CN102500869A - 一种新型的金属材料电弧点焊方法 - Google Patents

Abstract

一种轻金属之间及轻金属与镀层钢板的电弧点焊方法，采用电弧焊系统，其基于已设置好的焊接轨迹程序及焊接参数，焊枪在机器人控制下围绕轻金属板的工艺孔边缘做圆周运动，在惰性气体保护氛围中进行焊接，使轻金属与镀层钢板之间形成点熔钎焊接头。本发明实现了焊点中能量的均匀分布，降低了铝钢界面上形成的脆性金属间化合物的厚度和均匀性，提高了接头的力学性能和稳定性，具有成本低、效率高的优点，适用于以电阻点焊工艺连接为主的车身零部件焊接。

Description

一种新型的金属材料电弧点焊方法

技术领域

本发明涉及的是一种金属焊接方法，具体涉及一种新型的金属材料电弧点焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

由于铝、镁等轻合金材料的密度远小于钢材而受到各大汽车生产厂商的青睐，然而优质钢材的总体力学性能毕竟仍然优于轻合金材料，因此采用轻合金与优质钢材的先进异种材料连接的结构成为汽车轻量化的首选方案，这就涉及到轻合金与钢之间的异种连接。因为铝、钢两种材料的熔点、热膨胀系数、导电率以及导热率等性能差异巨大以及熔焊时易形成硬脆相——金属间化合物，所以难以形成性能良好的焊接接头。

针对上述问题，国外提出了一种使用铆钉与板料之间形成牢固互锁的机械冷成形工艺——半空心铆钉自冲铆接，该方法有效地避免了异种材料熔化焊时存在的问题。然而铆接铸造铝合金和镁合金等低延展率轻合金材料时接头容易产生裂纹甚至脆裂；而在铆接钢材时，尤其是先进高强钢材时，由于钢材强度高变形困难，需要较大的铆接力，一方面需要增加铆钉强度以免铆钉发生墩粗和开裂，另一方面对设备各项性能指标也提出了更高的要求，因此增加了车身的连接成本。采用激光焊接铝合金与钢材能够有效地控制金属间化合物的厚度，接头强度容易满足要求，但是需要严格控制激光束的能量和板件间隙，导致工艺成本非常高。搅拌摩擦焊具有较低的能量输入、较小的变形等优点，比较适于焊接铝材。但是采用这种方法时，接头的形状受到很大的限制，对于形状复杂的汽车车身，难以通过夹具保证薄板零件之间的装配精度，从而大大限制了搅拌摩擦焊在汽车车身中的应用。胶粘连接法具有良好的疲劳特性以及柔韧性，可以与铆接等连接方式复合使用以实现同种或异种材料的连接。然而异种材料间热膨胀系数差异巨大，在高温固化过程中会产生较大变形，胶接大变形不仅会影响车身的装配尺寸精度，而且也会影响连接的强度。

经过对现有专利技术的检索发现，中国专利申请《基于体积成形钎料的轻金属与裸钢板点焊方法》(申请号201110058077.0)以及《轻金属与镀层钢板的异种金属点焊系统及其焊接方法》(申请号201010613175.1)，这两件专利基于Fronius公司提出的一种冷金属过渡(ColdMetal Transfer，简称CMT)的电弧焊工艺系统，其通过熔钎焊方法分别实现了铝板与裸钢板、铝板与镀锌钢板之间的点焊连接。两种方法都是焊枪定位在上层轻金属板孔洞的中心处进行焊接，因而焊接热量集中，过多的热量输入使得铁铝金属间化合物的厚度难以控制，并且焊接过程不稳定，在焊接厚板时该现象尤为明显，接头缺陷大、强度难以显著提高。此外，前一种方法在钎料挤压成型过程中也存在困难。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种新型的金属材料电弧点焊方法，以克服焊点能量过于集中的缺点，对于轻金属，通过点焊实现轻金属之间的熔化连接，对于轻金属与钢，通过熔化轻金属并与接触的镀层钢板实现钎焊连接，从而提高接头的强度和稳定性，解决连续缝焊使接头产生严重变形的问题。本发明还提供了实现上述方法的电弧焊系统。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种新型的金属材料电弧点焊方法包括：电弧焊系统、焊丝、带孔轻金属板、下层轻金属板或镀层钢板、气瓶、机器人控制模块、机器人和夹紧装置，其中：电弧焊系统与机器人控制模块相连并传输焊接控制信号，气瓶与电弧焊系统连通，机器人控制模块与机器人相连，传输机器人运动的控制信号。

