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電阻焊機疑難故障分析與排除

文檔作者：崔世林文檔來源：上饒地區(qū)汽運總公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年11月24日
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固 ⑧
上饒地區(qū)汽運總公司 崔世林
【摘要】針對電阻焊機冷卻系統(tǒng)沉積物多、冷卻效果下降等問題，提出了相應(yīng)的化學(xué)清洗和控制
沉積物等方法。結(jié)果表明，采用新方法后有效地控制了水垢和污垢的沉積。
關(guān)鍵詞：電阻焊機冷卻水系統(tǒng)沉積物清洗
近年來，電阻焊機被廣泛應(yīng)用于客車車身和轎
車車身的制造以及一類維修企業(yè)成批部件拼裝和家
用電器金屬板材焊接中，主要是因為它具有焊接品
質(zhì)好、生產(chǎn)效率高、勞動強度輕等特點。尤其像本單
位使用的DN3—265一SH型懸掛點焊機，與固定點焊
機相比，還能焊接固定點焊機不能或者不方便焊接
的位置。然而電阻焊機使用三年左右不維護或者維
護方法不當(dāng)，很可能出現(xiàn)機身發(fā)燙、焊機發(fā)熱、電極
彎曲等疑難問題，使車身焊接質(zhì)量變差、設(shè)備停工臺
時增多。在維修經(jīng)驗不足且維修資料緊缺的情況
下，常常因找不到故障原因而不知所措。筆者經(jīng)過
現(xiàn)場觀察分析和維修實踐，認(rèn)為采用本文故障分析
和排除方法，是能及時恢復(fù)生產(chǎn)的。
1 冷卻水系統(tǒng)故障分析與排除
故障現(xiàn)象：電阻焊機使用2～3年后，可能出現(xiàn)
機身發(fā)燙而難以把握操作。此時維護方法不當(dāng)，又
出現(xiàn)不良后果：a．電極溫度急劇上升，當(dāng)超過一定
的屈服強度時，電極便會彎曲；此時如果認(rèn)為電極有
冷卻水回路(如圖1所示)可以重新更換，但無濟于
水
惺
圖l 電極內(nèi)部構(gòu)造
事。b．由導(dǎo)電內(nèi)芯及套在外面的膠管組成的水冷
電纜，由于高溫和超期服役，使內(nèi)芯導(dǎo)線上覆蓋有黃
綠色沉積物；部分導(dǎo)線斷裂且斷裂以接近變壓器輸
出端為最嚴(yán)重；冷卻水無法從夾層的縫隙間通過。
C．冷卻水總管和支管都遍布黃綠色沉積物，使管道
內(nèi)徑明顯減小、管道內(nèi)壁留下很多凹坑或穿孔，從而
導(dǎo)致傳熱面熱阻上升，冷卻水流動阻力增加，流量下
降。d．冷卻水混濁、泛黃。如果對水測試會發(fā)現(xiàn)，
銅含量高達2×10 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般工業(yè)循環(huán)冷卻
水小于0．2×10 的控制要求。另外，冷卻水池內(nèi)
沉淀一些黃綠色沉積物。
故障分析：本單位對上述故障現(xiàn)象通過測試分析
作出如下結(jié)論：a．電阻焊機冷卻水系統(tǒng)普遍存在腐
蝕問題，腐蝕形態(tài)主要為電偶腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕，
其中以點蝕最為嚴(yán)重。b．腐蝕的根本原因是冷卻水
含有高濃度的銅離子和化合物，其主要來源是水冷電
