材料，操作简单，容易实现机械自动化；由于设备较熔化焊复杂，耗电量较大，工件厚度受限制。
电阻焊分为点焊、缝焊和对焊。在手机锂电池生产中，主要采用点焊，点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面焊成一个焊点的焊接方法。点焊时，先加压使两个工件紧密接触，然后接通电流。电流流过所产生的电阻热使局部金属被熔化形成液态熔核。断电后，继续保持压力或加大压力，使熔核在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。焊完一个点后，电极将移至另一点进行焊接。当焊接下一个点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称为分流现象。分流将使焊接处电流减小，影响焊接质量。因此两个相邻焊点之间应有一定距离。影响焊点质量的主要因素有焊接电流、通电时间、电极压力和工件表面清理情况等。
二、电阻焊在电池中的实际应用
焊接电源一般分为：电容储能式焊接电源、线性直流DC焊接电源、高频逆变式焊接电源、交流焊接电源等多种形式。通过对这4种电源输出波的的比较与分析，选用了高频逆变式电源.因为高频逆变式焊接电源适合极细件和外观质量要求高的场所，所以在电池生产中使用较多。
TH- 50VFS逆变式精密电阻焊接电源控制器能自动选择最佳的逆变周波数Hz，可以在定电流、定电压、定功率三种形式中，选择最佳的方式。通过外部输入模式由外部来进行焊接条件、计数和上下限值的设定、操作、动作状态的监控以及数据管理，从而实现高精密的焊接。电源主电路原理图，如图2所示。
与通常的电阻焊焊接电源相比，焊接热量分布更趋理想。焊接过程对工件的热影响能达到最小化，大大减少了焊点的氧化和点焊过程中的焊渣飞溅现象，焊点的强度显著提高，无虚焊现象，损伤负极底外表面，消除电池慢性短路的隐患，满足电池无汞化的生产要求。
三、电阻焊接质量监测技术要点
点焊过程通常由预压、焊接、锻压三个阶段构成，是一個电场、热场、力场等各种场混合作用的过程，因此产生焊接缺陷的原因必然隐含于各种监测参量的动态变化之中。点焊过程的工艺参数主要有焊接电流、焊接时间、预紧力、顶锻力等。接头形式和焊接规范一定时，焊点质量主要取决于电极、工件表面、接触面的微观状态、动态变化，它们影响点焊过程中能量的输入与分配、局部热积累速度和热量的分布。
1、测焊接热量
这类方法包括恒流控制法，恒压控制法和恒功率控制法等。其原理是：在焊接过程中，适时测量焊接热量参数，并与给定值相比较，当出现偏差时，调节可控硅的控制角，以维持焊接热量参数的恒定，以单片机为点焊过程监测系统核心，借助高精度电流传感器，设计算法实现电流有效值测量，为提高恒流控制精度奠定试验基础。
2、参量监测技术
将监测信息作为判断焊点质量的依据，其前提是要建立监测信息与焊点质量如熔核直径和接头强度之间的关系模型，找出获得合格焊点时监测信息特征量的范围，由此判断焊点质量合格与否，这方面采用较多的是测量动态电阻，因为动态电阻综合考虑了电极间电压和焊接电流对熔核质量的影响，与熔核生长密切相关。利用监测特征参量监控焊接过程中焊接区金属状态的变化以及焊接缺陷的产生。如监测焊接区金属相变时刻、点焊过程的喷溅、虚焊等现象。点焊过程中的单一的监测信息预测焊点质量只能在较窄的范围内提供可靠的信息。
3、参量综合监测技术
实践证明根据点焊过程中监测信息的某一特征预测焊点质量只能在较窄的范围内提供可靠的信息，而实际点焊过程的复杂程度使这种监测模型与实际的被测对象之间相离甚远，这样预测的结果就不够稳定、适用范围十分有限。只有克服单一特征量监测技术的不足，充分利用各种监测参量所提供的焊点质量信息，才能作出对焊点质量的合理评价。
点焊质量监测技术进一步的研究方向是发展多参量综合监测技术。现代信号处理、电力电子、信息处理、计算机自动控制领域的技术发展，特别是神经网络、数据挖掘、模式识别、有限元元分析仿真技术的发展为实现焊点质量在线评估提供了大量创新性的思路。
结语
电阻焊作为一门机械、力学、电子、控制等多学科密集交叉的专门制造技术，其发展与其他科技的进步息息相关。随着我国制造技术自动化程度的日益提高，对点焊接的质量提出了更高的要求，只有这样才能提高电池生产的高效率。
参考文献
[1] 张立双，张龙.微电阻焊接技术在电池生产中的应用[J].电池，2003，6（33）：363～365.
