CN103692094A - 一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法及装置，本发明是将金属螺柱与金属基板经电阻预热、振动均化引弧毛刺、电阻电源延时控制、金属螺柱端面均匀加热、热补偿冶金结合和焊后热处理步骤，而制得性能优良的金属螺柱与金属基板的焊接接头成品。本发明能够实现中大直径金属螺柱与厚大金属板材之间的焊接，适用于钢、镍、铜、钛、铝、镁金属螺柱与同种或异种金属材料基板之间的焊接，特别适用于大直径、高碳当量钢金属螺柱的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺柱焊接方法，特别是涉及一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法及装置。
背景技术
螺柱焊是指一种将螺柱或类似的金属柱状物及其他紧固件焊接在金属基板上的方法。螺柱焊作为一种简便、高速、低耗、低污染的先进焊接技术，广泛适用于车辆、造船、锅炉、钢结构、建筑、电子、仪表、医疗器械等领域。按实现螺柱焊的热源分类，螺柱焊可分为电阻焊、摩擦焊、爆炸焊及电弧焊等焊接方法。按实现螺柱焊的电源分类，电弧螺柱焊可分为稳定电弧螺柱焊（电弧螺柱焊）、不稳定电弧螺柱焊（电容放电螺柱焊或电容储能螺柱焊）和短周期螺柱焊。其中，电容放电螺柱焊的特点是利用电容充电储存能量，焊接时放电形成能量脉冲，加热焊接部位且加压焊接；电弧螺柱焊是目前采用最为广泛的一种焊接方法，特点是在杆状或其他类似的金属紧固件与板材之间形成电弧的压力焊接方法；短周期螺柱焊是将焊接电流经过波形控制的电弧螺柱焊。但这些螺柱焊接方法可焊螺柱的直径小，且为防止热量集中而引起变色、变形和烧穿，要求焊接时间短，但熔深浅，焊接接头的可靠性降低。
随着现代工业的快速发展，螺柱使用越来越普遍，在许多应用领域，单一热源的螺柱焊已经无法满足焊接的需要，因此，复合热源螺柱焊接方法应运而生。现有螺柱焊复合热源的方式主要有感应与电弧复合热源、感应与摩擦复合热源、摩擦与摩擦复合热源、电阻与摩擦复合等。其中：感应与电弧复合热源螺柱焊可利用感应加热装置对接头焊前预热、焊接、焊后退火一体化协调处理，以减小拘束度和预防冷裂纹发生，但焊接界面容易生成大面积的金属间化合物，接头韧性不足，与电弧螺柱焊一样也容易发生缩颈、飞边、熔合不良、焊偏等缺陷。感应与摩擦复合热源螺柱焊是一种利用感应加热对工件加热从而降低所需摩擦产热的焊接方法，该方法在保留固相焊接接头优点的同时解决了单一摩擦螺柱焊接系统在焊接螺柱时产热不足的难题，但由于感应加热的区域较大，热影响区很大，而降低了工件本身的性能。摩擦与摩擦复合热源是一种利用外环进行摩擦预热，内环螺柱摩擦进行焊接的方法，该方法在保留固相焊接接头优点的同时解决了单一摩擦螺柱焊接系统在焊接螺柱时产热不足的难题，但该装置复杂，热源利用率低。电阻与摩擦复合热源是一种利用电阻热和摩擦热共同对接头加热而实现焊接的方法，该方法虽然可以降低摩擦压力、降低主轴功率，但是该方法不能解决大直径螺柱和厚大金属基板的焊接。
如何克服现有技术的不足已成为当今螺柱焊接技术领域亟待解决的重点难题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法及装置，本发明能够实现中大直径金属螺柱与厚大金属板材之间的焊接，适用于钢、镍、铜、钛、铝、镁金属螺柱与同种或异种金属材料基板之间的焊接，特别适用于大直径、高碳当量钢金属螺柱的焊接。
根据本发明提出的一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法，其特征在于将金属螺柱与金属基板经电阻预热、振动均化引弧毛刺、电阻电源延时控制、金属螺柱端面均匀加热、热补偿冶金结合和焊后热处理步骤，而制得性能优良的金属螺柱与金属基板的焊接接头成品，具体步骤如下：
步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱与金属基板在压力10～100MPa条件下压紧，打开电阻电源，控制电流为500～2000A，在电阻热的作用下预热金属螺柱与金属基板，预热时间0.5～5s；
步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱与金属基板通过电阻加热至300～700℃，使得金属螺柱与金属基板接触部分均匀受热，金属螺柱在轴向位移装置的作用下，再以5～10Hz的频率振动，振幅1～2mm，振动2～5s，打开电弧电源，控制电流为600～3000A，使金属螺柱与金属基板连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；
步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱在轴向位移装置的作用下向上提起，上升到1.5～2mm时，关闭电阻电源；