纜內(nèi)芯細(xì)導(dǎo)線表面的腐蝕。C．焊機高溫部位結(jié)垢影
響了傳熱效率，以致引起焊機發(fā)燙和電極損壞。
d．必須采用防腐與阻垢并舉的措施進行水處理工
作，以全面解決系統(tǒng)面臨的結(jié)垢和腐蝕，特別是管道
腐蝕穿孔的問題。根據(jù)結(jié)論“d”，筆者覺得：用普通酸
洗法來清洗沉積物，會給電阻焊機造成嚴(yán)重的后果。
我們知道，水中銅離子可發(fā)生置換鐵的反應(yīng)：
Cu。++Fe— Fe ++Cu 0 (1)
沉積在碳鋼管道(Fe)上的銅(Cu)成為接觸腐
蝕電池的陰極，F(xiàn)e作為陽極其腐蝕速率比單獨在冷
卻水發(fā)生的微電子腐蝕大得多。但是，對于常見的
敞開式冷卻水系統(tǒng)，由于水質(zhì)偏堿性或中性，因此受
容積的約束。冷卻水中游離的Cu 將產(chǎn)生
Cu(OH)z和CuCO。等沉積物維持在一定的濃度之
2010年第4期 礦用汽車 · 15 ·
★ 使用與維修★
下。當(dāng)系統(tǒng)中有大量的Cu(OH) 沉積物時，若采用
普通的酸洗工藝除垢便會發(fā)生反應(yīng)(1)，這就是酸洗
中的“鍍銅”現(xiàn)象，大面積的Cu沉積將給冷卻系的
管道和整個電阻焊機造成嚴(yán)重后果。
過去，本公司使用的固定電阻焊機采用普通酸
洗法來清洗冷卻系管道中的沉積物。但經(jīng)清洗后的
管道只能維持2年左右，隨后便發(fā)生多處點狀腐蝕、
穿孔的情況。對更替的管道進行剖析發(fā)現(xiàn)，管道中
已有大量的Cu沉積，穿孔多發(fā)生在沉積面的邊緣
和空隙處，而大多數(shù)有沉積物覆蓋的區(qū)域則基本無
破損。由此可以認(rèn)為，這是酸洗不當(dāng)造成的。此外，
本市一些單位對于此類系統(tǒng)，通常采用某些掩蔽劑
來阻止酸洗中銅的還原沉積。但對于大型電阻焊機
冷卻系，由于管道長、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、銅化合物沉積量大，
因此很難保證藥劑在某些流速較低和滯流區(qū)域發(fā)揮
良好的遮蔽作用。
故障排除：采用對沉積物清洗與控制相結(jié)合的
方法。
清洗方案及實施：鑒于冷卻系含銅化合物及低
pH值運行的酸洗方法可能造成的隱患，我們利用
特效剝離劑可與沉積的銅化合物形成溶解度更大的
絡(luò)合物的特性，先刈 沉積物進行剝離，隨后利用集中
排污將溶入水中的絡(luò)合物排出系統(tǒng)。由于此剝離過
程是在自然pH條件下進行的，因此這個清洗過程
不會造成銅的還原沉積。為了防止一次性大劑量投
加剝離劑可能造成過量的銅化合物重新沉積的情
況，我們采用了分批小劑量間隙投加藥劑的操作方
法。通過交替進行剝離過程后拆管觀察表明，黃綠
色的沉積物基本消除，此外沉積物中的硬垢和銹蝕
物也大部分軟化、脫落，說明剝離劑也具有良好的除
垢作用。在基本除盡沉積的銅化合物而且硬垢也得
到軟化之后，便可進行徹底的清洗除垢工作。在微
酸性的條件下，清洗劑在系統(tǒng)中經(jīng)24h循環(huán)后便已
將大部分垢層除去，從而達到了系統(tǒng)清洗的目的。
該清洗過程中總銅含量基本維持在0．3×10 的水
平而沒有明顯的上升，表明經(jīng)過以前一系列剝離、排
放預(yù)處理后，系統(tǒng)中銅化合物已基本除盡，因此從根
本上克服了“鍍銅現(xiàn)象”。
沉積物的控制：主要包括水垢和污垢的控制?？?