所述的电弧焊系统包括：焊枪、送丝机、主机电源和冷却液箱，其中：焊枪分别与送丝机、主机电源以及冷却液箱相连，且焊枪固定设置于机器人的端部，送丝机与主机电源相连并接收控制指令，冷却液箱与主机电源相连接并接收控制指令并与电弧焊系统相连接，在焊接过程中冷却电弧焊系统，主机电源与机器人控制模块相连以传输焊接过程中的输入输出信号。

所述的电弧焊系统，其可以具有标准电弧、脉冲电弧，以及冷金属过渡(CMT)电弧三种电弧模式。

所述的焊丝为适合焊接的普通焊丝或拥有镀层的焊丝。

所述的带孔轻金属板上设有一个为圆柱形或圆台形结构的工艺孔。

所述的镀层钢板，其基体金属为低碳钢、高强钢、先进高强钢或超高强钢等，镀层钢板上的镀层为锌、锡、铜或镍基合金镀层，镀层厚度为5-30微米；

所述的气瓶内装保护气体，为焊接过程提供惰性保护气氛；

所述的机器人为拥有六个旋转运动轴的工业机械臂，承重能力和工作半径满足电弧焊要求，在焊接过程中带动装在第六轴的焊枪，使其精确定位轻金属板工艺孔的中心位置。

本发明具体工作过程如下：

1)根据工艺需求，预先在轻金属板上打出一定数量的工艺孔，该工艺孔为圆柱形或圆台形结构；

2)将带孔轻金属板重叠放置于下层金属板之上，两板之间相接触或者留有一定间隙，并通过夹紧装置夹紧；

3)所述机器人带动焊枪运动并使焊枪中的焊丝与轻金属板面垂直且对准该轻金属板的工艺孔的边缘一点；

4)所述机器人控制模块向电弧焊主机电源发出焊接过程开始的控制信号并打开气瓶预先通保护气体，在所述工艺孔附近形成保护气氛围；

5)通气达到预定时间后，所述焊枪在电弧焊主机电源的控制下根据工艺需求设定好的焊接模式、焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧；

6)在按照起弧电流引燃电弧保持预定的时间后，所述机器人按照预先在机器人控制模块中编写好的程序轨迹带动焊枪围绕所述工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行焊接，同时电弧热熔化孔的边界实现与上层轻金属板的熔化焊接，并与下层的金属板实现钎焊；

7)在机器人带动焊枪围绕所述工艺孔绕行一圈或多圈后，所述焊枪在工艺孔的边缘或者移动至工艺孔的中心停止运动，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间后熄灭，并继续通一定时间的保护气体以防止接头氧化；

8)机器人带动焊枪运动到下一个预置工艺孔位置，完成步骤3)至步骤7)，实现其余点的熔钎点焊连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明采用焊枪围绕工艺孔做圆周运动来实现点式焊接，过程中焊丝熔化填满工艺孔，同时电弧热熔化孔的边界实现与上层轻金属板的熔化焊接，并与下层的镀锌钢板实现钎焊，因而避免了孔中心的能量过于集中而形成母材热变形不均，实现了焊点中能量的均匀分布。能量的均布有利于大大降低铝钢界面上形成的脆性金属间化合物的厚度和均匀性，从而提高了接头的强度等力学性能和稳定性。本发明所述电弧点焊方法大大降低了因两种材料热膨胀系数不同产生的变形对接头质量的影响，同时具有成本非常低、效率高的优点，而且对传统的基于电阻点焊工艺的车身零部件接头设计没有影响，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的实施状态示意图。

图3为本发明的电弧焊系统示意图。

图4为本发明的工作过程示意图。

图5为本发明的工艺过程参数曲线图。

具体实施方式

本发明所述新型的金属材料电弧点焊方法，请参阅图2，采用电弧焊系统1对轻金属板3与下层金属板4进行焊接，该电弧焊系统具有标准电弧、脉冲电弧以及冷金属过渡电弧三种电弧模式。