步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱上升至1.5～7mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱与金属基板之间，均化电弧使金属螺柱与金属基板的连接界面局部熔化，电弧加热时间700～1500ms；
步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱与金属基板的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源，电弧熄灭，金属螺柱在轴向位移装置的作用下，以速度为100～200mm/s向金属基板移动，金属螺柱与金属基板接触的同时打开电阻电源，控制电流为200～1000A，金属螺柱与金属基板进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱与金属基板在电阻热补偿的过程中实现冶金结合；
步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱与金属基板在电阻电源加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间1～10s，关闭电阻电源，得到焊接接头成品。
根据本发明提出的基于实现上述一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法的装置，它包括金属螺柱、金属基板，金属基板固定在外部工作台上，其特征在于还包括防止熔池金属被氧化的陶瓷环、电阻电源、轴向位移装置和电弧电源，其中：金属螺柱装夹在轴向位移装置上，陶瓷环套在金属螺柱的端部，电阻电源的阴极与金属基板连接，电阻电源的阳极与金属螺柱连接，电弧电源的阳极与金属基板连接，电弧电源的阴极与金属螺柱连接。
本发明与现有技术相比其显著优点在于：第一，通过电阻预热，使得金属螺柱与金属基板接触部分均匀加热，为产生引弧毛刺提供了热条件；第二，通过振动均化引弧毛刺，实现了引弧毛刺的多量化、均匀化，为均匀引弧创造了条件；第三，通过电阻电源延时控制，保证了引弧前的温度，使得引弧更容易、更稳定；第四，通过热补偿冶金结合，使得在冶金结合过程中得到热补偿，均化温度场、均化组织、降低结晶速度，从而降低了焊接残余应力以及减小了熔化焊中形成缺陷的可能性，获得高性能接头组织；第五，通过焊后热处理，实现了消除焊接产生的热应力、均匀焊缝和热影响区的组织、细化焊缝和热影响区的晶粒、排除焊缝在焊接过程中产生的氢脆，通过热处理可以使焊缝金属与母材金属更好的融合；第六，本发明的电阻与电弧的复合热源的螺柱焊接方法具有改善焊接区域的温度场、降低应力、预热、后热和缓冷的显著特点，克服了传统电阻焊以及传统的电弧焊只能焊接小直径金属螺柱的不足，它可实现金属螺柱与金属基板的冶金结合，能够焊接厚大尺寸板材，板厚范围3～80mm、最大可达120mm；第七，本发明可焊金属螺柱的直径跨度大，直径范围6～30mm、最大可达40mm；第八，本发明焊接质量明显提高，接头强度可达金属螺柱母材强度的100%，接头内熔合率100%；第九，本发明焊接过程不需要采用特殊保护方式，仅采用陶瓷环保护即可获得无夹杂、无氧化的焊接接头；第十，本发明可方便实现接头焊前预热、焊接、焊后热处理的一体化协调处理，特别是对高碳当量钢板与金属螺柱的焊接时表现出很大的技术优势。本发明适用于钢、镍、铜、钛、铝、镁金属螺柱与同种或异种材料金属基板之间的焊接，特别适用于大直径、高碳当量钢螺柱的焊接。
附图说明
图1是本发明提出的一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法的流程示意图。
图2是本发明提出的一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法的焊接过程的示意图。
图3是本发明提出的基于实现一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
以下结合图1和图2，本发明提出的一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法，是将金属螺柱（1）与金属基板（2）经电阻预热、振动均化引弧毛刺、电阻电源（4）延时控制、金属螺柱端面均匀加热、热补偿冶金结合和焊后热处理步骤，而制得性能优良的金属螺柱与金属基板的焊接接头成品，具体步骤如下：
步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱（1）与金属基板（2）在压力10～100MPa条件下压紧，打开电阻电源（4），控制电流为500～2000A，在电阻热的作用下预热金属螺柱（1）与金属基板（2），预热时间0.5～5s；
步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱（1）与金属基板（2）通过电阻加热至300～700℃，使得金属螺柱（1）与金属基板（2）接触部分均匀受热，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，再以5～10Hz的频率振动，振幅1～2mm，振动2～5s，打开电弧电源（6），电流600～3000A，使金属螺柱（1）与金属基板（2）连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；
