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電阻焊鉬電極開裂的失效問題

電觸頭在點焊過程中所用的鉬電極材料容易開裂而失效。引起開裂的主要原因是因為焊接熱應力和鉬電極材料自身性能導致的。

一、焊接熱應力。
通過運用Ansys模擬不同焊接工藝下電極的熱應力，發現在原始工藝下焊接時應力隨時間不斷增高，冷卻時應力隨時間不斷降低（如圖1）。對原始的焊接工藝進行改進，延長焊接時間為0.4s，冷卻時間仍為0.6s，相應降低焊接電流。選取與原始工藝模擬時相同的節點，輸出該節點的等效應力隨時間變化的曲線（如圖2），可發現該節點在焊接時應力增加的速率有所下降，但通過與原始工藝焊接模擬進行對比，顯示改進工藝後電極熱應力並未發生顯著變化。因此，通過改進工藝來延長電極壽命的方法並不理想，也不徹底。

二、鉬電極材料的自身性能
通過對已失效電極材料性能進行研究，發現鉬材料塑韌性差是鉬電極快速失效的根本原因。由於純鉬韌脆轉變溫度較高，而再結晶溫度相對不太高，在1000~1200℃之間，經過1100℃以上高溫處理後，就會使顆粒長粗而變脆，這對鉬材料的性能影響很大。

目前，主要通過添加微量元素形成鉬合金的方法來提高鉬的再結晶溫度，從而達到提高鉬材料的綜合性能目的。因此，在保證鉬電極使用性的前提下進行合金化，才是提高鉬電極抗裂性能的有效方法。

圖1  原始工藝下等效應隨時間變化曲線

圖2  改進工藝後等效應隨時間變化曲線

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