电阻焊（Resistance Welding）
电阻焊靠电流在接触电阻上的焦耳热加电极压力，把搭接件局部熔成熔核再凝固接合；焊接电流、加压力、通电时间是决定成败的三大要素。
是什么
电阻焊（Resistance Welding）是让金属搭接 / 对接部位流过电流，利用金属接触电阻与固有电阻的焦耳热，把接触部位加热到熔融温度，同时加压接合的压力焊。因焊接在压力下完成，也叫"接触焊"。
产热公式：
- P = I²R（瓦特），Q = I²Rt（焦耳），Q = 0.24·I²Rt（卡），1 焦耳 = 0.24 卡。
电流通过工件释放的电阻热，与电弧焊的"外部热源"本质不同，这是"电阻焊"名称的由来。它冶金过程比熔焊简单，一般无需考虑空气侵袭；但焊接在数十个周波内完成、发生在金属内部，无法边焊边看，只能靠事前研究并锁定最适用组合条件。
分类（按焊接方法）
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| 点焊法 | 电极头集中电流，最常用 |
| 凹凸法（凸焊） | 电极头扁平，靠凸点集中电流 |
| 缝焊法 | 圆板电极回转，连续 / 断续通电 |
| 对焊 | 对接部位通电加压 |
焊接原理
1. 热量从哪来：接触电阻是主角
电阻焊的热量全部来自电流流过回路时的焦耳热：
Q = I² · R · t
R 不是一个电阻，而是四部分串联：
R = R电极 + R电极/工件 + R工件 + R工件/工件
| 组成 | 来源 | 特点 |
|---|---|---|
| R电极 | 电极本身 | 小（铜合金导电好） |
| R电极/工件 | 电极与工件接触面 | 中等，受电极压力、端面形状影响 |
| R工件 | 工件自身 | 随材料电阻率、板厚变化 |
| R工件/工件 | 两工件交界面 | 最大——只有微观凸点真正接触，还夹着氧化膜 |
所以最高温度出现在两板交界面，熔核从界面开始向外长。这解释了三件事为什么重要：表面清理（去氧化膜）、电极压力（压碎凸点、让接触均匀）、板面平面度（保证压力均匀）——它们都在改变界面接触电阻。
2. 熔核形成的三个阶段
| 阶段 | 发生了什么 | 关键控制 |
|---|---|---|
| 1 预压 | 电极加压，微观凸点塑性变形，氧化膜破裂，接触电阻趋于稳定 | 压力要够且稳定；压力不足时接触电阻忽大忽小，焊点强弱不一 |
| 2 通电加热 | 电流密度在电极正下方最高，界面温度升到熔点以上，形成液态熔核；四周塑性环把熔融金属封住，防止喷出 | 电流、时间、电极形状；电流密度比总电流更关键 |
| 3 冷却结晶 | 断电后电极压力继续保持，熔核在压力下凝固成铸态组织，形成焊点 | 保持时间要够；未凝固就卸压会产生缩孔、裂纹 |
熔核是在压力下凝固的——这是电阻焊归入压力焊、而不是熔焊的根本原因。与电弧焊"外部热源 + 自由凝固"不同，电阻焊的热源在工件内部，凝固过程还受电极压力约束。
3. 分流：为什么实际电流总比设定值小
电流不只从电极正下方流过，还会通过已焊好的相邻焊点、搭接的板边、导电治具分流（shunt）。分流使真正通过焊点的电流密度下降，熔核变小、强度不足。
加剧分流的因素：
- 焊点间距太小；
- 搭接量不足；
- 电极偏心、上下电极不对中；
- 工件与治具、定位销意外接触。
4. 影响温度场的因素
| 因素 | 影响 |
|---|---|
| 材料电阻率 | 不锈钢、镍铬合金比铜、铝高得多，产热更容易；铜铝需要更大电流 |
| 板厚 | 厚板散热慢、需要更大电流；异板厚比例超过 1:3 要单独定规范 |
| 镀层 | 锡/银镀层降低接触电阻，但厚度不均会造成焊点强弱不一 |
| 电极材料与端面 | 铜合金导热快；端面尺寸直接决定电流密度 |
| 冷却 | 电极水冷带走热量；冷却不足会粘电极、压痕深、参数漂移 |
| 电流波形 | 交流、整流、电容、逆变影响电流上升速度与热效率 |
设备与工装
整机分类
| 分类依据 | 类型 |
|---|---|
| 通电方式 | 交流式、整流式、电容式、逆变式、低频式 |
| 加压方式 | 空气加压、脚踏加压、手加压、油压加压、电动凸轮加压 |
主要构成
| 部件 | 作用 | 例（松下 YR-500CM2 选型） |
|---|---|---|
| 控制装置（定时器） | 程控各段时间、电流、I/O | IC 控制箱 |
| SCR 装置 | 通过 SCR 导通区间调节焊接电流 | 引弧角 90° 对应约 50% 电源 |
| 焊接变压器 | 提供 1 万～数万 A 大电流 | 初级 20～40 匝，次级 1 匝 |
