CN100439026C - 一种金属零部件的热压焊焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种金属零部件的热压焊焊接工艺，使用改型电极端面头，选用合金铜基电极或高融点、大电阻率电极，使预热电流为0.6～0.8倍焊接电流，分别根据交流焊或直流焊确定焊接工艺参数，焊接电源在30～50毫秒内连续控制，通过电极夹持两焊件完成点焊、凸焊、缝焊、对焊。采用本发明进行焊接，操作简单、成本低廉、节约电能、电极消耗低、焊接强度高、生产效率高，最适用于提高难焊金属焊接处的强度，根除同种金属、同种金属不同厚度、异种金属板材及线材的焊接的虚焊、粘焊、熔核不良、焊接裂纹等焊接不良。

Description

一种金属零部件的热压焊焊接工艺

技术领域

本发明属于电阻焊技术领域，具体涉及一种金属零部件之间的热压焊焊接工艺。

背景技术

现在的金属零部件的电阻焊接技术，是将两焊件夹持在两电极中间，通以大电流使焊件自身电阻、接触电阻发热，利用产生的热量使焊件间形成熔化核心，在一定的压力下冷却形成冷凝核心，达到焊接目的。这种技术在工业生产中广泛采用，但在很多场合下，采用这种技术难以获得良好的焊接效果，其不足主要表现为：(1)当焊接同种难焊金属、不同厚度或异种金属板材、线材时，难以均匀加热，不能够保证焊接压接处的温度为最高，不能保证焊核的最大直径分布在压接处，容易发生焊核偏移；(2)由于不能使焊件均匀加热，在焊接压接处的未熔化固相金属不能实现固相焊接，容易产生焊接裂缝；(3)这种电阻焊接技术通常需要很大的焊接功率、很高的焊接压力、等于或高于所要求的电流，在电源功率小、普通交流和直流焊焊接机中受到限制；(4)压接处的热量仅利用了最大板材发热量的30％，大量的热量由电极消耗掉，电极的氧化磨损严重，寿命缩短，消耗成本高；(5)当焊接有些金属材质时，需要增大压力、加大电流或时间，以维持焊接处的加热温度不变，通常是在焊接设备上对焊接参数进行调整，往往在焊接压接处温度未上升之前，电极与焊件就先熔粘在一体、无法实现预定焊接，或使焊件的表面先遭到破坏，所以一次焊接合格率低，用于焊接强度检验剥离的成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属零部件的热压焊焊接工艺，通过改变电极端面的形状来控制电阻焊的工艺参数，从而解决了现有技术中的上述缺点。

本发明所采用的技术方案是：一种金属零部件的热压焊焊接工艺，通过电极夹持两焊件完成点焊、凸焊、缝焊、对焊，选用钨基、钼基、铜基或银基组成的电极，电极的端面头使用改型端面头，预热电流为0.6～0.8倍焊接电流，分别根据交流焊或直流焊确定焊接工艺参数，焊接电源在30～50毫秒内连续控制。

电极改型端面头，为棒状杆半球型端面电极、板状电极、棒状杆的后端锥台连接前端半球型端面构成的组合型端面电极、端面沟槽型电极、平端面中间环形电极、棒状多台阶变直径电极或棒状偏心杆偏心端面电极。

对于不同焊接材料的电极材质选择：低导电率焊接材料电极选择GrCu、Ni-Be-Cu或BeCu电极，高导电率焊接材料电极选W、CuW、AgW或CuMo电极。

本发明的有益效果是：

1.尤其是同种难焊金属之间、不同厚度或异种金属板材、线材之间，克服了通常电阻焊接技术虚焊、脆断、晶间断裂纹、粘焊、熔核不良等的焊接不良现象；

2.通过有效调控焊接工艺参数，使电阻的发热温度均匀提高，解决了焊核偏移的问题，实现了焊核液相焊接或固相焊接；

3.降低了焊接功率，节约能源，电极消耗低，焊接强度高，生产效率高。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作详细说明：

