金属材料是常用的焊接材料,焊缝由于熔化、凝固等过程,其晶粒尺寸会比母材大得多,从而产生了更多的晶界。晶界是电阻最大的区域之一。因此,在焊缝中,合金元素和杂质经常会在晶界处聚集。这些元素和杂质以及晶界本身均能够使电阻升高。
此外,焊接过程中往往会产生气孔和夹渣等缺陷。这些缺陷不仅会使焊缝表面更加凸起,并且其本身也具有导电性,从而使得焊缝整体的电阻升高。
焊接过程产生的残余应力在焊缝和母材中均存在,因为热量局部聚焦在焊接区域,从而导致该区域的线性膨胀系数大大增加。这就使得焊缝中的晶粒变得更大,晶界和缺陷更加复杂,并且形成了残余应力。这种残余应力会使得整个焊接件的电导率下降,导致电阻升高。
焊接参数的选择对于焊缝电阻的影响很大。例如,焊接电压、电流和焊接速度会直接影响热输入,从而影响焊接区域的温度分布。这反过来会影响晶态组织、晶界和缺陷的形成。如果焊接过程中使用的电压和电流过高,焊缝中的溶质元素和杂质浓度会增加,同时也会产生更多的晶界和缺陷,导致固态电阻升高。
为了减少焊缝电阻的升高,可以通过选择特别设计的焊接材料来解决这一问题。例如,可以选择中间合金元素含量相对较少的材料来进行焊接。这种材料的目的是降低晶界的数量和固态溶质浓度,减少残余应力和缺陷的形成,从而减少焊缝的电阻。此外,材料中加入一定量的钨、钼或锆等元素可有助于改善焊缝的结构,从而减少电阻升高。