再请参阅图3，所述电弧焊系统包括电弧焊主机系统1、气瓶5、机器人7、机器人控制模块6和夹紧装置8。所述轻金属板3与下层金属板4固定于夹紧装置8上。所述电弧焊系统1与机器人控制模块6相连并传输焊接控制信号，该机器人控制模块6与机器人7相连，并且传输机器人7运动的控制信号。所述机器人7为拥有六个旋转运动轴的工业机械臂。所述气瓶5与电弧焊系统1连通，该气瓶5内部装有保护气体，为焊接过程提供保护气氛。所述电弧焊系统1包括焊枪9、送丝机10、焊丝2、主机电源11和冷却液箱12。其中，所述焊枪9固定设置于机器人7的端部，并且分别与送丝机10、主机电源11以及冷却液箱12相连。所述送丝机10与主机电源11相连，并接收主机电源11的控制指令由之控制。所述焊丝2为普通焊丝或拥有镀层的焊丝，其位于送丝机10内并通入焊枪9，通过焊枪9起弧熔化后作为填充金属滴入带孔轻金属板3的工艺孔中，与母材熔合形成接头。所述冷却液箱12与电弧焊主机系统1相连接，并在焊接过程中冷却电弧焊主机系统1，该冷却液箱12与主机电源11相连接，并由主机电源11提供电源和控制指令。所述主机电源11与机器人控制模块6相连以传输焊接过程中的输入、输出信号。

本发明电弧点焊方法一般包括以下步骤：

1)根据工艺需求，预先在轻金属板3上打出一定数量的工艺孔，该工艺孔为圆柱形或圆台形结构；

2)将带孔轻金属板3重叠放置于镀锌钢板4之上并通过夹紧装置8夹紧；该镀锌钢板4为镀层镀锌钢板或裸镀锌钢板，其基体金属为低碳钢、高强钢、先进高强钢或超高强钢，该镀层镀锌钢板上的镀层为锌、锡、铜或镍基合金镀层，镀层厚度为5-30微米；

3)所述机器人7带动焊枪9运动并使焊枪9中的焊丝2与轻金属板3板面垂直且对准该轻金属板3的工艺孔的边缘一点；

4)所述机器人控制模块6向电弧焊主机电源11发出焊接过程开始的控制信号并打开气瓶5预先通保护气体，在所述工艺孔附近形成保护气氛围；

5)通气达到预定时间后，所述焊枪9在电弧焊主机电源11的控制下根据工艺需求设定好的焊接模式、焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧；

6)在按照起弧电流引燃电弧保持预定的时间后，所述机器人7按照预先在机器人控制模块6中编写好的程序轨迹带动焊枪9围绕所述工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行钎焊焊接；

7)在机器人7带动焊枪9围绕所述工艺孔绕行一圈或多圈后，所述焊枪9在工艺孔的边缘或者移动至工艺孔的中心停止运动，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间后熄灭，并继续通一定时间的保护气体以防止接头氧化；

8)机器人7带动焊枪9运动到下一个预置工艺孔位置，完成步骤3)至步骤7)，实现其余点的熔钎点焊连接。

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下实施例均采用上述电弧焊系统进行焊接，工艺过程中除所涉及工况工艺参数外的一般操作步骤也如上述电弧点焊方法所述。

实施例1

所述的电弧焊系统1在本实施例中采用冷金属过渡(CMT)电弧模式；所焊接对象的上层轻金属板3为铝合金AA6061-T6，下层金属板4为镀锌双相钢板DP590，板件厚度匹配：1mm+1.2mm，铝合金板3用机械打磨方式去除表面的氧化层，用丙酮试剂去除金属板表面的油污；所用焊丝2的材料为A1Si5，直径为1.2mm。所述的机器人7为工业机械臂，承重能力为5kg，拥有六个旋转运动轴，工作半径为1444mm，在焊接过程中带动装在第六轴的焊枪9，使其精确定位于轻金属板3工艺孔的中心位置；所述气瓶5内装有氩气作为保护气体。

本实施例中焊接的工艺参数为：焊接电流76A，电压12.3V，送丝速度4.2m/min，弧长修正0％，焊丝回抽频率70Hz，焊接速度30mm/s，保护气体氩气的流量20L/min。