| 加压头（气缸） | 对被焊物加压 | 设定气压 2 kg/cm² 时 500 kg 头约 200 kg |
| 电极头 | 传递压力并供电 | 需导电导热好、高温不软 |
塑壳继电器 / 干簧管类精密零件常用微型精密电阻焊机（如 Miyachi 系列），下电极常用钨、上电极常用铜，配合水冷。
电极材料
| 组别 / 等级 | 成分 | 导电率 | 洛氏硬度 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| A1 | Cu-Cd | 90% | 70B | 铝 / 铜合金、电镀板 |
| A2 | Cu-Cr | 80% | 80B | 普通焊接 |
| A3 | Cu-Be-Co | 48% | 100B | 凸焊 |
| B12 | Cu-W（烧结） | 44% | 101B | 使用率高的凸焊 |
关键工艺要素
三大要素：焊接电流、加压力、通电时间
- 焊接电流：产热 ∝ 电流平方，是最重要因素；不仅看大小，电流密度也关键。
- 加压力：使接触电阻减小且均匀，防止局部加热。过小→熔融金属吹出、气泡裂纹、强度弱；过大→接触电阻过小、融合不良、压痕大。
- 通电时间：总热量一定时，时间不同则最高温度不同、结果不同。过长→热损失大、板材浮起、材质变化；过短→焊接不充分。
其他要素
- 电流波形：大电流·大电压·短时间通电效果最好。上升 / 下降加脉冲，可防飞溅、防骤冷裂纹、消磁、退火（先小电流预热，或后小电流后热退火）。
- 材料表面状态：氧化膜使电阻增大、引起局部加热，必须清除；细小凹凸反而有利。
- 镀层：塑壳继电器引导架镀层常见规格 5～9 μm（实测均值约 7.36 μm），镀层厚度直接关系到导电与焊接一致性。
程序时序（控制装置的程段）
| 时间段 | 作用 |
|---|---|
| 初期延时 Tsd | 启动到加压 |
| 初期加压 Ts | 稳定加压、防加压不完全 |
| 上升 Tu | 电流分阶段上升，防飞溅 |
| 通电 I/II/III | 一次 / 正式 / 三次焊接 |
| 冷却 Tc | 一次与二次电流间休止 |
| 下降 Td | 电流分阶段降为零，防裂纹 / 消磁 |
| 保持 Th | 通电后仍加压，凝固熔核、防热影响区过大 |
熔核与间距（以铁为例，t 为板厚）
- 熔核直径 d = (4～5)·t；
- 焊点间距 p = (10～15)·t（间距过小会分流，使前点熔核变小）；
- 搭接量 L = 2d（过小会内部喷溅、烧板）；
- 异板厚比例超过 1:3 时须现场定规范；焊铝时电极为 R 形端头，每焊约 10 点研磨一次。
质量要点与常见不良
| 不良 | 现象 | 根因 | 对策 |
|---|---|---|---|
| 焊不上 / 虚焊 | 未熔合、拉力低 | 电流不足、压力过大、氧化 / 污染 | 提高电流、清表面、校压力 |
| 熔核偏小 | 焊点强度不足 | 电极磨损、分流、搭接不足 | 修磨电极、加大间距、增搭接 |
| 喷溅 | 熔融金属飞溅 | 电流过大、压力过小、上升太快 | 加压力、加缓升、降电流 |
| 焊穿 / 烧板 | 板材熔穿 | 电流过大、时间过长、板薄 | 降电流、缩时间 |
| 粘锡 / 炸锡 | 焊点残缺、锡粘电极 | 电极不平、污染、参数漂移 | 换 / 修磨电极、查平行度、复核参数 |
| 压痕深 | 表面凹陷 | 电极压力过大、电极头过尖 | 降压力、修电极形状 |
| 一致性差 | 同参数焊点强弱不一 | 镀层超差、冷却不稳、接线错误 | 控镀层规格、查水路、查接线 |
实战提醒：某塑壳继电器产线出现的炸锡 / 粘锡，最终靠"压力纸检查两电极下压水平度 + 更换电极 / 排查连线"逐步定位——同一电流参数隔一段时间效果不同，往往是电极磨损、水平度或冷却不一致所致，参数本身不是唯一变量。
校验与验收
- 拉力测试：断开法测焊点拉断力（N），从同批焊点数中抽检并记录最大值与断点位置；同类零件实测电阻焊拉力常在 30～40 N。
- 压力纸法：用压敏纸检查上下电极下压水平度与压痕形状一致性，是定位电极不平的关键手段。
- 破坏检验：液压扩张器扩开板件、等离子切割机辅助、拉力机撕裂法，统计焊点破坏情况。
- 首件与参数锁定：换电极、换镀层批次、换治具后必须重打首件确认拉力与外观。
- 冷却水点检：水冷流量、水温（如下限 20℃）异常会导致焊接不稳，纳入日常点检。
保养与维护
- 电极头定期修磨 / 更换，保持端头形状与水平度一致；
- 检查压力比例阀接线与气缸压力稳定（曾出现比例阀连线接反导致焊接不稳）；
- 保持工件、治具、电极清洁，定期超声波清洗 + 烘干；
- 记录电极更换与参数变更，变更后重做首件与拉力验证。