CN103406648A - 一种铝合金点焊专用的高寿命电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金点焊专用的高寿命电极，属于点焊技术领域。它包括电极本体，还包括散热管和进气管，所述的电极工作端远离电极圆盘底座的一端的侧面为过渡斜面；所述的过渡斜面的两端分别与圆柱形空腔的侧面和电极工作端的外侧面连接；所述的散热管位于圆柱形空腔中；所述的散热管的底部离圆柱形空腔的底部的距离为0.5-1.3mm；所述的进气管位于散热管的内部，从散热管的一端穿透到另一端。本发明在使用时，能避免该电极在点焊时出现不均匀点接触引起的局部小爆炸，保证焊接质量；同时圆柱形内腔，改善了热量的传递路线，有效的避免了熔核偏移；而且散热管的设计，不仅使得熔核不易偏移，还能对焊接处的残渣进行清理，焊接效果好。
Description
技术领域
本发明属于点焊技术领域，具体地说，涉及一种点焊电极，更具体地说，涉及一种铝合金点焊专用的高寿命电极。
背景技术
铝合金的电阻点焊是汽车车身自动化生产中最重要的焊接工艺方法，但是铝合金电阻点焊中存在的一个主要问题就是电极过快烧损，引起电极的频繁更换。影响生产效率。通过对铝合金点焊电极烧损失效机理的研究发现，点焊时电极与铝合金工件接触面间的不均匀点接触造成通电瞬间局部小爆炸而使电极端面局部区域产生塑性变形，这种局部的塑性变形反过来又加剧了电极与工件接触面间的不均匀点接触，由不均匀点接触引起的局部小爆炸和铜铝合金化交互作用，使电极失效速度加快。铝合金焊接有很多的方法和工艺，但众所周知，铝合金的电阻点焊是汽车车身自动化生产中最重要的加工方法，但是，由于铝合金具有非常好的导电、导热性能，其表面又往往具有一层致密的氧化膜，其熔点温度是铝合金熔点温度的3倍以上，这就给铝合金材料的电阻点焊带来了极大的困难，与普通碳钢点焊相比，铝合金点焊不仅需要采用较大的焊接电流，而且焊接分流影响较大，电极烧损严重，电极直径变化大，对于一般低碳钢的点焊，电极寿命可以达到几千点，而铝合金的点焊一般仅能达到几十点，焊接质量难以控制，远远不能满足连续化生产的要求，从而严重影响了铝合金在汽车工业中的应用，因此，如何提高电极寿命和焊接质量，便成了问题的核心和关键；铝合金点焊电极延寿技术研究的基本原则，就是要减轻电极与铝合金工件接触面间的铜铝合金化以及减少不均匀点接触造成的局部小爆炸，而现在这个问题一直没有有效的解决方案，也有人尝试采用在电极底部加上镀层的方法，不但成本过高，而且效果不理想。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有技术中点焊时电极与铝合金工件接触面间的不均匀点接触造成通电瞬间局部小爆炸而使电极端面局部区域产生塑性变形，这种局部的塑性变形反过来又加剧了电极与工件接触面间的不均匀点接触，由不均匀点接触引起的局部小爆炸和铜铝合金化交互作用，使电极失效速度加快的问题，本发明提供一种铝合金点焊专用的高寿命电极。
2、技术方案
为了达到本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种铝合金点焊专用的高寿命电极，包括电极本体，还包括散热管和进气管，所述的电极本体由电极圆盘底座和电极工作端组成；所述的电极圆盘底座和电极工作端都为圆筒形；所述的电极圆盘底座和电极工作端内部有一个共同的圆柱形空腔；所述的电极圆盘底座上设有圆盘状凸起；所述的电极工作端远离电极圆盘底座的一端的侧面为过渡斜面；所述的过渡斜面的两端分别与圆柱形空腔的侧面和电极工作端的外侧面连接；所述的圆柱形空腔的侧面和电极工作端的外侧面平行；所述的散热管位于圆柱形空腔中；所述的散热管的顶部与电极圆盘底座的顶部位于同一水平面，散热管的底部高于圆柱形空腔的底部；所述的散热管的底部离圆柱形空腔的底部的距离为0.5-1.3mm；所述的进气管位于散热管的内部，从散热管的一端穿透到另一端。
优选地，所述的过渡斜面与圆柱形空腔的侧面的夹角为30-60°。
优选地，所述的过渡斜面与圆柱形空腔的侧面的夹角为45°。
优选地，所述的散热管的底部离圆柱形空腔的底部的距离为0.7mm。
优选地，所述的散热管的材质为铝，其内部装有水。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）本发明还包括气管，点焊时通过气管向圆柱形空腔喷入惰性气体，此时惰性气体会从圆柱形空腔内向外喷出，沿电极工作端与工件接触处喷出，达到清理残渣的效果，保持电极的前端的平整；
（2）本发明还包括散热管，散热管位于圆柱形空腔中，散热管的顶部与电极圆盘底座的顶部位于同一水平面，散热管的底部高于圆柱形空腔的底部，点焊时过渡斜面首先接触工件表面，开始点焊过程，此时过渡斜面包围（即对应圆柱形空腔）的工件部分会发生隆起，与散热管接触，此时此处的工件的温度会迅速降低，工件中熔化的金属迅速凝结，熔核不易偏移，焊接效果好；
（3）本发明在工作的过程中保证电极与工件的接触面较小，接触面成圆环形，一旦一处发生局部小爆炸而使电极端面局部区域产生塑性变形，则带动改点附近区域也发生塑性变形，迅速扩大塑性变形区域，能避免该电极在进行下一次点焊时再次出现不均匀点接触引起的局部小爆炸，保证焊接质量；同时圆柱形内腔，改善了热量的传递路线，有效的避免了熔核偏移；