本发明的金属零部件的热压焊焊接工艺，通过有效调控电阻和电阻的发热温度、使得金属在一定温度的塑性状态下，实现液态焊接或固态焊接的焊接方法。其特点在于：使用改型电极端面头，选用高熔点、大电阻率如钨基、钼基、铜基或银基组成的电极，以提高焊接压接处的电阻发热温度，使预热电流为0.6～0.8倍焊接电流，分别根据交流焊或直流焊确定焊接工艺参数，焊接电源在30～50毫秒内连续控制，实现均匀提高电阻的发热温度，通过电极夹持两焊件完成点焊、凸焊、缝焊、对焊。

焊接连接时的温度选择：低碳钢600℃～1530℃、不锈钢900℃～1430℃、Ai200℃～660℃、Ti700℃～1530℃、Zr800℃～1750℃、Ta1200℃～2850℃、Mo1100℃～2620℃、Ag300℃～960℃、Ni500℃～1452℃、Pb100℃～327.5℃、铜200℃～1033℃、H62 400℃～1033℃。

低导电率材料电极选GrCu、Ni-Be-Cu或BeCu，高导电率材料电极选W、CuW、AgW或CuMo。改型电极端面头，为棒状杆半球型端面电极、板状电极、棒状杆的后端锥台连接前端半球型端面构成的组合型端面电极、端面沟槽型电极、平端面中间环形电极、棒状多台阶变直经电极或棒状偏心杆偏心端面电极端面用于焊接压接处调控电阻、增大电流密度、增大压应力。

交流焊的工艺参数确定为：

电极前端直径： $\mathrm{\ΦD}=5\sqrt{\mathrm{\δ}};$

焊接电流：焊接电流＝板材电流密度×电极端面工作面面积；

焊接压应力：焊接压应力＝σ_0.2×5；

焊接电极压力：焊接电极压力＝电极端面工作面积×焊接压应力；

必要加压：必要加压＝5～10 KGF×电极前端面积；

加压力：加压力＝dcm²×0.785×Pkg/cm²；

总压力：总压力＝P×A+G±Fa-Fch，Fch＝4.5×I²×(L/H)²×10^-7；

焊接时间：焊接时间＝7.5×(δ1+δ2)；

上式中，D-电极前端直径，δ-焊件的厚度，δ1-电极夹持两焊件中的一侧焊件的厚度，δ2-电极夹持两焊件中的另一侧焊件的厚度，σ_0.2-焊件的加热蠕变屈服极限，d-活塞直径，P-设定压强，A-活塞面积，G-机头重量，Fa-导轨摩擦力，Fch-电磁力，I-电流，L-机臂间距，H-两机臂间距。

直流焊的工艺参数确定为：

电极前端直径：ΦD＝2.54+(δ₁+δ₂)；

焊接电流：焊接电流＝1875×(δ₁+δ₂)；

焊接压应力：焊接压应力＝σ_0.2×5；

焊接电极压力：焊接电极压力＝876×(δ₁+δ₂)；

必要加压：必要加压＝5～10 KGF×电极前端面积；

加压力：加压力＝dcm²×0.785×Pkg/cm²；

总压力：总压力＝P×A+G±Fa-Fch，Fch＝4.5×I²×(L/H)²×10^-7；

焊接时间：焊接时间＝80ms×(δ1+δ2)；

上式中，D-电极前端直径，δ1-电极夹持两焊件中的一侧焊件的厚度，δ2-电极夹持两焊件中的另一侧焊件的厚度，σ_0.2-焊件的加热蠕变屈服极限，d-活塞直径，P-设定压强，A-活塞面积，G-机头重量，Fa-导轨摩擦力，Fch-电磁力，I-电流，L-机臂间距，H-两机臂间距。

交流焊或直流焊中，根据导电率选择电流密度，选择焊接电流，推荐：低碳钢200-600A/mm²，不锈钢300-400A/mm²。

实施例1

异种金属不同厚度之间焊接：交流焊接，设有20KVA的交流焊接设备，自身带有变压器，由固体电路程序焊控制系统供电，调定好一个点焊程序使其焊核直径大于(彩色显象管用板材料文件所要求的最低值)1.5mm。

一个所焊材料是冷轧制后的彩色显象管框架用钢带、属低碳钢，厚度1.2mm，其化学成分为(质量分数)：C0.03％、S0.04％、Si0.03％、Mn0.5％，AL0.03％，把料片冷冲压切成285mm×219mm×348mm的矩形试样，把截面40mm×30mm的面作为焊接面，该面在焊接前要求：一次去油、喷砂粗化处理，二次去灰清洗表面。

