專利名稱：薄板點焊接觸電阻的測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及接觸電阻的測量技術，更具體地說，涉及一種薄板點焊接 觸電阻的測量方法，該測量方法能夠精確測量薄板點焊的接觸電阻。
背景技術：
接觸電阻是電阻焊接過程中一個重要參數(shù)，對于建立早期穩(wěn)定的焊接 溫度場及獲得高質(zhì)量的焊點起重要作用，也是影響熔核形狀、質(zhì)量、電極 燒損和飛濺的主要因素之一。現(xiàn)有的家電、汽車用薄板特別是新研發(fā)的該 類環(huán)保型產(chǎn)品，最明顯的特點就是含有不同的表面處理膜層，它對電阻焊 接過程影響，主要表現(xiàn)為接觸電阻的差異引起的溫度場變化，因此必須對 接觸電阻進行精確測量。
目前，測量接觸電阻的基本原理都是通過測量接觸面兩端電壓降來得 到的，即傳統(tǒng)的四線法，通過兩線端測量電壓降，另外兩線端加載并測量 電流，接觸電阻等于電壓降與電流的比值。通常情況下，如果選擇恒流電 源，只需測得電壓降即可得到接觸電阻，但關鍵是如何精確測得該電壓降。
近年來，國內(nèi)外研究機構在研究接觸電阻精確測量方面作了不少努力，
典型的有 一、東南大學研發(fā)了一套金屬材料表面直流接觸電阻的測量系 統(tǒng)，用于評價各種表面處理金屬件的導電能力、評價金屬外殼件的電磁屏 蔽能力。其認為接觸電阻遠大于母材電阻，因而母材電阻可以忽略，因此 將測得的整體電阻作為接觸電阻值，但是，電極和工件的電阻(即母材電 阻)，在常溫下可能誤差不大，而在電阻點焊過程涉及較高溫度時，電阻 會急劇增大，因此并不能簡單的忽略不計；二、丹麥技術大學在利用熱模
擬儀的加熱、加壓功能的基礎上，直接測試工件間電壓降而得到接觸電阻 值。但是其同樣忽略了在測量時，會引入少量母材電阻和觸點電阻，因而 該系統(tǒng)不適用于測量薄板，特別是含有表面處理的薄板的接觸電阻。另夕卜, 通過電極通電加熱，易使工件產(chǎn)生溫度場分布不均的現(xiàn)象，從而給測量值 的精確度以及重復可現(xiàn)性帶來不確定因素。美國專利US6208146B1揭示了 一種用于點焊模擬計算的接觸電阻測 量裝置及方法，該系統(tǒng)釆用了測量上下電極間電阻和上下工件間電阻來推 導出工件間的接觸電阻值，其前提必須是工件電阻、上下電極電阻均為已 知，(可通過查閱參考資料得到工件和電極電阻率)，但是對于不同的鋼 種，并沒有完整的數(shù)據(jù)庫可供查詢，并且不同標準材料間差異較大，由電 阻率計算電極及工件電阻會引入一定的誤差，另外，其也未考慮到在高溫 下，母料電阻的急劇增大而帶來的影響。
公開號為CN1482468的一種探針接觸電阻的測試結構和方法，采用簡 單方程關系式來解析出探針接觸電阻，但該方法僅適用于探針與工件間的 接觸電阻，而無法得到工件與工件間的接觸電阻。
綜上所述，目前接觸電阻的測量存在兩方面的缺點1，所得接觸電阻 中引入了電極電阻、工件電阻等誤差；2,沒有考慮點焊接觸電阻值對溫度 的敏感性及測量時溫度場均勾性的要求。因此，目前還沒有一種能夠精確、 無誤差的測量薄板點焊接觸電阻的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的上述缺點，本發(fā)明的目的是提供一種薄板點焊 接觸電阻的測量方法，該測量方法能夠精確測量薄板點焊的接觸電阻，并 避免引入誤差。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用如下技術方案
該薄板點焊接觸電阻的測量方法的具體步驟如下
A. 將兩個相同的工件試樣疊置并夾設于相同的上、下兩電極之間；
B. 通過外設溫控箱進行加熱，并使箱內(nèi)溫度達到指定溫度；
C. 對上、下兩電極及工件試樣進行加壓至指定壓力，并保持穩(wěn)定；
D. 分別測量電極與工件試樣間的總電阻以及兩電極間的總電阻；
E. 通過步驟D中測得的各個總電阻值，計算出兩工件試樣間的接觸 電阻。
所述的步驟D各個總電阻值的測量步驟如下
Dl.在上、下兩電極之間加載恒流源；
D2.測量一電極與相接的工件試樣間的電壓降；D3.測量步驟D2中的電極與另一工件試樣間的電壓降； D4.測量兩電極間的電壓降；
D5.通過電阻與電壓的關系，分別計算出電極與相接工件試樣間的總 電阻值、該電極與另 一工件試樣間的總電阻值以及兩電極間的總電阻值。