制水垢實質(zhì)上是防止冷卻水中碳酸鈣等鹽類物質(zhì)的
結(jié)晶析出，投加阻污劑便是一種實用、有效的化學(xué)處
理方法。阻污劑的主要作用有：a．晶格畸變。阻污
劑可以吸附到晶體的活性增長點上與Ca結(jié)合，從而
抑制了晶格向一定方向成長，因此使晶格歪曲、長不
大。另外，隨著部分化合物卷人晶格中，使晶格發(fā)生
錯位，在垢層中形成一些空洞，分子與分子之間的相
互作用減小，所以垢層變軟，易被水流沖刷、脫落。
b．絡(luò)合增溶。阻污劑能與水中的Ca2+和Mg2 等金
屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而提高了碳酸鈣等晶粒
析出時的過飽和度，也就是在相同的溫度下增加碳酸
鈣等鹽類在水中的溶解度，防止了晶體的析出。
針對沉積物組成的特點，電阻焊機冷卻系控制
污垢的工作主要從以下幾個方面進行處理。a．抑
制銅腐蝕。根據(jù)分析可知，防止銅腐蝕與抑制碳鋼
腐蝕是密切相關(guān)的。通過投加特效銅緩蝕劑可以抑
制銅與銅合金溶液進入冷卻水中，或者使已進入水
中的溶解銅鈍化，從而達到防止銅在無縫鋼管、鍍鋅
管上沉積的目的。b．減緩碳鋼腐蝕。在銅腐蝕的
影響得到控制的基礎(chǔ)上，通過清洗、預(yù)膜處理，可以
在碳鋼管道和設(shè)備的表面上生成一層致密的保護
膜，隨后再通過日常投加緩蝕劑，以維護保護膜的完
整性，如此便可以有效地減緩碳鋼的腐蝕，從而防止
了銹蝕物的沉積。C．分散沉積物。對于敞開式冷
卻水系統(tǒng)，許多灰塵雜質(zhì)會隨著冷卻塔吸風(fēng)進入系
統(tǒng)。另外，由于電阻焊機的水冷電纜將不可避免地
發(fā)生機械磨損，脫落的銅化物逐漸增加、沉積，因此
投加一定量的分散劑能將粘合在一起的泥團雜質(zhì)分
散成微粒，使之懸浮于水中而不沉積在傳熱面或管
道壁上，最后通過排污排出系統(tǒng)外。d．殺菌滅藻。
在進行水質(zhì)穩(wěn)定處理后，由于銅化物的含量已被控
制在較低的水平，此時銅鹽的濃度已不再產(chǎn)生殺菌
的功效，因此該系統(tǒng)仍必須投加殺菌劑，以達到殺
菌、滅藻、抑制生物粘泥的目的。
處理結(jié)果：全部水質(zhì)穩(wěn)定處理由清洗、預(yù)膜和日
常處理3個相關(guān)的過程組成，其中日常處理包括日
常加藥、水質(zhì)監(jiān)測和排污，日常使用的藥劑有銅緩蝕
劑、緩蝕阻垢劑(復(fù)配)、分散劑和殺菌劑。經(jīng)過水質(zhì)
處理后的冷卻水，其濁度、總銅指標(biāo)較低，表明系統(tǒng)
的腐蝕問題已得到有效地控制。經(jīng)過2年的跟蹤觀
察發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)壁基本無沉積物生成，焊機冷卻效果
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★ 使用與維修★
良好，即使在夏季高溫季節(jié)里焊機也無發(fā)燙的情況
發(fā)生，這表明系統(tǒng)沉積物控制已得到徹底解決。
2 焊槍發(fā)熱故障分析與排除
(1)焊點工作頻次高引起的焊槍發(fā)熱。這種故障
比較典型、常見，特別在焊裝線冷卻系供水不足情況
下更加突出。焊裝線各工位焊點數(shù)量難免一樣，同一
工位不同焊槍的焊點數(shù)量也不相同。有的焊槍焊點
多、工作頻次高，產(chǎn)生超出常規(guī)的熱量，這個問題既不
是冷卻系的問題，也不是焊槍的問題。對于焊槍內(nèi)部
