CN100562396C - 一种电阻焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊接铜或铜合金与钢铁或钢铁合金的电阻焊的方法，利用电阻焊一般原理，通过特制的电阻焊电极头和特殊的焊接电源，采用分段施加脉冲电流、分段施加压力的工艺方法对铜或铜合金与铁或铁合金进行点焊或环凸焊而得到完全的液相熔核，实现真正的焊接。其中焊接电源提供的焊接用直流电，放电时间是110ms至280ms，最大电流是36kA至280kA，整流前电流频率1000Hz、1200Hz或1500Hz，工件与电极头间焊接电流为直流，压力为1至5.9kgf/cm2。
Description
技术领域
本发明涉及一种电阻焊方法，尤其涉及一种焊接铜或铜合金与钢铁或钢铁合金的电阻焊方法。
背景技术
目前在金属焊接领域，对铁、钢等黑色金属和铜等有色金属之间的焊接，大多数都采用助焊剂加火焰钎焊的方式，即在铜和铁之间加钎料(银铜)再用氧气加乙炔的高温火焰把钎料熔化，从而达到焊接目的，还有用在铜上复合铁的复合材料进行焊接的，但这些焊接方式具有效率低下，焊接成本高，焊接环境差等缺点。
电阻焊是利用被焊接金属的电阻本身通以电流后产生的电阻热，同时焊接时对被焊金属施加一定压力，从而达到焊接的目的，铜及其合金的熔点是1080℃左右，而铁及其合金的熔点在1200℃-1500℃左右，普通电阻焊的方法很难将这两类熔点相差很大的金属焊接到一起，很多采用电阻焊的方法焊接铜和铁，得到的结果都是铜与铁固相联接，而不是真正的液相焊接，通常叫“假焊”。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供本发明的目的在于提供一种焊接铜或铜合金与钢铁或钢铁合金的电阻焊的方法，采用分段施加脉冲电流、分段施加压力的工艺方法对铜或铜合金与铁或铁合金进行点焊或环凸焊而得到完全的液相熔核，实现不同金属的焊接。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电阻焊方法，用于焊接铜或铜合金与钢铁或钢铁合金，焊接时上电极头压紧金属管件，下电极头压紧金属壳体或者板件，其特征在于，其焊接工艺流程包括如下步骤：
(1)安装备焊物件；
(2)通过上电极头和下电极头对两个备焊物件预设第一次的压力；
(3)保持预设的压力，采用第一次中频脉冲电流进行预焊，持续一段时间把两个备焊物件焊接压合形成良好的导电体后停止预焊；
(4)对两个备焊物件施加第二次的压力；
(5)保持压力不变，同时加大电流，施加第二次中频脉冲电流进行加热，持续一段时间；
(6)保持压力不变，再次加大电流，施加第三次中频脉冲电流进行加热，持续一段时间后结束。
作为上述技术方案的改进，在第(5)步与第(6)步之间增加一步，停止脉冲电流并保持压力不变，维持一段时间；在第(6)步完成后，停止脉冲电流并保持压力不变，维持一段时间后停止施加压力，完成焊接过程。
作为上述技术方案的改进，在安装备焊物件之前，将铜或铜合金管件的焊接处锻压形成一圈环形突起，将板件或壳体的焊接处锻压形成一圈斜坡状凸缘。
作为上述技术方案的改进，所述焊接电源提供的中频电源，第一次施加的脉冲电流是36KA至200KA，第二次施加的脉冲电流是42KA至240KA，第三次施加的脉冲电流是50KA至280KA。
作为上述技术方案的改进，第一次施加的脉冲电流是36KA至50KA，第二次施加的脉冲电流是42KA至70KA，第三次施加的脉冲电流是50KA至280KA。
作为上述技术方案的改进，第一次施加的脉冲电流是51KA至80KA，第二次施加的脉冲电流是60KA至150KA，第三次施加的脉冲电流是70KA至280KA。
作为上述技术方案的改进，第一次施加的脉冲电流是80KA至160KA，第二次施加的脉冲电流是90KA至240KA，第三次施加的脉冲电流是100KA至280KA。
作为上述技术方案的改进，第一次施加的脉冲电流是60KA，第二次施加的脉冲电流是70KA，第三次施加的脉冲电流是80KA。
作为上述技术方案的改进，所述焊接电源的频率为1000HZ、1200HZ或1500HZ。
作为上述技术方案的改进，所述第一次压力的压力值是1至3Kgf/cm2，所述第二次压力的压力值是3至5.9Kgf/cm2。
本发明的有益效果在于：本发明一种焊接铜或铜合金与钢铁或钢铁合金的电阻焊方法采用分段多脉冲的工艺方式可以将铜或其合金的管件与钢铁或其合金的板件预先压合形成良好的导电体，再用强电流脉冲将其焊接部件熔化；本发明一种焊接铜或铜合金与钢铁或钢铁合金的电阻焊方法采用分段加压方式可以在焊接过程中对应不同的阶段焊接电流施加不同的压力，同时便于铜及其合金与钢铁及其合金在熔融状态时能互相渗透，达到紧密结合的目的，满足密封及强度要求。