另一个所焊材料是冷轧制后的彩色显象管弹簧片，用不锈弹簧钢带，厚度为0.65mm，其化学成分为(质量分数)：C0.15％、S0.03％、P0.04％、Si0.03％、Mn2.00％、Ni8-10％、Gr17-19％，材料经过滚磨、清洗、退火处理：材料冲去成型80mm×30mm的矩形试样，截面为30mm×50mm作为压接接合面，所用设备为常规的交流焊接设备，根据以上低碳钢和弹簧钢料片的厚度值得出具体的电极、电流、压力、时间等参数：

(1)框架用钢带侧电极的选择：电极选棒状，电极前端选择球面；交流焊；确定电极前端直径D：钢带厚度δ1＝1.2mm， $\mathrm{\ΦD}=5\sqrt{\mathrm{\δ}}=5.47\mathrm{mm};$

弹簧片侧电极的选择：电极选φ10mm棒状，电极前端选择球面；交流焊；确定电极前端直径D：簧钢弹簧片厚度δ2＝0.65mm， $\mathrm{\ΦD}=5\sqrt{\mathrm{\δ}}=4.03\mathrm{mm};$

焊接电极工作端面直径控制范围为：框架钢带侧φ5.47mm为最大值，球面形状；弹簧片侧φ4.03mm为最大值，球面形状；因此两侧电极选择φ10mm球R5mm的内外电极。

(2)根据弹簧片和框架的热物理性能选择电流和压力的一般原则为：

根据导电性选择电流强度，导热性选择焊接电流脉冲持续时间，高温强度选择压力并参考对预防裂纹和热敏感性等加以修正。

(3)根据导电率选择密度、选择焊接电流：

框架侧为200-600A/mm²，弹簧片侧300-400A/mm²为预防弹簧片的过热脆化，取弹簧片的最低电流密度，框架的最低电流密度。

预热电流＝弹簧片电流密×弹簧片侧电极端面工作面面积。

焊接电流＝框架电流密×框架侧电极工作端面面积，代入公式计算实际焊接焊接电流4.6-4.7KA，预热电流3.6-3.8KA；

(4)根据材料的加热蠕变屈服极限指标(焊核拘束度)，选择电极端面的压应力通用选择标准是：材料σ0.2×5＝焊接压应力，首先考虑弹簧片的裂改和脆性焊点(50×5)/9.8＝25.51KGF，弹簧钢的σ0.2＝50～60N/mm²，

弹簧片侧的电极压力＝电极端面工作面面积×焊接压应力＝(4.03/2)²×3.14×25.51＝325.10KGF

加压力＝5～10×电极前端面积

框架侧的净压力＝10×(5.47/2)²×3.14＝234.87KSF

汽缸的直径与加压力的关系：

汽缸加压力325.10KGF＝(活塞直径110cm)²×0.785×p气压强KGF/cm²2A100-85dm为汽缸型号：P＝3.41KGF/cm²

使用交流焊接：电极总压力调压阀及活塞面积决定：

FW总压力＝P设定压强×A活塞面积+G机头重FA导轧摩擦力-FCH电磁反力FCH＝4.5×I²×(L/H)²×10^-7(4)

气缸设定压力优化后的工艺参数压力设定325 KGF压力表设定0.341MPa。

确定焊接时间：交流焊焊接时间7.5周波×(δ1+δ2)＝7.5×(1.2+0.65)＝14周波

电极选择：框架用钢带侧选用铜钨电极，弹簧片侧选用铬铜电极。

综合以上技术方案得到所用焊接程序一般如下：

预压时间：25周波、预热时间：8周波、冷却时间：4周波、焊接时间：14周波、上升时间：2周波、下降时间：2周波、维持时间：15周波、休止时间：20周波、预热电流：3.6KA、焊接电流：4.6KA、电极接近速度：35mm/秒、焊接载荷：325KG、调定直径：φ3.5mm熔核直径，用于0.65mm弹簧钢片料、电极：φ10R球5mm、焊点尺寸：18±1mm、焊接速度：最高16焊点/分、框架弹簧片给料：手动。