冷卻水路的連接方式，人們習(xí)慣按圖2(a)所示方式，
其特點是二次電纜與焊槍上、下臂水路串聯(lián)。對于工
作頻次高的焊槍采用此法不能有效降低焊槍的熱量，
因為進入焊槍的水是經(jīng)過電纜的加溫水。正確的方
法應(yīng)按圖2(b)所示方式，即二次電纜水路與焊槍水
路并聯(lián)，以最大限度發(fā)揮冷卻水的冷卻作用。
(a) (b)
圖2 焊槍內(nèi)部冷卻水路的連接方式
(2)二次電纜內(nèi)脫落銅絲團阻塞水路引起的焊槍
發(fā)熱。這種故障純屬疑難故障。一般來說，出現(xiàn)故障
后既找不到產(chǎn)生原因，也不容易排除，不知所措。
焊機二次電纜尤其是近年出現(xiàn)同軸電纜，由于經(jīng)
常受到彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸的力作用及質(zhì)量差等原因，其
內(nèi)少量銅絲被折斷脫落，順?biāo)M入焊槍堵死內(nèi)徑
中3mm噴孔，切斷冷卻水循環(huán)而引起焊槍發(fā)熱。遇到
這種情況經(jīng)常用清理噴管內(nèi)銅絲的方法，但此法治標(biāo)
不治本，不能根除故障，過一段時間故障現(xiàn)象會再次
出現(xiàn)。經(jīng)過長期摸索，找到一個較好的方法：將焊槍
水循環(huán)和電纜循環(huán)分別獨立，這樣電纜內(nèi)脫落銅絲不
能進入焊槍噴管內(nèi)，保證了焊槍冷卻水的循環(huán)暢通。
需要注意的是，電纜水流方向應(yīng)與銅絲的重力方向相
反，減少銅絲擁擠在狹窄水路的可能性。
(3)人為故障。焊槍由焊槍上臂和焊槍下臂組
成，其水冷循環(huán)回路分別獨立。焊槍上、下臂有兩個
軟管接頭分別與焊槍回水分流器相連。但是，焊槍兩
個接頭沒有安裝記號，這樣在安裝或維修時很難確認(rèn)
哪個是進水接頭，哪個是回水接頭。安裝正確，冷水
能順利帶走電接頭的熱量。安裝不正確，進水在噴嘴
處“短路”進入噴管內(nèi)，而電極腔內(nèi)形成“渦流”，水溫
超過沸點時產(chǎn)生“汽化”現(xiàn)象，氣體膨脹產(chǎn)生壓力有時
把電極頭“頂出”。因此，焊槍進、回水反接不但造成
焊槍發(fā)熱，而且造成焊槍無法工作。故采取將錯接焊
機水管進行改正并對其做上記號的措施。
3 電阻點焊機回路電阻增大的原因分析
點焊機的回路電阻是指除焊件之外參與焊接電
流導(dǎo)電的全部零件所組成的導(dǎo)電回路電阻?；芈冯?
阻包括兩部分：① 二次繞組、匯流排、電纜、機臂、夾
持器、點焊鉗和電極等導(dǎo)電體的內(nèi)部電阻；② 上述
各導(dǎo)電體之間的接觸電阻。
回路電阻是影響點焊質(zhì)量的重要參數(shù)，如果回
路電阻過大，在對焊接難度大的鍍鋅鋼板、厚鋼板及
鋁合金等進行點焊或凸焊時，往往得不到滿意的焊
接質(zhì)量。筆者所在單位對0．5～3 mm不銹鋼鎢極
氬弧點焊機、DN3—160型懸掛焊機的測試結(jié)果表
明：回路電阻的增加，限制了點焊機電流的輸出，是
導(dǎo)致點焊機有效輸出功率減小的主要原因。圖3所
示是DN3—160型懸掛焊機回路電阻與短路電流的
統(tǒng)計結(jié)果。從圖3中可以看出，隨著回路電阻的增
加，點焊機的電流輸出減小。當(dāng)回路電阻超過2 000
Q時，電流輸出下降了40 ～50 ，導(dǎo)致實際焊接
過程中很難形成良好的焊核。
影響回路電阻增加的原因是多方面的，通過原
因分析，采用適當(dāng)?shù)拇胧┙档碗娮枋鞘直匾摹?
