CN103111741A - 一种用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法 - Google Patents
一种用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，电阻点焊连接过程中，在预压，通电焊接，冷却结晶三个阶段施加不同的电极压力，在通电焊接阶段的初期，采用较小电极力，使得接触电阻生成更多热量促进熔核形成，而在通电焊接阶段的后半段以及冷却结晶阶段，将电极力提高15%-25%。本发明降低焊接飞溅并减少结晶冷却过程中气孔、裂纹等熔核内部收缩性缺陷的产生，提高焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种通过调整焊接电极力策略，用于降低三层板电阻点焊焊接飞溅的方法。
背景技术
为了满足汽车轻量化、安全性与燃油经济性的需要，三层板电阻点焊越来越多地应用在一些复杂车身结构件中，如车身前纵梁、A柱、B柱和C柱等部位。由于材料属性、板材厚度的影响，三层板电阻点焊过程中，上下层焊件与中间焊件接触面电流密度分布不均匀。随着焊接通电时间的增加，上下接触面间生热不一致，熔核会向厚度较大，电阻率较大的一侧偏移。因此，实际生产中为保证薄板侧熔核尺寸能满足质量要求，通常都采用较强焊接规范，将产生焊接飞溅，当飞溅过大时，会引起气孔、裂纹等缺陷，将显著影响焊接质量。因此，亟需寻找有效的应对措施来降低焊接飞溅，保证焊接质量。
通过降低焊接电流可以有效的减少焊接热输入，避免焊接飞溅的发生。然而，在三层板点焊过程中，由于电流密度分布的不均匀、不对称性，当焊接参数较小时，薄板侧熔核尺寸难以满足质量要求，易出现虚焊问题。另外，焊件表面污物或钢板间隙等因素也会增加焊接飞溅产生的几率。通过焊件表面预处理或能降低焊接飞溅，但该方法会增加生产工序，降低生产效率。
通过改变焊接过程中的电极压力，能有效降低三层板电阻点焊焊接飞溅的产生，并同时保证焊接质量。在通电焊接初期，在较小电极压力作用下，接触电阻会产生更多热量，有利于熔核的形成；而在通电后期以及熔核结晶冷却阶段，适当提高电极力则会有效控制焊接飞溅的产生，并减少结晶冷却过程中气孔、裂纹等熔核内部收缩性缺陷的产生。目前尚无有关可控电极力降低三层板电阻点焊焊接飞溅的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅，提高焊接质量的方法。在通电焊接后半程以及冷却结晶阶段，将电极力提高15%-25%，不仅能够有效降低焊接飞溅的产生，同时还能减少结晶冷却过程中气孔、裂纹等熔核内部收缩性缺陷的产生，提高焊接质量。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，其特点在于，在电阻点焊连接过程中，在预压，通电焊接，冷却结晶三个阶段分别施加不同的电极压力。具体体现在：在预压阶段，采用传统的电极力，以保证焊件的紧密接触；在通电焊接阶段的初期，采用较小电极力，使得接触电阻生成更多热量以促进熔核形成，而在通电焊接阶段的后半段以及冷却结晶阶段，将电极力提高15%-25%，以降低焊接飞溅并减少结晶冷却过程中气孔、裂纹等熔核内部收缩性缺陷的产生，保证焊接质量。
本发明方法的具体步骤如下：
将上层待焊工件、中间待焊工件、下层待焊工件由上至下依次叠放，并夹紧固定；
使上电极和下电极闭合，以一定电极力压紧并保持一定时间；
预压完成后，继续保持该电极力，以常规的焊接参数使上电极和下电极通电并保持一定时间，持续时间为设定焊接通电时间的二分之一；
焊接通电阶段的后半程，持续时间为设定焊接通电时间的二分之一，保持焊接电流不变，将电极力提高15%-25%至通电结束完成一个焊点的焊接；
完成焊接后切断电流，上电极和下电极继续保持闭合以焊接通电后半程电极力压紧工件并保持一定时间；
最后打开上电极、下电极，待焊件自然冷却即可。
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-Al
2
O
3
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、下层待焊工件，其基体金属为低碳钢、高强钢、先进高强钢、超高强钢、铝合金和镁合金等。钢板厚度为0.5-3.0 毫米，镀层厚度为0-30微米。上、中、下三层钢板的匹配情况不限，该方法可适用于同质等厚、异质差厚等上面所述基体金属板材匹配。对于常见的两层板和多层板点焊以及胶焊过程，该方法亦可适用。
与现有技术相比本发明具有以下优点：本发明通过调整电极力的方法，在通电焊接初期，采用较小电极压力，使得接触电阻产生更多热量，促进熔核的形成；而在通电后期，以及冷却结晶阶段，提高电极力则可有效控制焊接飞溅的产生，并减少结晶冷却过程中气孔、裂纹等熔核内部收缩性缺陷的产生。此外，较之其他方法，实施该方法无须任何额外投入，不会造成生产成本增加，生产效率降低等问题。
附图说明
图1本发明实施例三层焊接工件示意图。
图2本发明实施例工艺方法示意图。
图3本发明实施例恒定电极力-可变电极力飞溅质量对比图。
图4本发明实施例恒定电极力-可变电极力熔核直径对比图。
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。