焊接操作过程：将以上焊接程序分别输入焊控器中和PLC程序设定器中，焊接电流和时间由焊控器控制，电流由变压器提供，压力设定由调节器和调压阀设定，冷却水，提供空气压力，作业者将框架和弹簧放入设备指定位置，双手按下设备启动按钮，PLC控制电磁阀动作，电磁阀的通断控制各点的汽缸动作，汽缸带动内外电极移动将弹簧片和框架夹持压紧后，变压器在PLC程序的指令下提供电流，在感应线圈感应电流，与焊控制设定电流比较并进行监控，这时焊接电流和压力通过内外电极对被焊工件施加焊接过程，得到所需的焊核。

对焊接结果作破坏性剥离试验，焊接后的产品试验过580℃～620℃，25分钟黑化处理后对产品剥离达到φ1.5mm焊核。

单焊点的平均剪切强度已大于产品规格所给的最小值φ1.0mm焊核；在焊接后黑化后再剥离框架侧拉出一个φ3.5mm的洞孔；在弹簧片焊接后黑化处理后拉出一个φ3.5mm焊塞。

实施例2

异种金属相同厚度焊接：交流焊接方式，设备选择常规电阻焊设备，30KVA的变压器，由焊控器控制系统供电和电流时间的设定：压力由夹持工件两边的电极传递，电极安装在气动的焊接专用隔膜汽缸上。在焊控器上，调定好一个点焊的程序使其焊核直径大于(彩色显象管用板材料)工件所要求的最低值，焊核直径大于2.0mm。

所用材料是彩色显象管用冷轧框架用钢带属低碳钢，厚度1.2mm；其化学成分为(质量分数)C≤0.005％、Mn≤0.1-0.15％、Si≤0.15％、Al≤0.07％、P≤0.1％、S≤0.01％、Fe余量；抗拉强度≥280MPa、延伸％≥38％、硬度HV≤110(测试条件10×9.81N×15S)；

把料片冷冲压或402.1mm×303.2mm×495.5mm的矩样件，截面积40mm×30mm的中间面作为焊接面，该面在焊接前要求：冲压后-清洗喷砂-清洗表面黑化(560℃～620℃)×25mn，焊接面粗化氧化清法处理。

另一个被材料是冷轧制后的彩色显象管用不锈钢带，材料厚度1.2mm，其化学成分为(质量分数)：C≤0.08％、Mn≤2.00％、Si≤1.00％、P≤0.04％、Gr≤17-20％、S≤0.03％、Ni8.0％-10％、Fe余量，抗拉强度130MPa-150MPa、延伸％≤4.5％、硬度HV≥380(测试条件10×9.81N×15S)。

冷轧钢带在同一条件下溶解，冷轧退火成型钢带，把料片冷冲压成80mm×20mm×1.2mm的样件，样件中平面面积20mm×30mm作为焊接面，该面在焊接前要求冲压后-清洗-滚磨-退火处理。

所用设备为带规的交流焊接设备，使用常规的焊接方法。根据以上低碳钢和弹簧钢料片的厚度值得出具体的电极、电流、压力、时间等参数。

确定电极前端直径：电极选棒状，前端选择锥面；交流焊δ1＝1.2mm， $\mathrm{\ΦD}=5\sqrt{\mathrm{\δ}}=5.47\mathrm{mm},$

(1)低碳钢框架内侧电极电极选：φ12mm棒状，前端选择锥面120度，前端直径5.5mm、R25mm。

HS304弹簧片厚度δ1.2mm，则弹簧片侧压紧用外电极，电极选φ12mm棒状；前端选择锥面120度前端直径5.5mm、R25mm，弹簧片的导电率为低碳钢框架的1/5，弹簧片的前端直径改为3.5mm，弹簧片的散热为低碳钢框架的1/3，弹簧片的水孔深比低碳钢框架深10mm，框架侧的前端直径改为5.0mm。

