专利名称：薄板点焊接触电阻的测量方法
技术领域：
本发明涉及接触电阻的测量技术，更具体地说，涉及一种薄板点焊接 触电阻的测量方法，该测量方法能够精确测量薄板点焊的接触电阻。
背景技术：
接触电阻是电阻焊接过程中一个重要参数，对于建立早期稳定的焊接 温度场及获得高质量的焊点起重要作用，也是影响熔核形状、质量、电极 烧损和飞溅的主要因素之一。现有的家电、汽车用薄板特别是新研发的该 类环保型产品，最明显的特点就是含有不同的表面处理膜层，它对电阻焊 接过程影响，主要表现为接触电阻的差异引起的温度场变化，因此必须对 接触电阻进行精确测量。
目前，测量接触电阻的基本原理都是通过测量接触面两端电压降来得 到的，即传统的四线法，通过两线端测量电压降，另外两线端加载并测量 电流，接触电阻等于电压降与电流的比值。通常情况下，如果选择恒流电 源，只需测得电压降即可得到接触电阻，但关键是如何精确测得该电压降。
近年来，国内外研究机构在研究接触电阻精确测量方面作了不少努力，
典型的有 一、东南大学研发了一套金属材料表面直流接触电阻的测量系 统，用于评价各种表面处理金属件的导电能力、评价金属外壳件的电磁屏 蔽能力。其认为接触电阻远大于母材电阻，因而母材电阻可以忽略，因此 将测得的整体电阻作为接触电阻值，但是，电极和工件的电阻(即母材电 阻)，在常温下可能误差不大，而在电阻点焊过程涉及较高温度时，电阻 会急剧增大，因此并不能简单的忽略不计；二、丹麦技术大学在利用热模
拟仪的加热、加压功能的基础上，直接测试工件间电压降而得到接触电阻 值。但是其同样忽略了在测量时，会引入少量母材电阻和触点电阻，因而 该系统不适用于测量薄板，特别是含有表面处理的薄板的接触电阻。另夕卜, 通过电极通电加热，易使工件产生温度场分布不均的现象，从而给测量值 的精确度以及重复可现性带来不确定因素。美国专利US6208146B1揭示了 一种用于点焊模拟计算的接触电阻测 量装置及方法，该系统釆用了测量上下电极间电阻和上下工件间电阻来推 导出工件间的接触电阻值，其前提必须是工件电阻、上下电极电阻均为已 知，(可通过查阅参考资料得到工件和电极电阻率)，但是对于不同的钢 种，并没有完整的数据库可供查询，并且不同标准材料间差异较大，由电 阻率计算电极及工件电阻会引入一定的误差，另外，其也未考虑到在高温 下，母料电阻的急剧增大而带来的影响。
公开号为CN1482468的一种探针接触电阻的测试结构和方法，采用简 单方程关系式来解析出探针接触电阻，但该方法仅适用于探针与工件间的 接触电阻，而无法得到工件与工件间的接触电阻。
综上所述，目前接触电阻的测量存在两方面的缺点1，所得接触电阻 中引入了电极电阻、工件电阻等误差；2,没有考虑点焊接触电阻值对温度 的敏感性及测量时温度场均勾性的要求。因此，目前还没有一种能够精确、 无误差的测量薄板点焊接触电阻的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种薄板点焊 接触电阻的测量方法，该测量方法能够精确测量薄板点焊的接触电阻，并 避免引入误差。
为实现上述目的，本发明釆用如下技术方案
该薄板点焊接触电阻的测量方法的具体步骤如下
A. 将两个相同的工件试样叠置并夹设于相同的上、下两电极之间；
B. 通过外设温控箱进行加热，并使箱内温度达到指定温度；
C. 对上、下两电极及工件试样进行加压至指定压力，并保持稳定；
D. 分别测量电极与工件试样间的总电阻以及两电极间的总电阻；
E. 通过步骤D中测得的各个总电阻值，计算出两工件试样间的接触 电阻。
所述的步骤D各个总电阻值的测量步骤如下
Dl.在上、下两电极之间加载恒流源；
D2.测量一电极与相接的工件试样间的电压降；D3.测量步骤D2中的电极与另一工件试样间的电压降； D4.测量两电极间的电压降；
D5.通过电阻与电压的关系，分别计算出电极与相接工件试样间的总 电阻值、该电极与另 一工件试样间的总电阻值以及两电极间的总电阻值。
所述的步骤D中的各个总电阻值通过采用微欧电阻测量仪和多路测量 探头直接测量。
所述的步骤E中，两工件试样间的接触电阻值的计算方程式如下；
