CN102794557A - 一种用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法 - Google Patents
一种用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，在差厚多层板电阻点焊连接时，在上层或下层待焊金属板和中间层待焊金属板之间施加环氧树脂结构胶，环氧树脂结构胶为单组分热固化环氧树脂胶，其密度为1.03-1.20g/mm3，粘度系数50oC(Pa?s)为20-50，厚度为0.2-1.2毫米。本发明通过施加结构胶后形成的胶层膜电阻，使得金属板间接触电阻增大，促进点焊熔核的形成和生长，同时钢板表面通过空气向外散热的途径受到结构胶阻碍而减少，会增加了熔核形成所需的热量，从而提高薄板侧熔核尺寸，保证差厚多层板薄板侧点焊接头强度要求。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种通过在差厚板薄板侧施加环氧树脂结构胶，提高差厚板电阻点焊熔核尺寸的方法。
背景技术
应对汽车节能减排与车身轻量化的技术需求，先进高强钢、铝合金及镁合金等材料在车身中的应用越来越多，在车身前纵梁、
A
柱、
B
柱和
C
柱等很多部位会出现强度不同、厚度不同的三层板匹配情况，并且应用的比例正在逐年增加，保证差强差厚三层板的连接接头质量是目前车身制造中需要解决的重要问题。电阻点焊因其低成本、高效率的特点，是目前差强差厚三层板连接的主要工艺方法。然而，受材料属性、板材厚度的影响，差强差厚三层板电阻点焊通电过程中，上下板材与中间板材接触面电流密度分布不均，造成上下接触面间的热量分布不均匀，熔核生成过程中将向厚板侧偏移，使上下接触面上薄板侧熔核尺寸小于厚板侧熔核尺寸，薄板侧熔核易出现虚焊问题，造成差强差厚三层板的点焊可焊性工艺窗口狭窄，影响三层板焊点接头质量。
针对差强差厚三层板点焊熔核质量问题，通过单一改变焊接电流、时间和电极压力等焊接工艺参数会同时增大或减小三层板两侧熔核尺寸，无法真正解决由于差强差厚引起的熔核偏移问题。
在差厚三层板薄板侧施加环氧树脂结构胶的方法，或能有效提高薄板侧接触区域的热量生成，从而提高薄板侧熔核尺寸。施加结构胶的作用主要体现在两方面。一方面，金属板表面结构胶形成的胶层膜电阻会使得钢板间接触电阻增大，能够促进点焊熔核的形成和生长；另一方面，金属板表面通过空气向外散热的途径受到结构胶阻碍而减少，进一步增加了熔核形成所需的热量，提高薄板侧熔核尺寸，结构胶属性选择的好坏将直接影响该方法的实施效果。然而，目前未发现有关采用结构胶提高差厚三层板薄板侧熔核尺寸的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种通过在差厚板薄板侧施加环氧树脂结构胶，有效促进了该区域的熔核形成和生长，提高电阻点焊熔核尺寸的方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特点在于
在差厚多层板电阻点焊连接时，在上层或下层待焊金属板和中间层待焊金属板之间施加环氧树脂结构胶。
本发明的具体步骤如下：
①在上层待焊金属板和下层待焊金属板中选择最薄侧待焊金属板；
②当上层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，将上层待焊金属板、环氧树脂结构胶、中间层待焊金属板、下层待焊金属板由上至下依次叠放，并夹紧固定；
当下层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，将上层待焊金属板、中间层待焊金属板、环氧树脂结构胶、下层待焊金属板由上至下依次叠放，并夹紧固定；
③使上电极和下电极闭合，以常规电极力压紧并保持一定时间；
④预压完成后，以常规的焊接参数使上电极和下电极通电完成一个焊点的焊接；
⑤完成焊接后切断电流，上电极和下电极继续保持闭合以常规电极力压紧并保持一定时间；
⑥最后打开上电极、下电极，待焊件自然冷却即可。
所述的中间层待焊金属板是一层待焊金属板、二层待焊金属板或三层待焊金属板。
所述的上、下电极由铜及铜合金制成，如
Cu-Cr-Zr
电极，
Cu-W
电极或
Cu-Al2O3
电极等，电极无需特殊处理。电极端部形状不限，球面电极，圆顶电极，锥形电极或平面电极皆可。
所述的上、中、下层待焊金属板材料为低碳钢、高强钢、先进高强钢或超高强钢等镀层或无镀层裸钢板均可，也适用于铝合金、镁合金、钛合金及不锈钢等金属材料，以及上述所提及的金属材料中任意相同或不同材料间的组合。
所述的上、中和下层待焊金属板材料厚度范围为
0.4mm-3.0mm
，当最薄板为上层待焊金属板时，下层待焊金属板与上层待焊金属板的厚度比为
1
︰（
1
～
10
）。当最薄板为下层待焊金属板时，上层待焊金属板与下层待焊金属板的厚度比为
1
︰（
1
～
10
）。
所述的环氧树脂结构胶是单组分热固化环氧树脂胶，其密度在
1.03-1.20g/mm3
。
所述的环氧树脂结构胶的粘度系数
@50oC (Pa
•
s)
为
20-50
。
所述的环氧树脂结构胶的厚度为
0.20-1.20
毫米。
与现有技术相比本发明具有以下优点：通过在差厚多层板薄板侧施加环氧树脂结构胶，在不改变原有电阻点焊工艺参数（电流、时间、压力和电极帽尺寸）的情况下，提高薄板侧熔核尺寸。
附图说明
图
1
本发明实施例工艺方法示意图。
图
2
本发明实施例差厚三层板薄板侧熔核尺寸示意图。
图
3
本发明实施例施加胶层前后的薄板侧熔核尺寸变化规律图。
图
4
本发明实施例不同结构胶层厚度的薄板侧熔核尺寸变化规律图。
具体实施方式
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。
本实施例选用材料的具体参数如下：
上电极
1
和下电极
6
均为铬锆铜电极，电极端面直径为
5 mm
。
上层待焊钢板
2
为双面镀锌低碳钢板（质量百分比
C
：
0.037, Si
：
0.018,
Mn
：
0.21,
P
：
0.01, S
：
0.02
，
Al
：
0.04
，余量为
Fe
），钢板厚
0.8 mm
，双面镀层厚度为
60g/m2
。
中间层待焊钢板
4
为双面镀锌双相钢板（质量百分比
C
：
0.08, Si
：
0.016,
Mn
：
1.74,
P
：
0.012, S
：