所述的步驟D中的各個總電阻值通過采用微歐電阻測量儀和多路測量 探頭直接測量。
所述的步驟E中，兩工件試樣間的接觸電阻值的計算方程式如下；
Rl=rl+r2+r3;
R2=rl+r2+2r3+r4;
R3=2rl+2r2+2r3+r4;
由上述三個方程式計算出r4=R3-2R1;
式中，Rl為電極與相接的工件試樣間的總電阻值；R2為該電極與另 一工件試樣間的總電阻值；R3為兩電極間的總電阻值；rl為 一 電極電阻值； r2為電極與相接的工件試樣間的接觸電阻值；r3為一工件試樣電阻值；r4 為兩工件試樣間的接觸電阻值。
在上述技術方案中，本發(fā)明的薄板點焊接觸電阻的測量方法先通過將 兩個相同的工件試樣疊置并夾設于相同的上、下兩電極之間；然后通過加 熱、加壓進行模擬薄板點焊；再分別測量電極與工件試樣間的總電阻以及 兩電極間的總電阻；最后通過測得的各個總電阻值計算出兩工件試樣間的 接觸電阻。該測量方法通過加熱、加壓模擬以及直接測量各總電阻來計算， 能夠避免引入各種誤差，從而精確測量出薄板點焊的接觸電阻。


圖l是本發(fā)明的薄板點焊接觸電阻的測量方法的流程圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例所采用的加壓、加熱模擬裝置的結構示 意圖3是圖2中A部的結構放大圖； 圖4是圖3中所示的電極與工件試樣的電阻模擬示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。請參閱圖l所示，本發(fā)明的薄板點焊接觸電阻的測量方法的具體步驟
為先將兩個完全相同(即等厚、同材質(zhì)以及同表面處理)的工件試樣進 行上下疊置，并夾設于相同(即同材質(zhì)同外形)的上、下兩電極之間；然 后通過外設的溫控箱進行加熱，并使箱內(nèi)溫度達到指定溫度；再對上、下 兩電極及工件試樣進行加壓至指定壓力，并保持穩(wěn)定，從而模擬實際的薄 板雙面單點焯接；然后再分別測量電極與工件試樣間的總電阻以及兩電極 間的總電阻；最后通過測得的各個總電阻值，計算出兩個工件試樣間的接 觸電阻。
請參閱圖2、圖3所示，本發(fā)明的測量方法的試樣模擬薄板點焊可采 用一模擬裝置IO，該模擬裝置10包括一溫控箱11和一加壓部件，溫控箱 11密封罩設于兩電極之外，并可通過溫控器結合PID控制的基礎上，加 入電壓前饋控制以消除電網(wǎng)電壓波動的影響，從而能夠保證箱內(nèi)的加熱穩(wěn) 定；加壓部件包括固定的上、下固定梁121、 122、移動梁123、絲桿124 以及伺服電機125，溫控箱11以及絲桿124設于上、下固定梁121、 122 之間，移動梁123與上電極131相連接，通過伺服電機125驅(qū)動絲桿124， 并帶動移動梁123升降，從而實現(xiàn)上電極131下壓工件試樣141。
請結合圖3、圖4所示，由于上、下電極131、 132以及上、下工件試 樣141、 142對稱分布，可以認為上、下電極131、 132的電阻相等，上電 極131與上工件試樣141間的接觸電阻與下工件試樣142與下電極132間 的接觸電阻相等，上、下工件試樣141、 142的電阻也相等。
先進行定義Rl為上電極131與上工件試樣141間的總電阻值；R2 為上電極131與下工件試樣間的總電阻值；R3為兩電極間的總電阻值；rl 為電極電阻，r2為上電極131與上工件試樣141間的接觸電阻，r3為工件 電阻，r4為兩工件試樣141、 142間的接觸電阻。
上述各個總電阻值的測量的具體步驟為先在上、下兩電極之間加載恒 流源S;然后測量上電極131與上工件試樣141間的電壓降U1;然后測量 上電極131與下工件試樣142間的電壓降U2;再測量兩電極131、 1132 間的電壓降U3;最后，由于電流恒定，通過電阻與電壓的關系，可分別計 算出上電極131與上工件試樣141間的總電阻值Rl、上電極131與下工件試樣142間的總電阻值R2以及兩電極131、 1132間的總電阻值R3。當 然，還可以采用微歐電阻測量儀和設置多路測量探頭分別進行測量，并直 接測出上述各個總電阻值R1、 R2、 R3。
根據(jù)上述測得的各個總電阻值，采用下列計算方程式進行計算
式(1)為Rl=rl+r2+r3;
式(2)為R2=rl+r2+2r3+r4;
式(3)為R3=2rl+2r2+2r3+r4;
通過式(2)-式(1)得r3 + r4 = R2-Rl;
通過式(3 ) - 2 x式(1)得r4=R3 - 2R1;