实施例1
如图2所示，一种用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，是在预压，通电焊接阶段的初期，采用较小电极力F1，而在通电焊接阶段的后半段以及冷却结晶阶段，将电极力提高至F2，幅度约为15%-25%
本发明方法具体包括如下步骤：
在上电极1和下电极5之间将上层待焊工件2、中间待焊工件3、下层待焊工件4由上至下依次叠放，并夹紧固定；
使上电极1和下电极6闭合，以预定电极力F1压紧并保持一定时间；
预压完成后，焊接通电阶段的前半程中，保持该电极力，使上电极和下电极通电并保持一定时间，持续时间为设定焊接通电时间的二分之一；
焊接通电阶段的后半程中，保持焊接电流，将电极力提高到F2直至通电结束完成一个焊点的焊接；
完成焊接后切断电流，上电极和下电极继续保持闭合以电极力F2压紧并保持一定时间；
最后打开上电极、下电极，待焊件自然冷却即可。
上电极1和下电极5均为Class I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，钢板厚度为0.8 mm，双面镀层厚度为46g/m
2
。
中间待焊钢板3为双面镀锌低碳钢板，钢板厚度为1.8 mm，双面镀层厚度为46g/m
2
。
上层待焊钢板4为DP590双相高强钢裸钢板，厚度1.6 mm。
工艺参数：预压，通电前半程电极力F1 4.3 kN，通电后半程，保压电极力F2 5.1 kN，预压时间200 ms，焊接电流为10.8 kA，通电脉冲4次，脉冲时间140 ms，相邻脉冲间隔40 ms，焊后保压时间 100 ms。每5个焊点收集飞溅，飞溅称重结果及薄板侧熔核直径检测结果如图2，图3所示。
从图3，图4的结果可明显看出，本发明实例中通过使用可变电极力策略，5个焊点所得焊接飞溅从0.75克降至0.47克，降幅达37%。同时，焊接质量也有明显提升。薄板侧熔核直径由6.04 mm增大至6.48 mm。
实施例2
本实施例中上层待焊钢板2为0.65 mm厚低碳钢裸钢板，中间待焊钢板3为双面镀锌低碳钢板，钢板厚度为1.8 mm，双面镀层厚度为46g/m
2
，上层待焊钢板4为0.7 mm厚双面镀锌低碳钢板，双面镀层厚度为46g/m
2
。
工艺参数：预压，通电前半程电极力F1 3.0 kN，通电后半程，保压电极力F2 3.6 kN，预压时间200 ms，焊接电流为10.5 kA，通电脉冲3次，脉冲时间140 ms，相邻脉冲间隔40 ms，焊后保压时间 100 ms。
本实施例的其他实施方式与实施例1相同。
在该变电极力策略下，获得了质量合格的焊点。如图4所示，相较于恒定电极力，5个焊点所得焊接飞溅从0.60克降至0.46克，降幅为23%。此实施例进一步证明了本发明提出的变电极力策略对于降低电阻点焊焊接飞溅的效果。
Claims (7)
1.一种用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，其特征在于，在电阻点焊或者胶焊连接过程中，在预压，通电焊接，冷却结晶三个阶段施加不同的电极压力，即在通电焊接阶段的后半段以及冷却结晶阶段，将电极力提高15%-25%。
2.根据权利要求1所述的用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
将多层焊接工件由上至下依次叠放，并夹紧固定；
使上电极和下电极闭合，以一定电极力压紧并保持一定时间；
预压完成后，焊接通电阶段的前半程，保持该电极力，使上电极和下电极通电并保持一持续时间，该持续时间为设定焊接通电时间的二分之一；
焊接通电阶段的后半程，保持焊接电流不变，将所述的电极力提高15%-25%至通电结束完成一个焊点的焊接，持续时间为设定焊接通电时间的二分之一；
完成焊接后切断电流，上电极和下电极继续保持闭合以焊接通电后半程电极力压紧并保持一定时间；
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所述的用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，其特征在于，所述多层待焊工件为二层待焊工件、三层待焊工件或者三层以上待焊工件。
4.根据权利要求3所述的用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，其特征在于， 所述的三层待焊工件分别为上层待焊工件、中间待焊工件、下层待焊工件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，其特征在于所述多层待焊工件的基体金属为低碳钢、高强钢、先进高强钢或超高强钢，钢板厚度为0.5-3.0 毫米，镀层厚度为0-30微米。
6.根据权利要求1或2所述的用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法，其特征在于：所述的上电极和下电极分别由铜及铜合金材料制成。
7.根据权利要求6所述的用于降低多层板电阻点焊焊接飞溅的可控电极力方法：所述的上电极和下电极的端部形状为球形、圆顶形，锥形或平面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130522 |