Rl=rl+r2+r3;
R2=rl+r2+2r3+r4;
R3=2rl+2r2+2r3+r4;
由上述三个方程式计算出r4=R3-2R1;
式中，Rl为电极与相接的工件试样间的总电阻值；R2为该电极与另 一工件试样间的总电阻值；R3为两电极间的总电阻值；rl为 一 电极电阻值； r2为电极与相接的工件试样间的接触电阻值；r3为一工件试样电阻值；r4 为两工件试样间的接触电阻值。
在上述技术方案中，本发明的薄板点焊接触电阻的测量方法先通过将 两个相同的工件试样叠置并夹设于相同的上、下两电极之间；然后通过加 热、加压进行模拟薄板点焊；再分别测量电极与工件试样间的总电阻以及 两电极间的总电阻；最后通过测得的各个总电阻值计算出两工件试样间的 接触电阻。该测量方法通过加热、加压模拟以及直接测量各总电阻来计算， 能够避免引入各种误差，从而精确测量出薄板点焊的接触电阻。
图l是本发明的薄板点焊接触电阻的测量方法的流程图； 图2是根据本发明的一实施例所采用的加压、加热模拟装置的结构示 意图3是图2中A部的结构放大图； 图4是图3中所示的电极与工件试样的电阻模拟示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。请参阅图l所示，本发明的薄板点焊接触电阻的测量方法的具体步骤
为先将两个完全相同(即等厚、同材质以及同表面处理)的工件试样进 行上下叠置，并夹设于相同(即同材质同外形)的上、下两电极之间；然 后通过外设的温控箱进行加热，并使箱内温度达到指定温度；再对上、下 两电极及工件试样进行加压至指定压力，并保持稳定，从而模拟实际的薄 板双面单点焯接；然后再分别测量电极与工件试样间的总电阻以及两电极 间的总电阻；最后通过测得的各个总电阻值，计算出两个工件试样间的接 触电阻。
请参阅图2、图3所示，本发明的测量方法的试样模拟薄板点焊可采 用一模拟装置IO，该模拟装置10包括一温控箱11和一加压部件，温控箱 11密封罩设于两电极之外，并可通过温控器结合PID控制的基础上，加 入电压前馈控制以消除电网电压波动的影响，从而能够保证箱内的加热稳 定；加压部件包括固定的上、下固定梁121、 122、移动梁123、丝杆124 以及伺服电机125，温控箱11以及丝杆124设于上、下固定梁121、 122 之间，移动梁123与上电极131相连接，通过伺服电机125驱动丝杆124， 并带动移动梁123升降，从而实现上电极131下压工件试样141。
请结合图3、图4所示，由于上、下电极131、 132以及上、下工件试 样141、 142对称分布，可以认为上、下电极131、 132的电阻相等，上电 极131与上工件试样141间的接触电阻与下工件试样142与下电极132间 的接触电阻相等，上、下工件试样141、 142的电阻也相等。
先进行定义Rl为上电极131与上工件试样141间的总电阻值；R2 为上电极131与下工件试样间的总电阻值；R3为两电极间的总电阻值；rl 为电极电阻，r2为上电极131与上工件试样141间的接触电阻，r3为工件 电阻，r4为两工件试样141、 142间的接触电阻。
上述各个总电阻值的测量的具体步骤为先在上、下两电极之间加载恒 流源S;然后测量上电极131与上工件试样141间的电压降U1;然后测量 上电极131与下工件试样142间的电压降U2;再测量两电极131、 1132 间的电压降U3;最后，由于电流恒定，通过电阻与电压的关系，可分别计 算出上电极131与上工件试样141间的总电阻值Rl、上电极131与下工件试样142间的总电阻值R2以及两电极131、 1132间的总电阻值R3。当 然，还可以采用微欧电阻测量仪和设置多路测量探头分别进行测量，并直 接测出上述各个总电阻值R1、 R2、 R3。
根据上述测得的各个总电阻值，采用下列计算方程式进行计算
式(1)为Rl=rl+r2+r3;
式(2)为R2=rl+r2+2r3+r4;
式(3)为R3=2rl+2r2+2r3+r4;
通过式(2)-式(1)得r3 + r4 = R2-Rl;