焊接电极工作端面直径控制范围为：框架侧φ5.5mm，φ12mm棒状；前端选择锥面120度，前端直径5.0mm、R25mm的内电极。

(2)根据弹簧片和框架的热物理性能选择电流和压力的一般原则为：

根据导电性选择电流强度，导热性选择焊接电流脉冲持续时间，高温强度选择压力并参考对预防裂纹和热敏感性等加以修正。

(3)根据导电率选择密度、选择焊接电流：

框架为200-600A/mm²，弹簧片300-400A/mm²为预防弹簧片的过热脆化，取弹簧片的最低电流密度300A/mm²，框架的最低电流密度200A/mm²。

预热焊接电流＝弹簧片电流密×弹簧片侧电极端面工作面面积

＝300×(3.5/2)²×3.14＝2884.8A＝2.9KA

焊接电流＝框架电流密×框架侧电极工作端面面积

＝200×(5.0/2)²×3.14＝3.79KA，代入公式计算实际焊接

焊接电流3.9KA，预热电流2.9KA。

(4)根据材料的加热蠕变屈服极限指标(焊核拘束度)，选择电极端面的压应力通用选择标准是：材料σ0.2×5＝焊接压应力，首先考虑弹簧片的裂纹和脆性焊点(50×5)/9.8＝25.51KGF，弹簧片的σ0.2＝50～80N/mm²，

弹簧片的电极压力＝电极端面工作面面积×焊接压应力＝(3.5/2)²×3.14×25.51＝245.330KGF

加压力＝5～10×电极前端面积mm²

框架侧的净压力10×(5.47/2)²×3.14＝234.87KSF

汽缸的直径与加压力的关系：

汽缸加压力245.10KGF＝(活塞直径80cm)²×0.785×p气压强KGF/cm²

2A100-85dm为汽缸型号：P＝3.9KG/cm²

通用交流焊接：电极总压力调压阀及活塞面积决定：

FW总压力＝P设定压强×A活塞面积+G机头重 FA导轧摩擦力-FCH电磁反力FCH＝4.5×I²×(L/H)²×10^-7(4)

气缸设定压力优化后的工艺参数压力设定245 KGF压力表设定0.39MPa。

确定焊接时间：

交流焊焊接时间7.5周波×(δ1+δ2)＝7.5×(1.2+1.2)＝18周波

电极材质：使用框架侧选用铜钨电极，弹簧钢选用铬铜电极。

综合以上技术方案得到所用焊接程序一般如下：

预压时间：50周波、预热时间：9周波、冷却时间：4周波、焊接时间：18周波、上升时间：3周波、下降时间：5周波、维持时间：10、休止时间：20周波、预热电流：2.9KA、焊接电流：3.9KA、电极接近速度：30mm/秒、焊接载荷：245KG、调定直径：φ2.5mm熔核直径，框架侧电极：φ12棒状，前端选择锥面120度，前端直径5.0mm、R25mm的内电极、弹簧片电极选φ12锥面120度，前端直径3.5mm、R25mm，弹簧片的水孔深比低碳钢框架深10mm、焊点尺寸：10±1mm、焊接速度：最高24焊点/分、框架弹簧片给料：手动。

焊接操作过程：将以上焊接程序分别输入焊控器中和PLC程序设定器中，焊接电流和时间由焊控器控制，电流由变压器提供，压力设定由调节器和调压阀设定，冷却水，提供空气压力，作业者将框架和弹簧放入设备指定位置，双手按下设备启动按钮，PLC控制电磁阀动作，电磁阀的通断控制各点的汽缸动作，汽缸带动内外电极移动将弹簧片和框架夹持压紧后，变压器在PLC程序的指令下提供电流，在感应线圈感应电流，与焊控制设定电流比较并进行监控，这时焊接电流和压力通过内外电极对被焊工件施加焊接过程，得到所需的焊核。

对焊接结果作破坏性剥离试验，焊接前的产品试验过580℃～620℃，25分钟黑化处理后对产品焊接剥离达到φ2.5mm焊核。

单焊点的平均剪切强度已大于产品规格所给的最小值；在焊接后黑化后再剥离框架侧拉出一个φ2.5mm的洞孔；在弹簧片焊接后黑化处理后拉出一个φ2.5mm焊塞。

实施例3

异种金属不同厚度焊接：直流焊接方式，设备选择常规直流电阻焊设备，25KVA的变压器，由焊控器控制系统供电和电流时间的设定：压力由夹持工件两边的电极传递：电极安装在气动的焊接专用隔膜汽缸上。在焊控器上，调定好一个点焊的程序使其焊核直径大于(彩色显象管用板材料)工件所要求的最低值，焊核直径大于1.0mm。

