电极压力对交叉丝电阻焊接头强度的影响

在电阻微焊接中，尤其在交叉丝电阻微焊接中，电极压力是一个非常重要的参数。我们将针对精密点焊和交叉丝电阻微焊接，分别阐述电极压力的作用。

1.板对板电阻点焊

电极压力影响接触电阻和接触面积，进而影响电阻微焊接过程。如前所述，与大尺度电阻焊相比，电阻微焊接过程受电极压力的影响更多。电极压力增加，接触电阻减小^[28]。电极压力增加，接触界面上的接触半径增加，焊接电流密度减小，因而延迟熔核的形核和生长。对于给定的电流，电极压力越大，生成熔核所需的焊接时间阈值越大。因此，提高电极压力需伴随焊接电流或焊接时间的增加，以抵消电阻降低的影响。电极压力增大，将降低焊后熔核中心的冷却速度^[29]；若电极压力过小，贴合面接触电阻急剧增大，将会导致剧烈的局部熔化，因此，施加焊接电流后将立即发生焊接金属喷溅。

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图16.16 焊接电极压力（锻造压力）对接头强度的影响[24]

2.交叉丝电阻焊

在交叉丝电阻焊中，需要匹配电极压力和焊接电流。如16.3.2节中所述，需控制变形和生成热以形成合适的微观结构，并获得高接头强度。最适宜的电极压力取决于材料和结构，如图16.16所示^[24]。交叉丝电阻微焊接的接头强度通常由接头断裂力来评价，它等于结合面积和界面强度的乘积。增加电极压力，只要对发热的影响不大，将增加结合区面积（通过热坍塌），进而提高接头断裂力。然而，进一步提高电极压力会严重降低电阻和发热量，无法获得高的界面强度，即使丝有较大的变形（冷坍塌），接头断裂力也很小。因此，优化的工艺参数需要在焊接初期产生足够的表面熔化。为实现强结合，这些夹带表面污染物的熔融金属，需要被挤出以露出干净的表面。此外，还需要较大的结合面积，因为接头负载能力取决于界面强度和结合面积。大的焊接电流和小的焊接压力，看起来都是形成足够熔融相的有效方法。然而，过大的焊接电流将引起电极粘连和热影响区的性能退化，而过小的焊接压力不能形成足够大的结合区域。另一方面，尽管大的焊接压力能增加结合区域，但它会降低初始接触电阻，从而降低发热量，导致表面熔化不充分。因此理想的焊接过程应该是：在焊接初始阶段使用较低的电极压力以获得足够的发热量，之后增加压力以获得大的结合区域。若在一段时间之内电极压力增加到通电压力，最好开始加载焊接电流以起动焊接循环，虽然电极压力还未达到焊接压力。较低的通电压力下加载焊接电流，能够产生很高的初始发热量以发生足够的表面熔化，随后，熔融金属被挤出，较大的焊接压力作为锻造压力扩展结合区域。这个方法可以同时增大界面强度和结合区域。通常的工业应用中，激励压力（电流初始点）通常设为焊接压力的90%～97%，这与前述方法有显著不同^[24]。