CN101195189A - 电阻对接焊方法 - Google Patents

Abstract

一种电阻焊接方法，其中在待焊部件之间的间隙放入可导电的插件，施加轴向压力，并通入电流。其中，导电金属成形插件的空腔内充有焊剂，该导电金属成形插件被放置在待焊部件之间的间隙内。本发明通过在焊接区形成渣保护，在焊缝金属以及近焊区产生冶金效应，确保均匀的温度场以及强化被加热的焊接部件，从而改善电阻对接焊的效率以及质量，减小预热和顶锻产生的余量，以此为焊接大横截面接头提供机会。

Description

电阻对接焊方法

技术领域

本发明涉及电阻搭接或对接焊，尤其涉及对大横截面的部件进行的焊接，可用于利用电阻焊的多种工业领域。

背景技术

现有技术中已知的对大横截面的部件进行电阻对接焊的方法(A.C.USSR 105251B.I.No.1，1957，MPK V 23K 11/2)，其中由于所产生的热量的富集，使得待焊部件产生圆周投影(circumferential projections)。

公知的电阻对接焊和点焊的方法(日本专利45-22604)，其中在不同厚度的部件之间设置透镜形式的插件，以达到它们焊接的可能性。这种方法造成一种可能性，即，增加对接的接触电阻以及增加了热积聚。

由于中间插件产生的过热和塑性变形，这些方法的缺点为短时间内接触电阻增加。

公知的电阻对接焊方法(A.C.USSR 1232422 B.I.No.191986 MPK V 23K 11/02)，其中以机械润滑油作为焊接区的保护剂，并防止在对接过程中的碳烧尽。

公知的一种利用焊剂进行电阻焊的方法(美国专利USA1437764)，其中所述焊接是在焊剂层下方执行的，所述焊剂层是用来保护焊接区不被大气污染，且用来将表面的氧化膜清除。

上述方法的主要的不利之处在于，事实上，在注入焊剂混合物或有机元素之前，所述部件的边缘处于集合(brought-together)状态，所以，在焊接期间，被保护的金属仅仅为待连接的外部表面上的金属，而存在于待焊接部分的边缘处的气体和氧化物却主要残留在对接缝中。由于焊剂和金属粉末不可能进入到被强劲夹紧的部件的接头处，因此，外部保护几乎无法影响到接头内部的焊接质量。

所提供的最接近的方法是电阻对接焊方法(A.C.USSR 1738539B.I.No.21 1992MPK B 23K 11/02)，选择其作为原型，其中，在焊接之前，导电插件设置在部件的边缘之间，所述插件为自熔性导电合金粉末的形式或者为具有合金和助熔成分(alloying and fluxing components)的金属粉末的混合物形式。所述粉末容纳于具有缝隙的绝缘套管(bushing)内。在焊接期间，粉末与氧化物以及熔化层从套管缝隙被挤出。

这种方法确保了存在于接头内部的氧化物被去除，并可以依赖于金属粉末的接触电阻来增加热积聚。

所述原型的不利之处在于，由于在金属粉末层内所形成的接触点具有任意性，因此使得所连接的横截面内的温度场不均匀，从而导致过热，和大量局部过热金属产生飞溅。套管的运用使得焊接工序复杂化，且无法实施自动化程序。

发明内容

本发明通过在焊接区形成渣保护，在焊缝金属以及近焊区(near-weldzone)产生冶金效应，确保均匀的温度场以及强化被加热的焊接部件，从而改善电阻对接焊的效率以及质量，减小预热和顶锻产生的余量(allowance)，以此为焊接大横截面接头提供机会。

本发明的原理包括这样的事实：在所建议的电阻焊接方法中，导电金属成形插件的空腔内充有焊剂，该导电金属成形插件被放置在待焊部件之间的间隙内。所述插件为成形金属薄板的形状，且对称地和周期地设置顶点，所述顶点的高度以及顶点之间的节距的设定依赖于成形插件薄板的厚度，顶点之间的P与薄板厚度δ之比为3/20～1，高度h与薄板厚度δ之比为5/15～1，成形插件的材料可以和待焊部件的材料类似或者也可以不同于待焊部件的材料。焊剂的成分包括助熔和合金成分，合金成分和基体金属的合金固相线温度要比基体金属和成形导电插件的材料的固相线温度低，但是它的温度应当比助熔成分的熔化温度高。在金属成形插件表面上可以沉积活化的亚微米涂层。在焊接过程中或在输入能量进行加热的过程中，焊接电流依赖于部件的位移进行变化。在焊接过程中或在输入能量进行加热的过程中，依赖于部件的位移执行部件的顶锻操作。