（4）本发明过渡斜面与圆柱形空腔的侧面的夹角为45°是最佳方案，既能保证塑性变形区域的扩大适中，又不至于引起电极寿命的急剧缩短；
（5）本发明散热管的底部离圆柱形空腔的底部的距离为0.7mm时，焊接效果最好，熔核偏移少，而且焊接牢固；
（6）本发明的散热管的材质为铜，其内部装有水，结构简单、成本低、使用方便。
附图说明
图1为本发明的剖视图；
图2为本发明的俯视图。
图中：1、散热管；2、电极圆盘底座；3、电极工作端；31、过渡斜面；32、圆柱形空腔；4、进气管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1、图2所示，一种铝合金点焊专用的高寿命电极，包括电极本体，还包括散热管1和进气管4，所述的电极本体由电极圆盘底座2和电极工作端3组成；所述的电极圆盘底座2和电极工作端3都为圆筒形；所述的电极圆盘底座2和电极工作端3内部有一个共同的圆柱形空腔32；所述的电极圆盘底座2上设有圆盘状凸起；所述的电极工作端3远离电极圆盘底座2的一端的面过渡斜面31；所述的过渡斜面31的两端分别与圆柱形空腔32的侧面和电极工作端3的外侧面连接；所述的圆柱形空腔32的侧面和电极工作端3的外侧面平行；所述的散热管1位于圆柱形空腔32中；所述的散热管1的顶部与电极圆盘底座2的顶部位于同一水平面，散热管1的底部高于圆柱形空腔32的底部；所述的进气管4位于散热管1的内部，从散热管1的一端穿透到另一端。过渡斜面31与圆柱形空腔32的侧面的夹角为45°。散热管1的底部离圆柱形空腔32的底部的距离为0.7mm。
电极圆盘底座2的外径为15mm，电极工作端3的直径为6mm，材料为铜，圆柱形空腔32的直径为4.2mm，散热管1的直径为4.1mm，散热管1的材质为铝，其内部装有水，进气管4的直径为0.8mm，工作时，将电极圆盘底座2卡在点焊机上，点焊时过渡斜面31首先接触工件表面，开始点焊过程，此时过渡斜面31包围（即对应圆柱形空腔32）的工件部分会发生隆起，与散热管1接触，此时此处的工件的温度会迅速降低，工件中熔化的金属迅速凝结，熔核不易偏移，在以上的整个过程中，保持进气管4向焊缝处通入惰性气体，然后气流会沿着电极与工件的接触处溢出。实验结果表明，电极的寿命达到272次，同时由于中间圆柱形空腔32的设计，热扩散均匀，焊接质量良好，同时由于散热管1的作用，更加起到了熔核无偏移的效果。进气管4向焊缝处通入惰性气体，能清除焊接产生的焊渣以及多余的杂质，延长电极的使用寿命。
实施例2
同实施例1，所不同的是过渡斜面31与圆柱形空腔32的侧面的夹角为30°，散热管1的底部离圆柱形空腔32的底部的距离为1.5mm。点焊寿命达到257次，焊接质量良好，熔核无偏移。
实施例3
同实施例1，所不同的是过渡斜面31与圆柱形空腔32的侧面的夹角为60°，散热管1的底部离圆柱形空腔32的底部的距离为0.5mm。点焊寿命达到263次，焊接质量良好，熔核无偏移。
Claims (5)
1.一种铝合金点焊专用的高寿命电极，包括电极本体，其特征在于：还包括散热管（1）和进气管（4），所述的电极本体由电极圆盘底座（2）和电极工作端（3）组成；所述的电极圆盘底座（2）和电极工作端（3）都为圆筒形；所述的电极圆盘底座（2）和电极工作端（3）内部有一个共同的圆柱形空腔（32）；所述的电极圆盘底座（2）上设有圆盘状凸起；所述的电极工作端（3）远离电极圆盘底座（2）的一端的侧面为过渡斜面（31）；所述的过渡斜面（31）的两端分别与圆柱形空腔（32）的侧面和电极工作端（3）的外侧面连接；所述的圆柱形空腔（32）的侧面和电极工作端（3）的外侧面平行；所述的散热管（1）位于圆柱形空腔（32）中；所述的散热管（1）的顶部与电极圆盘底座（2）的顶部位于同一水平面，散热管（1）的底部高于圆柱形空腔（32）的底部；所述的散热管（1）的底部离圆柱形空腔（32）的底部的距离为0.5-1.3mm；所述的进气管（4）位于散热管（1）的内部，从散热管（1）的一端穿透到另一端。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金点焊专用的高寿命电极，其特征在于：所述的过渡斜面（31）与圆柱形空腔（32）的侧面的夹角为30-60°。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金点焊专用的高寿命电极，其特征在于：所述的过渡斜面（31）与圆柱形空腔（32）的侧面的夹角为45°。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金点焊专用的高寿命电极，其特征在于：所述的散热管（1）的底部离圆柱形空腔（32）的底部的距离为0.7mm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种铝合金点焊专用的高寿命电极，其特征在于：所述的散热管（1）的材质为铝，其内部装有水。
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2013
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