所用材料是彩色显象管用冷轧框架用钢带属低碳钢，厚度0.8mm；其化学成分为(质量分数)C≤0.005％、Mn≤0.1％-0.15％、Si≤0.15％、Al≤0.07％、P≤0.1％、S≤0.01％，Fe余量，抗拉强度≥280MPa，延伸％≥38％，硬度≤110HV。

把料片冷冲压或472.1mm×363.2mm×572.5mm的矩样件，截面积40mm×20mm的中间面作为焊接面，该面在焊接前要求：冲压后-清洗喷砂-清洗表面黑化，焊接面粗化氧化清洗处理。

另一个被材料是冷轧制后的彩色显象管用不锈钢带，材料厚度1.2mm，其化学成分为(质量分数)：C≤0.25％、Mn≤14.005-16.0％、Si≤1.00％、P≤0.04％、Gr≤17％-20％ S≤0.03％、Ni≤1％-2％、Fe余量，抗拉强度1300MPa-1100MPa、延伸％≥10％、硬度HV≥380HV---410HV。

冷轧钢带在同一条件下溶解，冷轧退火成型钢带：把料片冷冲压成80mm×20mm×1.2mm的样件，样件中平面面积20mm×30mm作为焊接面，该面在焊接前要求冲压后-清洗-滚磨-退火处理，焊接后黑化(560℃～620℃)进行强度剥离。

所用设备为常规的直流焊接设备，使用常规的焊接方法；根据以上低碳钢和弹簧钢料片的厚度值得出具体的电极、电流、压力、时间等参数。综合以上技术方案得到所用焊接程序一般如下：

预压时间：600ms、预热时间：80ms、冷却时间：64ms、焊接时间：128ms、维持时间：400ms、预热电流：1.9KA、焊接电流：3.9KA、电极接近速度：40mm/秒、焊接载荷：140KG、调定直径：φ1.5mm熔核直径，用于0.8mm弹簧钢片料电极：框架侧φ12棒状，前端选择锥面30度，前端偏心2、直径4.4mm、R25的内电极、弹簧片电极：19×60×9的板电极、焊点尺寸：10±1mm、焊接速度：最高32焊点/分、框架弹簧片给料：手动。

焊接操作过程：将以上焊接程序分别输入焊控器中和PLC程序设定器中，焊接电流和时间由焊控器控制，电流由变压器提供，压力设定由调节器和调压阀设定，冷却水，提供空气压力，作业者将框架和弹簧放入设备指定位置，双手按下设备启动按钮，PLC控制电磁阀动作，电磁阀的通断控制各点的汽缸动作，汽缸带动内外电极移动将弹簧片和框架夹持压紧后，变压器在PLC程序的指令下提供电流，在感应线圈感应电流，与焊控制设定电流比较并进行监控，这时焊接电流和压力通过内外电极对被焊工件施加焊接过程，得到所需的焊核。

对焊接结果作破坏性剥离试验，焊接前的产品试验过580℃～620℃，25分钟黑化处理后对产品焊接剥离达到φ1.9mm焊核。

单焊点的平均剪切强度已大于产品规格所给的最小值1.0mm；在焊接后黑化后再剥离框架侧拉出一个φ1.9mm的洞孔；在弹簧片焊接后黑化处理后拉出一个φ1.9mm焊塞。

实施例4

同种金属不同厚度焊接：直流焊接方式：设备选择常规直流电阻焊设备，15KVA的变压器，由焊控器控制系统供电和电流时间的设定：压力由夹持工件两边的电极传递：电极安装在气动的焊接专用隔膜汽缸上。在焊控器上，调定好一个点焊的程序使其焊核直径大于(彩色显象管用板材料)工件所要求的最低值，焊核直径大于1.0mm。

所用材料是彩色显象管用冷轧框架用钢带属低碳钢；其化学成分为(质量分数)C≤0.15mn％、Mn≤13％-16％、Si≤1％、Gr≤16％-18％、P≤0.1％、S≤0.01％、Fe余量，抗拉强度≥1274MPa、硬度HV≥440HV。