本实施例工艺过程如图4(a)～(j)及图5所示：

1)预先在铝合金板3上打出直径为6.5mm的圆柱形工艺孔。

2)将铝合金板3重叠放置于镀锌钢板4之上并通过夹紧装置8夹紧，上下金属板之间相接触；

3)机器人7带动焊枪9运动，使焊枪9中的焊丝2与铝合金板3板面垂直并且对准该铝合金板3的工艺孔的边缘一点。

4)机器人控制模块6向电弧焊主机电源11发出焊接过程开始的控制信号，并且打开气瓶5预先通保护气体，在带孔铝合金板3的工艺孔附近形成保护气氛围。

5)通气达到预定时间(对应于图5中的c段，时间为0.1s)后，焊枪9在弧焊主机电源11控制下以CMT焊接电弧模式根据工艺需求设定好的焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧。

6)在按照起弧电流(大小为焊接电流的130％)引燃电弧保持一定时间(图5中的d段)后，电流经衰减至焊接电流；机器人7按照预先在机器人控制模块6中编写好的程序轨迹带动焊枪9围绕工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行焊接；焊丝2熔化填充工艺孔，同时电弧热熔化孔的边界实现与上层铝板3的熔化焊接，并与下层的镀锌钢板4实现钎焊。

7)在机器人7带动焊枪9围绕工艺孔绕行一圈或多圈后，焊枪9在工艺孔的中心停止运动(图5中的e——h段)，焊接电流经衰减至熄弧电流(大小为焊接电流的20％)，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间(图5中的i段)后熄灭，此时工艺孔被完全填满，继续通一定时间的保护气体(图5中的j段，时间为0.5s)以防止接头氧化。

在该焊接参数条件下焊接，所述电弧点焊方法获得了良好的焊接接头。接头形貌平整对称，无飞溅，气孔、裂纹等焊接缺陷少。焊后采用万能试验机进行拉伸测试，接头拉剪强度最高可以达到3.127KN。而自冲铆接工艺(SPR)采用同样材料和板厚，测试结果拉剪强度最高为2.704KN，因此该电弧点焊方法可达到较高的接头强度，同时镀锌钢板4背面的镀锌层无烧损，保持了钢板的防腐蚀性能。

实施例2

所述的电弧焊系统1在本实施例中采用冷金属过渡(CMT)电弧模式；所焊接对象的上层轻金属板3为AZ31B镁合金，下层镀锌钢板4为镀锌双相钢DP780，板件厚度匹配：1.2mm+1.6mm，镁合金板3用钢丝刷去除表面的氧化层，用丙酮试剂去除金属板表面的油污；所用焊丝2的材料为AZ31镁合金焊丝，直径为1.2mm；所述的机器人7为工业机械臂，承重能力为5kg，拥有六个旋转运动轴，工作半径为1444mm，在焊接过程中带动装在第六轴的焊枪9，使其精确定位于轻金属板3工艺孔的中心位置；所述气瓶5内装有氩气作为保护气体。

本实施例中焊接的工艺参数为：焊接电流80A，电压12V，送丝速度4.4m/min，弧长修正0％，焊丝回抽频率70Hz，焊接速度10mm/s，保护气体氩气的流量为20L/min。

本实施例工艺过程如图4(a)～(j)及图5所示：

1)预先在镁合金板3上打出若干直径为7mm的圆柱形工艺孔，孔与孔之间的中心距为20mm。

2)将镁合金板3重叠放置于下层镀锌钢板4之上并通过夹紧装置8夹紧，上下金属板之间相接触。

3)机器人7带动焊枪9运动，使焊枪9中的焊丝2与镁合金板3板面垂直并且对准带孔镁合金板3的工艺孔的边缘一点。

4)机器人控制模块6向电弧焊主机电源11发出焊接过程开始的控制信号，并且打开气瓶5预先通保护气体，在带孔镁合金板3的工艺孔附近形成保护气氛围。

5)通气达到预定时间(对应于图5中的c段，时间为0.1s)后，焊枪9在弧焊主机电源11控制下以CMT焊接电弧模式根据工艺需求设定好的焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧。

6)在按照起弧电流(大小为焊接电流的135％)引燃电弧保持一定时间(图5中的d段)后，电流经衰减至焊接电流，机器人7按照预先在机器人控制模块6中编写好的程序轨迹带动焊枪9围绕工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行焊接，焊丝2熔化填充工艺孔，同时电弧热熔化工艺孔的边界实现与上层镁合金板3的熔化焊接，并与下层的镀锌钢板4实现钎焊。