(1)導(dǎo)電體本身的電阻。導(dǎo)電體中的二次繞組、
機臂和夾持器等屬于剛性導(dǎo)電體，它具有剛性大、截
面大、連續(xù)性好及電阻小等特點，在使用中電阻值基
本不變；而匯流排和電纜屬于柔性導(dǎo)電體，剛性小，由
多個小截面導(dǎo)電體組成，電阻值隨使用期限延長而增
加，其中通水電纜的情況比較復(fù)雜。圖2表示的是不
同長度通水電纜的電阻理論值和測試平均值。理論
值與長度成正比，而實際測試值與理論值相差很大，
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并沒有與長度成明顯的正比例關(guān)系。通水電纜的電
阻值除與長度有關(guān)外，還受到以下幾個因素的影響：
C
留
斗<
圖3 DN3—160型懸掛點焊機回路電阻與最大
短路電流的統(tǒng)計結(jié)果
① 銅線的損壞情況。通水電纜由千根直徑
0．2～0．4 mm的銅線組成，并通水冷卻。經(jīng)過長期
使用后銅線表面發(fā)生氧化和腐蝕，減小了有效導(dǎo)電
面積，并減弱了銅線間的導(dǎo)電性。同時因通電時受
交變載荷作用，部分銅線被拉斷，從而使電阻增加。
對一些電阻較大的通水電纜剖開檢查，發(fā)現(xiàn)銅線嚴(yán)
重老化，已呈碎絲狀。
C；
四
電纜長度m
圖4 通水電纜電阻的理論值與測試平均值
② 銅線與連接板的接合情況。銅線與連接板
一般采用灌錫處理和機械壓合的方法連接。灌錫處
理時因錫的熔點低，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性差，接頭容易損
壞；機械壓合時因表面發(fā)生的氧化腐蝕，使電阻增
加，從而導(dǎo)致接頭過熱和軟化，使壓合力減弱。因此
銅線與連接板問的電阻較大且不穩(wěn)定，當(dāng)發(fā)生斷裂
或接觸不良時，電阻會急劇上升。
通水電纜是各型電阻焊機回路電阻的主要組成
部分，占7O ～90 。由于電阻過大，因此對焊接質(zhì)
量產(chǎn)生很大影響。通水電纜外表用膠管密封，無法直
接觀察內(nèi)部的變化。國外采用定期更換的方法控制
其電阻值，國內(nèi)只是在電纜過熱或斷裂時才更換。
(2)導(dǎo)電體問的接觸電阻。理想狀態(tài)下導(dǎo)電體間
的接觸電阻應(yīng)低于5 Q，而實際測量的接觸電阻一
般在20~40 Q之間。在測量中發(fā)現(xiàn)接觸電阻有超
過80 n的情況，此時導(dǎo)電體接觸面已呈凸凹不平的
融蝕狀態(tài)。這是因為兩導(dǎo)電體裝配時接觸不良，表面
金屬只有一點或幾點接觸，點焊機通電后，接觸點電
流密度大，使接觸點熔化并氧化，經(jīng)過一段時間后，上
述接觸點導(dǎo)電性減弱，再通電時，又有其它接觸點參
與導(dǎo)電，重復(fù)上述過程，直至表面嚴(yán)重融蝕。
導(dǎo)電體問的接觸電阻是固定點焊機、凸焊機和
多點焊機回路電阻的主要組成部分，這類點焊機的
空載電壓低，回路電阻設(shè)計值小，接觸電阻過大會顯
著減小點焊機的電流輸出，影響焊接質(zhì)量。導(dǎo)電體
接觸電阻主要受以下幾個因素的影響：
① 導(dǎo)電體問壓力。壓力的增加使導(dǎo)電體表面
的彈性變形、塑性變形增加，從而壓平接觸面的凸凹
不平處，破壞不良導(dǎo)體膜，增加接觸點和接觸面積，
減小接觸電阻。當(dāng)加壓點大于一點時，應(yīng)保持接觸
面各處受壓均勻。
② 接觸面的表面狀態(tài)。當(dāng)接觸面表面存在氧
化膜、油污和雜質(zhì)時，接觸電阻增加。其中氧化膜厚
度受時問和環(huán)境的影響變化較大。
③ 接觸面的加工精度。除要求表面有較高的
光潔度外，對接觸面的形位公差，如平面度、圓(錐)
面度和配合尺寸公差也有較高要求。提高加工精
度，可以：L~Dil接觸面積，減小接觸電阻。
④ 冷卻條件。在接觸面附近通冷卻水，可以防
止接觸面過熱，減緩表面氧化膜厚度變化和電阻上
升的過程。點焊機二次回路所有接觸面都必須采取
良好的冷卻措施。
參考文獻
1 吉圉光，電阻焊在汽車零部件中的質(zhì)量控制，礦用汽
車，2008，No．4
(收稿日期：2010—04—19)
· 18 · 礦用汽車 2010年第4期

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