把厚度0.8mm的料片冷冲压成22.1mm×70.2mm的矩样件，截面积15mm×20mm的中间面作为焊接面，该面在焊接前要求：冲压后-清洗喷砂-清洗表面黑化，焊接面粗化氧化清洗处理。

另一个被材料是冷轧制后的彩色显象管用不锈钢带，材料厚度0.4mm，其化学成分为(质量分数)：C≤0.25％、Mn≤14.00％-16％、Si≤1.00％、P≤0.04％、Gr≤17％-20％、S≤0.03％、Ni≤1％-2％、Fe余量，抗拉强度1300MPa-1100MPa、延伸％≥10％、硬度HV379---410。

冷轧钢带在同一条件下溶解，冷轧退火成型钢带：把料片冷冲压成30mm×20mm×0.4mm的样件，样件中平面面积19mm×15mm作为焊接面，该面在焊接前要求冲压后-清洗-滚磨-退火处理：焊接后(560℃～620℃)进行强度剥离。

所用设备为带规的直流焊接设备，使用常规的焊接方法；根据以上低碳钢和弹簧钢料片的厚度值得出具体的电极、电流、压力、时间等参数。综合以上技术方案得到所用焊接程序一般如下：

预压时间：300ms、预热时间：70ms、冷却时间：64ms、焊接时间：96ms、维持时间：200ms、预热电流：1.2A、焊接电流：2.2KA、电极接近速度：20mm/秒、焊接载荷：103 KG、调定直径：φ1.5mm熔核直径，用于0.8mm/0.4mm弹簧钢片料、电极：框架侧φ6mm棒状，前端选择锥面30度、直径3.7mm、R6mm内电极，弹簧片电极选15×30×25板电极、焊点尺寸：3±1mm、焊接速度：最高12点/分、框架弹簧片给料：手动。

焊接操作过程：将以上焊接程序分别输入焊控器中和PLC程序设定器中，焊接电流和时间由焊控器控制，电流由变压器提供，压力设定由调节器和调压阀设定，冷却水，提供空气压力，作业者将框架和弹簧放入设备指定位置，双手按下设备启动按钮，PLC控制电磁阀动作，电磁阀的通断控制各点的汽缸动作，汽缸带动内外电极移动将弹簧片和框架夹持压紧后，变压器在PLC程序的指令下提供电流，在感应线圈感应电流，与焊控制设定电流比较并进行监控，这时焊接电流和压力通过内外电极对被焊工件施加焊接过程，得到所需的焊核。

对焊接结果作破坏性剥离试验，焊接前的产品试验过580℃～620℃，25分钟处理后对产品焊接剥离达到φ1.3mm。

单焊点的平均剪切强度已大于产品规格所给的最小值1mm；在焊接后黑化后再剥离框架侧拉出一个φ1.3mm的洞孔，在弹簧片焊接后黑化处理后拉出一个φ1.3mm焊塞。

效果对比1

应用本发明工艺焊接框架弹簧片组件，使用40cmCDT/40cmPF交流焊接机。进口原装40cm交流焊接机，热压焊焊接工艺；弹簧不锈钢弹簧片；自产低碳钢框架。40cmCDT框架板厚δ＝1.2mm，弹簧片厚δ＝0.65mm，其焊接工艺参数，同理研究出64cmFs/PF，δ＝0.8mm的厚度。框架板厚δ＝1.2mm，弹簧片厚δ＝0.65mm电极：40cm CDT/PFΦ8直径R球8电极改成Φ8mm直径R球4.5mm的电极。热压焊焊接工艺参数条件：将框架板厚δ＝1.2mm，弹簧片厚δ＝0.65mm代入热压焊焊接工艺参数设计模型计算参数条件设定：

典型交流热压焊基本工艺参数对比(40cm CDT/PF)

典型交流焊焊接强度管理结果对比(40cm CDT/PF)--强度合格率的提高到100％

应用热压焊工艺，典型交流焊焊接强度管理结果对比(40cm CDT/PF)--强度合格率的提高到100％，无一产生以前40cm CDT框架弹簧片焊接强度虚焊、脆断、晶间断裂纹、粘焊、熔核不良等的焊接强度不良，根除了35％的焊接不良，电极也有很大的节约。