0.003
，
Al
：
0.041
，余量为
Fe
），钢板厚
1.4 mm
，双面镀层厚度为
60g/m2
。
下层待焊钢板
5
为双面镀锌双相钢板（质量百分比
C
：
0.15, Si
：
0.01,
Mn
：
1.80,
P
：
0.004, S
：
0.016
，
Al
：
0.048
，余量为
Fe
），钢板厚
1.8 mm
，双面镀层厚度为
60g/m2
。
所述的环氧树脂结构胶
3
为单组分热固化环氧树脂胶，其密度为
1.03-1.20
g/mm3
，粘度系数
@50oC (Pa
•
s)
为
20-50
，厚度为
0.2-1.2
毫米。
请先参阅图
1
，图
1
是本发明实施例工艺方法示意图，如图所示，一种用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，包括如下具体步骤：
①在上层待焊金属板和下层待焊金属板中选择最薄侧待焊金属板。
②当上层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，将上层待焊金属板、环氧树脂结构胶、中间层待焊金属板、下层待焊金属板由上至下依次叠放，并夹紧固定。
当下层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，将上层待焊金属板、中间层待焊金属板、环氧树脂结构胶、下层待焊金属板由上至下依次叠放，并夹紧固定。
本实施例属于上层待焊金属板是最薄侧待焊金属板的情况，见图
1
。
③使上电极和下电极闭合，以常规电极力压紧并保持一定时间；
④预压完成后，以常规的焊接参数使上电极和下电极通电完成一个焊点的焊接；
⑤完成焊接后切断电流，上电极和下电极继续保持闭合以常规电极力压紧并保持一定时间；
⑥最后打开上电极、下电极，待焊件自然冷却即可。
本实施例中薄板侧熔核尺寸
d
如图
2
所示，指上层待焊钢板
2
和中间层待焊钢板
4
的接触界面在电阻热作用下形成的连接宽度。
工艺参数：预定电极力压力
5.5 kN
，预压时间
200 ms
，焊接电流为
8.5
kA
，焊接时间
420 ms
，焊后保压时间
100 ms
，薄板侧熔核尺寸随胶层材料及厚度的变化结果如图
3
，图
4
所示。
从图
3
的结果可明显看出，本发明实例中通过使用
0.4
mm
厚的环氧树脂结构胶，薄板侧熔核尺寸可由
4.4mm
增大至
5.4mm
，增加比例为
23%
左右。从图
4
可以看出：当在薄板侧施加不同厚度的结构胶时，薄板侧熔核尺寸均增加，且增加幅度基本相同，表明本实施例中使用不同厚度的结构胶，对增加薄板侧熔核尺寸都具有明显效果。
Claims (10)
1.一种用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于
在差厚多层板电阻点焊连接时，在上层或下层待焊金属板和中间层待焊金属板之间施加环氧树脂结构胶。
2.根据权利要求1所述的用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
①在上层待焊金属板和下层待焊金属板中选择最薄侧待焊金属板；
②当上层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，将上层待焊金属板、环氧树脂结构胶、中间层待焊金属板、下层待焊金属板由上至下依次叠放，并夹紧固定；
当下层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，将上层待焊金属板、中间层待焊金属板、环氧树脂结构胶、下层待焊金属板由上至下依次叠放，并夹紧固定；
③使上电极和下电极闭合，以常规电极力压紧并保持一定时间；
④预压完成后，以常规的焊接参数使上电极和下电极通电完成一个焊点的焊接；
⑤完成焊接后切断电流，上电极和下电极继续保持闭合以常规电极力压紧并保持一定时间；
⑥最后打开上电极、下电极，待焊件自然冷却即可。
3.根据权利要求1或2所述的用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于：所述的中间层待焊金属板是一层待焊金属板、二层待焊金属板或三层待焊金属板。
4.根据权利要求1或2所述的用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于：所述的环氧树脂结构胶的密度为1.03-1.20 g/mm3。
5.根据权利要求4所述的用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于，所述的环氧树脂结构胶的度系数@50oC
(Pa•s)为20-50。
6.根据权利要求4所述的用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于，所述的环氧树脂结构胶的厚度为0.2-1.2毫米。
7.根据权利要求1或2所述的用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于：所述的上层待焊金属板、中间层待焊金属板和下层待焊金属板的厚度之和为0.4 -3.0 毫米。
8.根据权利要求7所述的用于提高差厚多层薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于：所述上的层待焊金属板、中间层待焊金属板和下层待焊金属板三层采用低碳钢、高强钢、先进高强钢或超高强钢。
9.根据权利要求7所述的用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于：所述的上层待焊金属板、中间层待焊金属板和下层待焊金属板的材料分别为铝合金、镁合金、钛合金或不锈钢金属。
10.根据权利要求7所述的用于提高差厚三层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法，其特征在于：当上层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，下层待焊金属板与上层待焊金属板的厚度比为1︰（1～10），当下层待焊金属板是最薄侧待焊金属板时，上层待焊金属板与下层待焊金属板的厚度比为1︰（1～10）。
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