附图说明
图1是本发明一种铜与铁的电阻焊方法的工艺流程中的压力及电流波形图；
图2是本发明一种铜与铁的电阻焊方法的焊接装置的结构示意图；
图3是图2所示焊接装置中的上电极头的结构示意图；
图4是图2所示焊接装置中的下电极头的结构示意图。
具体实施方式
本发明一种电阻焊方法，可用于焊接铜或铜合金管件与铁或铁合金板件或壳体，参考图1所示的焊接工艺流程中的压力及电流波形图，焊接时上电极头压紧金属管件，下电极头压紧金属壳体或者板件，其焊接工艺流程包括如下步骤：
(1)安装备焊物件；
(2)通过上电极头和下电极头对两个备焊物件预设第一次的压力；
(3)保持预设的压力，采用第一次中频脉冲电流进行预焊，持续一段时间把两个备焊物件焊接压合形成良好的导电体后停止预焊；
(4)对两个备焊物件施加第二次的压力；
(5)保持压力不变，同时加大电流，施加第二次中频脉冲电流进行加热，持续一段时间；
(6)保持压力不变，再次加大电流，施加第三次中频脉冲电流进行加热，持续一段时间后结束。
本发明中的电阻焊方法尤其适合用于铜或铜合金与铁或铁合金材料的金属管件与金属壳体之间进行焊接。
更佳地，在第(5)步与第(6)步之间增加一步，停止脉冲电流并保持压力不变，维持一段时间，此段时间是1ms(毫秒)至500ms；在第(6)步完成后，停止脉冲电流并保持压力不变，维持一段时间后停止施加压力，此段时间是1ms至500ms，完成焊接过程。
更佳地，在安装备焊物件之前，将铜或铜合金管件的焊接处锻压形成一圈环形突起，将板件或壳体的焊接处锻压形成一圈斜坡状凸缘。
更佳地，所述焊接电源提供的中频电源，第一次施加的脉冲电流是36KA至200KA，第二次施加的脉冲电流是42KA至240KA，第三次施加的脉冲电流是50KA至280KA。
更佳地，第一次施加的脉冲电流是36KA至50KA，第二次施加的脉冲电流是42KA至70KA，第三次施加的脉冲电流是50KA至280KA。
更佳地，第一次施加的脉冲电流是51KA至80KA，第二次施加的脉冲电流是60KA至150KA，第三次施加的脉冲电流是70KA至280KA。
更佳地，第一次施加的脉冲电流是80KA至160KA，第二次施加的脉冲电流是90KA至240KA，第三次施加的脉冲电流是100KA至280KA。
更佳地，第一次施加的脉冲电流是60KA，第二次施加的脉冲电流是70KA，第三次施加的脉冲电流是80KA。
另外更佳地，焊接电源提供的中频电源，焊接电流为36KA至280KA。
更佳地，所述焊接电流为36KA至50KA。
更佳地，所述焊接电流为51KA至80KA。
更佳地，所述焊接电流为60KA。
更佳地，所述焊接电流为81KA至120KA。
更佳地，所述焊接电源的频率为1000HZ、1200HZ或1500HZ。
更佳地，所述第一次压力的压力值是1至3Kgf/cm2，所述第二次压力的压力值是3至5.9Kgf/cm2。由于不同的被焊接物件的厚度不尽相同，在电极头间施加的压力采用不同的值，不同产品选择不同的合金材料其导电性能有差异，焊接的时间也有所变化。
本发明一种铜或铜合金与铁或铁合金的电阻焊方法，可以用于铜管与钢铁板件或壳体进行焊接；首先对铜管以及壳体的焊接表面进行处理，除去氧化物层污垢和其他杂质以降低接触电阻，其后铜管置于上电极头，壳体置于下电极头上，在上下电极头之间通以大于36KA直流电，电极头间施加大小为1至5.9Kgf/cm2的压力，三段施加脉冲电流的焊接时间总和是110ms至280ms，结果在铜管与壳体之间形成完全的液相熔核，实现不同金属的焊接。
更佳地，三段施加脉冲电流的焊接时间总和是110ms至160ms。
更佳地，每段施加脉冲电流的焊接时间都是50ms，其总和是150ms。
参考图2至4所示的焊接装置及其上电极头、下电极头的结构示意图，在本发明中，备焊铜管预先锻造成特殊形状，上电极头及下电极头应采用特殊设计。
在焊接之前，将需要焊接的铜管10的焊接位置进行锻造锻压，形成环形凸环12。
更佳地，将备焊的板件的孔位置处压制成环形凸缘22，该凸缘22具有斜坡24，该斜坡24与板件20的下表面26形成一定的角度；下电极头40设计成管状，其前端面42与板件20的形状相适配，其前端面42与管状下电极头40的内壁面46之间具有一个倒角44，该倒角44与板件的凸缘的斜坡24相适配，即是其倾斜角度相同。
更佳地，上述倒角44与管状下电极头的内壁面46之间夹角的角度是30°至75°。
更佳地，上述倒角44与管状下电极头的内壁面46之间夹角的角度是60°。