通过式(3 ) - 2 x式(1)得r4=R3 - 2R1;
因此，可计算出两工件试样141、 142间的接触电阻r4为R3-2R1。
当然，还可通过将r4-R3-2Rl代入r3 + r4=R2-Rl中，可计算出 工件试样4阻值，为r3=Rl+R2-R3;将通过将r4=R3 - 2R2和r3 + r4 =R2-Rl分别代入式(1)，可计算出上电极131与上电极131与上工件 试样141间接触电阻的总电阻值，为(rl + r2) =R3-R2。
下面，通过本发明的测量方法对常用的环保电镀锌板材料测量，进行 举例说明给定5mm直径平面电极的条件下，选取的电镀锌板试样的厚 度为0.8mm，两面镀锌量各为20g/m2,在温度为50°C、压力为120kg时， 测得的该电镀锌板的点焊接触电阻r4为5.17mQ;在温度为50'C、压力为 180kg时，测得的接触电阻r4为4.76 mQ;在温度为100'C、压力为240kg 时，测得的接触电阻r4为3.85 mQ;在温度为20(TC、压力为240kg时， 测得的接触电阻r4为1.38 mQ。从测量数据可以分析得出，该电镀锌板随 着温度和压力的增加，接触电阻总的趋势变小。
因此，采用该测量方法能够测量不同温度、不同压力条件下的薄板点 焊的接触电阻，并且无引入误差，提高了测量精度，保证了测量数据的准 确性，为准确检验薄板产品质量提供了有利的依据。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围 内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1. 一种薄板点焊接触电阻的测量方法，其特征在于，该测量方法的具体步骤如下A. 将两个相同的工件试样叠置并夹设于相同的上、下两电极之间；B. 通过外设温控箱进行加热，并使箱内温度达到指定温度；C. 对上、下两电极及工件试样进行加压至指定压力，并保持稳定；D. 分别测量电极与工件试样间的总电阻以及两电极间的总电阻；E. 通过步骤D中测得的各个总电阻值，计算出两工件试样间的接触电阻。
2.如权利要求l所述的薄板点焊接触电阻的测量方法，其特征在于，所述的步骤D各个总电阻值的测量步骤如下Dl.在上、下两电极之间加载恒流源；D2.测量一电极与相接的工件试样间的电压降；D3.测量步骤D2中的电极与另一工件试样间的电压降；D4.测量两电极间的电压降；D5.通过电阻与电压的关系，分别计算出电极与相接工件试样间的总 电阻值、该电极与另 一工件试样间的总电阻值以及两电极间的总电阻值。
3.如权利要求l所述的薄板点焊接触电阻的测量方法，其特征在于 所述的步骤D中的各个总电阻值通过采用微欧电阻测量仪和多路测量 探头直接测得。
4.如权利要求l所述的薄板点焊接触电阻的测量方法，其特征在于:所述的步骤E中，两工件试样间的接触电阻值的计算方程式如下Rl=rl+r2+r3;R2=rl+r2+2r3+r4;R3=2rl+2r2+2r3+r4;由上述三个方程式计算出r4=R3-2Rl;式中，Rl为电极与相接的工件试样间的总电阻值；R2为该电极与另 一工件试样间的总电阻值；R3为两电极间的总电阻值；rl为 一 电极电阻值； r2为电极与相接的工件试样间的接触电阻值；r3为一工件试样电阻值；r4 为两工件试样间的接触电阻值。
全文摘要
本发明公开了一种薄板点焊接触电阻的测量方法，该测量方法先通过将两个相同的工件试样叠置并夹设于相同的上、下两电极之间；然后通过加热、加压进行模拟薄板点焊；再分别测量电极与工件试样间的总电阻以及两电极间的总电阻；最后通过测得的各个总电阻值计算出两工件试样间的接触电阻。该测量方法通过加热、加压模拟以及直接测量各总电阻来计算，能够避免引入各种误差，从而精确测量出薄板点焊的接触电阻。
文档编号G01R27/02GK101533046SQ200810034660
公开日2009年9月16日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者俞宁峰, 傅延安, 启 阎 申请人:宝山钢铁股份有限公司