因此，可計算出兩工件試樣141、 142間的接觸電阻r4為R3-2R1。
當然，還可通過將r4-R3-2Rl代入r3 + r4=R2-Rl中，可計算出 工件試樣4阻值，為r3=Rl+R2-R3;將通過將r4=R3 - 2R2和r3 + r4 =R2-Rl分別代入式(1)，可計算出上電極131與上電極131與上工件 試樣141間接觸電阻的總電阻值，為(rl + r2) =R3-R2。
下面，通過本發(fā)明的測量方法對常用的環(huán)保電鍍鋅板材料測量，進行 舉例說明給定5mm直徑平面電極的條件下，選取的電鍍鋅板試樣的厚 度為0.8mm，兩面鍍鋅量各為20g/m2,在溫度為50°C、壓力為120kg時， 測得的該電鍍鋅板的點焊接觸電阻r4為5.17mQ;在溫度為50'C、壓力為 180kg時，測得的接觸電阻r4為4.76 mQ;在溫度為100'C、壓力為240kg 時，測得的接觸電阻r4為3.85 mQ;在溫度為20(TC、壓力為240kg時， 測得的接觸電阻r4為1.38 mQ。從測量數(shù)據(jù)可以分析得出，該電鍍鋅板隨 著溫度和壓力的增加，接觸電阻總的趨勢變小。
因此，采用該測量方法能夠測量不同溫度、不同壓力條件下的薄板點 焊的接觸電阻，并且無引入誤差，提高了測量精度，保證了測量數(shù)據(jù)的準 確性，為準確檢驗薄板產(chǎn)品質(zhì)量提供了有利的依據(jù)。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說 明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍 內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內(nèi)。
權利要求
1. 一種薄板點焊接觸電阻的測量方法，其特征在于，該測量方法的具體步驟如下A. 將兩個相同的工件試樣疊置并夾設于相同的上、下兩電極之間；B. 通過外設溫控箱進行加熱，并使箱內(nèi)溫度達到指定溫度；C. 對上、下兩電極及工件試樣進行加壓至指定壓力，并保持穩(wěn)定；D. 分別測量電極與工件試樣間的總電阻以及兩電極間的總電阻；E. 通過步驟D中測得的各個總電阻值，計算出兩工件試樣間的接觸電阻。
2.如權利要求l所述的薄板點焊接觸電阻的測量方法，其特征在于，所述的步驟D各個總電阻值的測量步驟如下Dl.在上、下兩電極之間加載恒流源；D2.測量一電極與相接的工件試樣間的電壓降；D3.測量步驟D2中的電極與另一工件試樣間的電壓降；D4.測量兩電極間的電壓降；D5.通過電阻與電壓的關系，分別計算出電極與相接工件試樣間的總 電阻值、該電極與另 一工件試樣間的總電阻值以及兩電極間的總電阻值。
3.如權利要求l所述的薄板點焊接觸電阻的測量方法，其特征在于 所述的步驟D中的各個總電阻值通過采用微歐電阻測量儀和多路測量 探頭直接測得。
4.如權利要求l所述的薄板點焊接觸電阻的測量方法，其特征在于:所述的步驟E中，兩工件試樣間的接觸電阻值的計算方程式如下Rl=rl+r2+r3;R2=rl+r2+2r3+r4;R3=2rl+2r2+2r3+r4;由上述三個方程式計算出r4=R3-2Rl;式中，Rl為電極與相接的工件試樣間的總電阻值；R2為該電極與另 一工件試樣間的總電阻值；R3為兩電極間的總電阻值；rl為 一 電極電阻值； r2為電極與相接的工件試樣間的接觸電阻值；r3為一工件試樣電阻值；r4 為兩工件試樣間的接觸電阻值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄板點焊接觸電阻的測量方法，該測量方法先通過將兩個相同的工件試樣疊置并夾設于相同的上、下兩電極之間；然后通過加熱、加壓進行模擬薄板點焊；再分別測量電極與工件試樣間的總電阻以及兩電極間的總電阻；最后通過測得的各個總電阻值計算出兩工件試樣間的接觸電阻。該測量方法通過加熱、加壓模擬以及直接測量各總電阻來計算，能夠避免引入各種誤差，從而精確測量出薄板點焊的接觸電阻。
文檔編號G01R27/02GK101533046SQ200810034660
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權日2008年3月14日
發(fā)明者俞寧峰, 傅延安, 啟 閻 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司