7)在机器人7带动焊枪9围绕工艺孔绕行一圈或多圈后，焊枪9在工艺孔的边缘停止运动(图5中的e——h段)，焊接电流经衰减至熄弧电流(大小为焊接电流的30％)，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间(图5中的i段)后熄灭，此时工艺孔被完全填满，继续通一定时间的保护气体(图5中的j段，时间为0.5s)以防止接头氧化。

8)机器人7带动焊枪9运动到下一个预置工艺孔的位置，完成步骤3)至步骤7)，实现其余点的熔钎点焊连接。

本实施例的其它实施方式与实施例1相同。

在该工艺参数条件下，多点连续点焊接头形貌平整美观，工艺稳定性好，无飞溅等焊接缺陷。焊后变形小，上、下两层板件基本保持平整，与缝焊相比，无明显弯曲。因此采用本发明所述电弧点焊方法可大大减小被连接工件的变形。

实施例3

本实施例的上层轻金属板3为AA6061-T6铝合金，下层轻金属板4为AZ31B镁合金，板件厚度匹配：3mm+3mm，铝合金板3及镁合金板4用机械打磨方式去除表面的氧化层，用丙酮试剂去除金属板表面的油污；所用焊丝2的材料为HS201纯铜焊丝，直径为1.2mm，

本实施例中焊接的工艺参数为：焊接电流103A，电压10.6V，送丝速度4.7m/min，弧长修正0％，焊丝回抽频率70Hz，焊接速度7.5mm/s，保护气体氩气的流量18L/min。

本实施例工艺过程如图4(a)～(j)及图5所示：

1)预先在铝合金板3上打出直径为6.5mm的圆柱形工艺孔。

2)将铝合金板3重叠放置于下层镁合金板4之上并通过夹紧装置8夹紧，上下金属板之间相接触。

3)机器人7带动焊枪9运动并使焊枪9中的焊丝2与铝合金板3板面垂直且对准带孔铝合金板3的工艺孔的边缘一点。

4)机器人控制模块6向电弧焊主机电源11发出焊接过程开始的控制信号并打开气瓶5预先通保护气体，在带孔铝合金板3的工艺孔附近形成保护气氛围。

5)通气达到预定时间(对应于图5中的c段，时间为0.3s)后，焊枪9在电弧焊主机电源11控制下以CMT焊接电弧模式根据工艺需求设定好的焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧。

6)在按照起弧电流(大小为焊接电流的130％)引燃电弧保持一定时间(图5中的d段)后，电流经衰减至焊接电流，机器人7按照预先在机器人控制模块6中编写好的程序轨迹带动焊枪9围绕工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行焊接，焊丝2熔化填充工艺孔，同时电弧热熔化工艺孔的边界，实现上层铝合金板3与下层镁合金板4的熔化焊接。

7)在机器人7带动焊枪9围绕工艺孔绕行一圈后，焊枪9在工艺孔的中心停止运动(图5中的e——h段)，焊接电流经衰减至熄弧电流(大小为焊接电流的50％)，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间(图5中的i段)后熄灭，此时工艺孔被完全填满，继续通一定时间的保护气体(图5中的j段，时间为0.5s)以防止接头氧化。

本实施例的其它实施方式与实施例1相同。

在该焊接参数条件下焊接，获得了良好的轻金属焊接接头。接头形貌平整无飞溅，焊接缺陷少。焊后采用万能试验机进行拉伸，接头拉剪强度最高可以达到3.2MPa。

实施例4

所述的电弧焊系统1在本实施例中采用脉冲电弧模式，脉冲频率为25Hz；所焊接对象的上层轻金属板3及下层轻金属板4都为铝合金50581-H321，板件厚度匹配：6mm+6mm，铝合金板3用机械打磨方式去除表面的氧化层，用丙酮试剂去除金属板表面的油污；所用焊丝2的材料为5356铝镁焊丝，直径为1.2mm。

本实施例中焊接的工艺参数为：焊接电流200A，电压18V，送丝速度6.5m/min，弧长修正0％，焊丝回抽频率70Hz，焊接速度为20mm/s，保护气体氩气的流量为20L/min。