附图说明

图1显示的是焊接示意图。

具体实施方式

下面对该方法的实施进行说明。在待焊部件1和2之间的空腔中填充焊剂4，且将金属成形插件3设置其中。所述插件的顶点接触待焊部件，这样就在整个焊接的区域内提供了可靠的、稳定的电接触点。由于插件具有弹性的、柔韧的形状，则允许待焊部件的边缘存在某些不平行度。在初始阶段，焊接电流通过成形插件的顶点，且由于所述插件顶点具有较小的横截面以及夹缩效应(pinch-in effect)从而可加热所述导电插件。成形插件的空腔中充有焊剂，所述焊剂被体积压缩，不允许所述插件产生变形，直到在焊缝区域达到焊剂的熔化温度。当焊剂熔化后，通过金属插件的焊接电流利用熔化的导电焊剂产生分流，所述分流开始对待焊部件表面的氧化物以及杂质进行清理。焊剂中的合金元素开始与待焊部件的金属以及插件金属进行反应，形成液相，h浸湿所述金属表面，且由于毛细管效应从对接头沿着成形插件的通道逐渐挤出液态熔剂和助焊残留物(remnants of fluxing)。焊剂浸湿接头的外表面和近焊区，因此可以保护其不受大气的影响。当焊剂以及助焊残留物(remnants of fluxes)由熔融金属被完全挤出，且待焊部件的温度达到预定温度时，对待焊部件执行顶锻操作。

由于焊剂的焊接保护以及集中加热，同传统的电阻焊接相比，其顶锻值更低。

所提供的电阻焊接方法已在低于实验室标准状况下进行了试验，所述试验是利用电容为100kVA的MS606型号机器对铝AD1进行的焊接操作。

对直径为25mm的试样进行焊接，其开路电压U_xx＝4.2V，电流密度i＝15A/mm²，总余量L＝3mm，顶锻压力P＝10MPa，最终阶段焊接速度V＝0.2cm/s，焊接时间-4s，一条焊缝的消耗功率为70kJ。对试样进行力学测试显示，所述试样的基体金属所产生的断裂远离焊接的热影响区。

对比传统的电阻焊接的情况如下：其开路电压U_xx＝3.8V，电流密度i＝100A/mm²，顶锻压力P＝800MPa，焊接时间-2.5s，总余量L＝18mm，一条焊缝的消耗功率为500kJ。

所提供的电阻焊接方法提高了焊接质量，且降低了焊接的动力和载荷参数，这显著降低了设备的质量尺寸特性，且使得利用电阻焊接方法对大横截面零部件进行焊接成为可能。

所提供的方法具有新型的特点及重要效益，从而可实现所设定的任务。

Claims (6)

1.一种电阻对接焊方法，其中在待焊部件之间的间隙放入可导电的插件，施加轴向压力，并通入电流，其特征在于，所述导电插件是金属成形插件，该导电金属成形插件的空腔内充有焊剂。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电金属成形插件为成形金属薄板的形状，并对称地和周期地设置顶点，所述顶点的高度以及顶点之间的节距的设定依赖于成形插件薄板的厚度，顶点之间的节距P与薄板厚度δ之比为3/20～1，高度h与薄板厚度δ之比为5/15～1，成形插件的材料可以和待焊部件的材料类似或者也可以不同于待焊部件的材料。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，焊剂的成分包括助熔和合金成分，这里的合金成分和基体金属的合金固相线温度要比基体金属和成形导电插件材料的固相线温度低，但是其温度应当高于助熔成分的熔化温度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在成形插件表面上可以沉积活化的亚微米涂层。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接过程中或在输入能量进行加热的过程中，焊接电流的变化依赖于部件的位移。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接过程中或在输入能量进行加热的过程中，依赖于部件的位移执行对部件的顶锻操作。