更佳地，上电极头30也是管状，其前端面32与板件20形状相适配，其前端面32与管状上电极头的内壁面36之间设置倒圆角34。
更佳地，上述倒圆角34的半径大于铜管的凸环12与铜管外表面16相交处形成的工艺圆角的半径。
更佳地，上电极头30套设于铜管10，上电极头的前端面32压在铜管的凸环12上。
更佳地，上电极头30与铜管10之间的间隙是0.5mm至0.8mm。
更佳地，本发明公开的电阻焊方法是利用电阻焊原理，根据铜或铜合金与铁或铁合金的电阻率和熔点，使用铍钴铜材料作为电极头，利用中频焊接电源，采用本发明分段施加脉冲电流、分段施加压力的工艺方法对铜或铜合金与铁或铁合金进行点焊或环凸焊而得到完全的液相熔核，实现不同金属的焊接。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1、一种电阻焊方法，用于焊接铜或铜合金管件与钢铁或钢铁合金板件或壳体，焊接时上电极头压紧金属管件，下电极头压紧金属壳体或者板件，其特征在于，其焊接工艺流程包括如下步骤：
(1)安装备焊物件；
(2)通过上电极头和下电极头对两个备焊物件预设第一次的压力；
(3)保持预设的压力，焊接电源施加第一次中频脉冲电流进行预焊，持续一段时间把两个备焊物件焊接压合形成良好的导电体后停止预焊；
(4)对两个备焊物件施加第二次的压力；
(5)保持压力不变，同时加大电流，焊接电源施加第二次中频脉冲电流进行加热，持续一段时间；
(6)保持压力不变，再次加大电流，焊接电源施加第三次中频脉冲电流进行加热，持续一段时间后结束。
2、如权利要求1所述的电阻焊方法，其特征在于：在第(5)步与第(6)步之间增加一步，停止脉冲电流并保持压力不变，维持一段时间；在第(6)步完成后，停止脉冲电流并保持压力不变，维持一段时间后停止施加压力，完成焊接过程。
3、如权利要求1所述的电阻焊方法，其特征在于：在安装备焊物件之前，将铜或铜合金管件的焊接处锻压形成一圈环形突起，将板件或壳体的焊接处锻压形成一圈斜坡状凸缘。
4、如权利要求1所述的电阻焊方法，其特征在于：所述焊接电源提供的中频电源，第一次施加的脉冲电流是36KA至200KA，第二次施加的脉冲电流是42KA至240KA，第三次施加的脉冲电流是50KA至280KA。
5、如权利要求4所述的电阻焊方法，其特征在于：第一次施加的脉冲电流是36KA至50KA，第二次施加的脉冲电流是42KA至70KA，第三次施加的脉冲电流是50KA至280KA。
6、如权利要求4所述的电阻焊方法，其特征在于：第一次施加的脉冲电流是51KA至80KA，第二次施加的脉冲电流是60KA至150KA，第三次施加的脉冲电流是70KA至280KA。
7、如权利要求4所述的电阻焊方法，其特征在于：第一次施加的脉冲电流是80KA至160KA，第二次施加的脉冲电流是90KA至240KA，第三次施加的脉冲电流是100KA至280KA。
8、如权利要求6所述的电阻焊方法，其特征在于：第一次施加的脉冲电流是60KA，第二次施加的脉冲电流是70KA，第三次施加的脉冲电流是80KA。
9、如权利要求1或2或3所述的电阻焊方法，其特征在于：所述焊接电源的频率为1000HZ、1200HZ或1500HZ。
10、如权利要求1所述的电阻焊方法，其特征在于：所述第一次压力的压力值是1至3Kgf/cm2，所述第二次压力的压力值是3至5.9Kgf/cm2。
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Commission number: 4W101477 Conclusion of examination: Claim No. 200810029403.3 of the invention No. 1-3 is invalid and the patent is maintained on the basis of claim 4-10. Decision date of declaring invalidation: 20121231 Decision number of declaring invalidation: 19865 Denomination of invention: Electric resistance welding method Granted publication date: 20091125 Patentee: HERON INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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