本实施例工艺过程如图4(a)～(j)及图5所示：

1)预先在铝合金板3上打出多个直径为8mm的圆柱形工艺孔，孔与孔之间的中心距为20mm。

2)将铝合金板3重叠放置于下层铝合金板4之上并通过夹紧装置8夹紧，上下金属板之间相接触。

3)机器人7带动焊枪9运动并使焊枪9中的焊丝2与铝合金板3板面垂直且对准带孔铝合金板3的工艺孔的边缘一点。

4)机器人控制模块6向电弧焊主机电源11发出焊接过程开始的控制信号并打开气瓶5预先通保护气体，在带孔铝合金板3的工艺孔附近形成保护气氛围。

5)通气达到预定时间(对应于图5中的c段，时间为0.1s)后，焊枪9在弧焊主机电源11控制下以脉冲焊接电弧模式根据工艺需求设定好的焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧。

6)在按照起弧电流(大小为焊接电流的130％)引燃电弧保持一定时间(图5中的d段)后，电流经衰减至焊接电流，机器人7按照预先在机器人控制模块6中编写好的程序轨迹带动焊枪9围绕工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行焊接，焊丝2熔化填充工艺孔，同时电弧热熔化工艺孔的边界实现与上层铝板3与下层铝板4的钎焊焊接。

7)在机器人7带动焊枪9围绕工艺孔绕行多圈后，焊枪9在工艺孔的中心停止运动(图5中的e——h段)，焊接电流经衰减至熄弧电流(大小为焊接电流的20％)，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间(图5中的i段)后熄灭，此时工艺孔被完全填满，继续通一定时间的保护气体(图5中的j段，时间为0.5s)以防止接头氧化。

8)机器人7带动焊枪9运动到下一个预置工艺孔的位置，完成步骤3)至步骤7)，实现其余点的熔化焊连接。

本实施例的其它实施方式与实施例1相同。

在该工艺参数条件下，多点连续点焊接头形貌平整美观，工艺稳定性好，无飞溅等焊接缺陷。

实施例5

所述的电弧焊系统1在本实施例中采用标准电弧模式；所焊接对象的上层轻金属板3为铝合金AA6061-T6，下层镀锌钢板4为高强钢DP780，板件厚度匹配：1mm+2mm，铝合金板3用机械打磨方式去除表面的氧化层，用丙酮试剂去除金属板表面的油污；所用焊丝2的材料为A1Si5，直径为1.2mm。

本实施例中焊接的工艺参数为：焊接电流77A，电压12.4V，送丝速度4.4m/min，弧长修正0％，焊丝回抽频率70Hz，焊接速度25mm/s，保护气体氩气的流量20L/min。

本实施例工艺过程如图4(a)～(j)及图5所示：

1)预先在铝合金板3上打出多个直径为6.5mm的圆台形工艺孔，孔与孔之间的中心距为20mm。

2)将铝合金板3重叠放置于镀锌钢板4之上并通过夹紧装置8夹紧，上下金属板之间相接触。

3)机器人7带动焊枪9运动并使焊枪9中的焊丝2与铝合金板3板面垂直且对准带孔铝合金板3的工艺孔的边缘一点。

4)机器人控制模块6向电弧焊主机电源11发出焊接过程开始的控制信号并打开气瓶5预先通保护气体，在带孔铝合金板3的工艺孔附近形成保护气氛围。

5)通气达到预定时间(对应于图5中的c段，时间为0.1s)后，焊枪9在弧焊主机电源11控制下以标准焊接电弧模式根据工艺需求设定好的焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧。

6)在按照起弧电流(大小为焊接电流的130％)引燃电弧保持一定时间(图5中的d段)后，电流经衰减至焊接电流，机器人7按照预先在机器人控制模块6中编写好的程序轨迹带动焊枪9围绕工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行焊接，焊丝2熔化填充工艺孔，同时电弧热熔化工艺孔的边界实现与上层铝板3的熔化焊接，并与下层的镀锌钢板4实现钎焊。

7)在机器人7带动焊枪9围绕工艺孔绕行一圈后，焊枪9在工艺孔的边缘停止运动(图5中的e——h段)，焊接电流经衰减至熄弧电流(大小为焊接电流的20％)，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间(图5中的i段)后熄灭，此时工艺孔被完全填满，继续通一定时间的保护气体(图5中的j段，时间为0.5s)以防止接头氧化。