效果对比2

在焊接框架弹簧片组件中应用本发明工艺，使用64cmFS/64cmPF直流焊接机，进口原装64cmFS/64cmPF直流焊接机和热压焊焊接工艺，弹簧不锈钢弹簧片，自产低碳钢框架。框架板厚δ＝0.8mm，弹簧片厚δ＝0.8mm，电极：64cmFS/PFΦ12直径端面Φ4、偏心22度R球10电极改成Φ12直径端面Φ4、偏心32度R球10：新型板电极：热压焊焊接工艺参数条件：将框架板厚δ＝0.8mm，弹簧片厚δ＝0.8mm代入热压焊焊接工艺参数设计模型计算参数条件设定：

典型直流热压焊基本参数结果对比

典型直流热压焊强度管理结果对比(64cm PF/FS)--强度合格率的提高到100％

应用热压焊工艺后，典型直流热压焊强度管理结果对比(64cm PF/FS)--强度合格率的提高到100％。

Claims (5)

1.一种金属零部件的热压焊焊接工艺，通过电极夹持两焊件完成点焊、凸焊、缝焊、对焊，其特征在于，选用钨基、钼基、铜基或银基组成的电极，电极的端面头使用改型端面头，预热电流为0.6～0.8倍焊接电流，分别根据交流焊或直流焊确定焊接工艺参数，焊接电源在30～50毫秒内连续控制。

2.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，所述电极改型端面头，为棒状杆半球型端面电极、板状电极、棒状杆的后端锥台连接前端半球型端面构成的组合型端面电极、端面沟槽型电极、平端面中间环形电极、棒状多台阶变直径电极或棒状偏心杆偏心端面电极。

3.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，对于不同焊接材料的电极材质选择：低导电率焊接材料电极选择GrCu、Ni-Be-Cu或BeCu电极，高导电率焊接材料电极选W、CuW、AgW或CuMo电极。

4.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于：所述交流焊的工艺参数确定为：

电极前端直径： $\mathrm{\ΦD}=5\sqrt{\mathrm{\δ}};$

焊接电流：焊接电流＝板材电流密度×电极端面工作面面积；

焊接压应力：焊接压应力＝σ_0.2×5；

焊接电极压力：焊接电极压力＝电极端面工作面积×焊接压应力；

必要加压：必要加压＝5～10KGF×电极前端面积；

加压力：加压力＝dcm²×0.785×Pkg/cm²

总压力：总压力＝P×A+G±Fa-Fch，Fch＝4.5×I²×(L/H)²×10^-7；

焊接时间：焊接时间＝7.5×(δ1+δ2)；

上式中，D-电极前端直径，δ-焊件的厚度，δ1-电极夹持两焊件中的一侧焊件的厚度，δ2-电极夹持两焊件中的另一侧焊件的厚度，σ_0.2-焊件的加热蠕变屈服极限，d-活塞直径，P-设定压强，A-活塞面积，G-机头重量，Fa-导轨摩擦力，Fch-电磁力，I-电流，L-机臂间距，H-两机臂间距。

5.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于：所述直流焊的工艺参数确定为：

电极前端直径：ΦD＝2.54+(δ1+δ2)；

焊接电流：焊接电流＝1875×(δ1+δ2)；

焊接压应力：焊接压应力＝σ_0.2×5；

焊接电极压力：焊接电极压力＝876×(δ1+δ2)；

必要加压：必要加压＝5～10KGF×电极前端面积；

加压力：加压力＝dcm²×0.785×Pkg/cm²；

总压力：总压力＝P×A+G±Fa-Fch，Fch＝4.5×I²×(L/H)²×10^-7；

焊接时间：焊接时间＝80ms×(δ1+δ2)；

上式中，D-电极前端直径，δ1-电极夹持两焊件中的一侧焊件的厚度，δ2-电极夹持两焊件中的另一侧焊件的厚度，σ_0.2-焊件的加热蠕变屈服极限，d-活塞直径，P-设定压强，A-活塞面积，G-机头重量，Fa-导轨摩擦力，Fch-电磁力，I-电流，L-机臂间距，H-两机臂间距。