[关键词]电阻焊接技术 电池 质量监测 控制要点
中图分类号：TM15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0032-01
一、电阻焊接的工作原理和特点
1、工作原理
电阻焊是通过对被接触金属工件之间施加、控制、保持一定的压力，使工件间形成一个稳定的接触电阻，然后使焊接电源控制器输出的控制电源流过被焊工件之间的接触表面产生热量，温度升高，局部熔化接触点，从而使金属工件焊接在一起的一种焊接方法。
根据热力学定律，Q=I2Rt（Q—热能，I—通过的电流，R—电阻，t—电流通过的时间），只要精确控制电阻焊接的三要素，就可控制热能Q的大小。如图1所示，焊接中的电阻包括电极电阻、工件电阻和工件之间的表面接触电阻，这3种电阻的结构和分布方式也决定了焊接过程的热量分布， 通过调整焊接电极的材料，可控制焊核形成的位置。
2、电阻焊技术特点
电阻焊有以下特点：焊点易于控制；焊接时应力变形小，生产效率高，劳动条件较好，不需要另加焊接材料，操作简单，容易实现机械自动化；由于设备较熔化焊复杂，耗电量较大，工件厚度受限制。
电阻焊分为点焊、缝焊和对焊。在手机锂电池生产中，主要采用点焊，点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面焊成一个焊点的焊接方法。点焊时，先加压使两个工件紧密接触，然后接通电流。电流流过所产生的电阻热使局部金属被熔化形成液态熔核。断电后，继续保持压力或加大压力，使熔核在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。焊完一个点后，电极将移至另一点进行焊接。当焊接下一个点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称为分流现象。分流将使焊接处电流减小，影响焊接质量。因此两个相邻焊点之间应有一定距离。影响焊点质量的主要因素有焊接电流、通电时间、电极压力和工件表面清理情况等。
二、电阻焊在电池中的实际应用
焊接电源一般分为：电容储能式焊接电源、线性直流DC焊接电源、高频逆变式焊接电源、交流焊接电源等多种形式。通过对这4种电源输出波的的比较与分析，选用了高频逆变式电源.因为高频逆变式焊接电源适合极细件和外观质量要求高的场所，所以在电池生产中使用较多。
TH- 50VFS逆变式精密电阻焊接电源控制器能自动选择最佳的逆变周波数Hz，可以在定电流、定电压、定功率三种形式中，选择最佳的方式。通过外部输入模式由外部来进行焊接条件、计数和上下限值的设定、操作、动作状态的监控以及数据管理，从而实现高精密的焊接。电源主电路原理图，如图2所示。
与通常的电阻焊焊接电源相比，焊接热量分布更趋理想。焊接过程对工件的热影响能达到最小化，大大减少了焊点的氧化和点焊过程中的焊渣飞溅现象，焊点的强度显著提高，无虚焊现象，损伤负极底外表面，消除电池慢性短路的隐患，满足电池无汞化的生产要求。
三、电阻焊接质量监测技术要点
点焊过程通常由预压、焊接、锻压三个阶段构成，是一個电场、热场、力场等各种场混合作用的过程，因此产生焊接缺陷的原因必然隐含于各种监测参量的动态变化之中。点焊过程的工艺参数主要有焊接电流、焊接时间、预紧力、顶锻力等。接头形式和焊接规范一定时，焊点质量主要取决于电极、工件表面、接触面的微观状态、动态变化，它们影响点焊过程中能量的输入与分配、局部热积累速度和热量的分布。
1、测焊接热量
这类方法包括恒流控制法，恒压控制法和恒功率控制法等。其原理是：在焊接过程中，适时测量焊接热量参数，并与给定值相比较，当出现偏差时，调节可控硅的控制角，以维持焊接热量参数的恒定，以单片机为点焊过程监测系统核心，借助高精度电流传感器，设计算法实现电流有效值测量，为提高恒流控制精度奠定试验基础。
2、参量监测技术
将监测信息作为判断焊点质量的依据，其前提是要建立监测信息与焊点质量如熔核直径和接头强度之间的关系模型，找出获得合格焊点时监测信息特征量的范围，由此判断焊点质量合格与否，这方面采用较多的是测量动态电阻，因为动态电阻综合考虑了电极间电压和焊接电流对熔核质量的影响，与熔核生长密切相关。利用监测特征参量监控焊接过程中焊接区金属状态的变化以及焊接缺陷的产生。如监测焊接区金属相变时刻、点焊过程的喷溅、虚焊等现象。点焊过程中的单一的监测信息预测焊点质量只能在较窄的范围内提供可靠的信息。
3、参量综合监测技术
实践证明根据点焊过程中监测信息的某一特征预测焊点质量只能在较窄的范围内提供可靠的信息，而实际点焊过程的复杂程度使这种监测模型与实际的被测对象之间相离甚远，这样预测的结果就不够稳定、适用范围十分有限。只有克服单一特征量监测技术的不足，充分利用各种监测参量所提供的焊点质量信息，才能作出对焊点质量的合理评价。
点焊质量监测技术进一步的研究方向是发展多参量综合监测技术。现代信号处理、电力电子、信息处理、计算机自动控制领域的技术发展，特别是神经网络、数据挖掘、模式识别、有限元元分析仿真技术的发展为实现焊点质量在线评估提供了大量创新性的思路。
结语
电阻焊作为一门机械、力学、电子、控制等多学科密集交叉的专门制造技术，其发展与其他科技的进步息息相关。随着我国制造技术自动化程度的日益提高，对点焊接的质量提出了更高的要求，只有这样才能提高电池生产的高效率。
参考文献
[1] 张立双，张龙.微电阻焊接技术在电池生产中的应用[J].电池，2003，6（33）：363～365.