8)机器人7带动焊枪9运动到下一个预置工艺孔的位置，完成步骤3)至步骤7)，实现其余点的熔钎点焊连接。

本实施例的其它实施方式与实施例1相同。

在该工艺参数条件下，多点连续点焊接头形貌平整美观，工艺稳定性好，无飞溅等焊接缺陷。焊后变形小，上、下两层板件基本保持平整，与缝焊相比，无明显弯曲。因此采用本发明所述电弧点焊方法可大大减小被连接工件的变形。

Claims (9)

1.一种新型的金属材料电弧点焊方法，包括：电弧焊系统、焊丝、带孔轻金属板、下层轻金属板或镀层钢板、气瓶、机器人控制模块、机器人和夹紧装置，其特征在于：电弧焊系统与机器人控制模块相连并传输焊接控制信号，气瓶与电弧焊系统连通，机器人控制模块与机器人相连，传输机器人运动的控制信号。

2.根据权利要求1所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：所述的焊丝为适合焊接的普通焊丝或拥有镀层的焊丝。

3.根据权利要求1所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：镀层钢板的基体金属为低碳钢、高强钢、先进高强钢或超高强钢等，镀层钢板上的镀层为锌、锡、铜或镍基合金镀层，镀层厚度为5-30微米。

4.根据权利要求1所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：所述的气瓶内装保护气体，为焊接过程提供惰性保护气氛。

5.根据权利要求1所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：所述的机器人为拥有六个旋转运动轴的工业机械臂，承重能力和工作半径满足电弧焊要求，在焊接过程中带动装在第六轴的焊枪，使其精确定位轻金属板孔洞的中心位置。

6.根据权利要求1所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：所述电弧点焊方法包括以下步骤：

1)根据工艺需求，预先在轻金属板上打出一定数量的工艺孔，该工艺孔为圆柱形或圆台形结构；

2)将带孔轻金属板重叠放置于下层金属板之上，两板之间相接触或者留有一定间隙，并通过夹紧装置夹紧；

3)所述机器人带动焊枪运动并使焊枪中的焊丝与轻金属板面垂直且对准该轻金属板的工艺孔的边缘一点；

4)所述机器人控制模块向电弧焊主机电源发出焊接过程开始的控制信号并打开气瓶预先通保护气体，在所述工艺孔附近形成保护气氛围；

5)通气达到预定时间后，所述焊枪在电弧焊主机电源的控制下根据工艺需求设定好的焊接模式、焊接电流、焊接电压以及送丝速度和频率引燃电弧；

6)在按照起弧电流引燃电弧保持预定的时间后，所述机器人按照预先在机器人控制模块中编写好的程序轨迹带动焊枪围绕所述工艺孔的边缘做圆周运动，以设定好的送丝速度和运动速度进行焊接，同时电弧热熔化孔的边界实现与上层轻金属板的熔化焊接，并与下层的金属板实现钎焊；

7)在机器人带动焊枪围绕所述工艺孔绕行一圈或多圈后，所述焊枪在工艺孔的边缘或者移动至工艺孔的中心停止运动，电弧继续燃烧至设定好的熄弧电流燃烧时间后熄灭，并继续通一定时间的保护气体以防止接头氧化；

8)机器人带动焊枪运动到下一个预置孔的位置，完成步骤3)至步骤7)，实现其余点的熔钎点焊连接。

7.根据权利要求6所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：所述工艺孔为圆柱形或圆台形结构，并且数量为一个或多个。

8.根据权利要求1所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：所述的电弧焊系统包括：焊枪、送丝机、焊丝、主机电源和冷却液箱，其中：焊枪分别与送丝机、主机电源以及冷却液箱相连，且焊枪固定设置于机器人的端部，送丝机与主机电源相连并接收控制指令，冷却液箱与主机电源相连接并接收控制指令并与电弧焊系统相连接，在焊接过程中冷却电弧焊系统，主机电源与机器人控制模块相连以传输焊接过程中的输入输出信号。

9.根据权利要求1所述的新型的金属材料电弧点焊方法，其特征在于：所述电弧焊系统具有标准电弧、脉冲电弧以及冷金属过渡电弧三种电弧模式。

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