步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下向上提起，上升到1.5～2mm时，关闭电阻电源（4）；
步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱（1）上升至1.5～7mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱（1）与金属基板（2）之间，均化电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面局部熔化，电弧加热时间700～1500ms；
步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以速度为100～200mm/s向金属基板（2）移动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），控制电流为200～1000A，金属螺柱（1）与金属基板（2）进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合；
步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻电源（4）加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间1～10s，关闭电阻电源（4），得到焊接接头成品。
结合图3，本发明提出的基于实现上述一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法的装置，它包括金属螺柱（1）、金属基板（2），金属基板（2）固定在外部工作台上，其特征在于还包括防止熔池金属被氧化的陶瓷环（3）、电阻电源（4）、轴向位移装置（5）和电弧电源（6），其中：金属螺柱（1）装夹在轴向位移装置（5）上，陶瓷环（3）套在金属螺柱（1）的端部，电阻电源（4）的阴极与金属基板（2）连接，电阻电源（4）的阳极与金属螺柱（1）连接，电弧电源（6）的阳极与金属基板（2）连接，电弧电源（6）的阴极与金属螺柱（1）连接。
本发明的装置的进一步优选方案是：所述电阻电源（4）为数字式逆变电阻焊焊接电源；电弧电源（6）为晶闸管式弧焊电源、数字式逆变弧焊电源或晶体管式弧焊电源。
结合图2，进一步说明本发明的实现原理：在初始状态下，将加套陶瓷环（3）的金属螺柱（1）处于提升状态，如图2-1所示；焊接开始，金属螺柱（1）下降与金属基板（2）紧密接触，并施加预定的压力，随后电阻电源（4）通电开始加热金属螺柱（1）与金属基板（2）的接触面，采用电阻加热对金属螺柱（1）和金属基板（2）待焊位置进行预热，加热预定的时间，金属螺柱（1）和金属基板（2）的接触面部分组织达到塑性状态，如图2-2所示；达到预定温度的金属螺柱（1）开始以预定的频率和振幅振动均化引弧毛刺，金属螺柱（1）和金属基板（2）的塑性部分产生均匀引弧毛刺，然后开启电弧电源（6），如图2-3所示；轴向位移装置（5）将金属螺柱（1）提升到预定的距离后，关闭电阻电源（4），电阻加热停止；轴向位移装置（5）将金属螺柱（1）提升到预定距离后，引燃均化电弧，加热一段时间，形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，如图2-4所示；金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以预定的速度向金属基板（2）运动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合，如图2-5所示；最后，加大电流对焊接接头进行焊后热处理，控制焊缝冷却速度，有效减小焊接接头中的气孔率和夹渣等缺陷，提高焊接质量，图2-6所示。其中，陶瓷环（3）的作用是保护熔池以及焊接接头以免被氧化，同时能够强制接头成型；电弧电源（6）是主要加热电源，电阻热源（4）起到保证质量的重要作用，有改善温度场、降低应力、预热、后热和缓冷功能；电阻加热的时间、金属螺柱（1）的升降、电弧保持时间、顶锻力维持时间以及焊后热处理时间可按照操作规程来控制。
以下结合图1和图2，进一步说明本发明提出的一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法的具体实施例。
实施例1，以焊接Φ6mm的LY12金属螺柱及板厚3mm的16Mn钢板的焊接接头成品为例：
步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱（1）与金属基板（2）在压力10MPa条件下压紧，开启电阻电源（4），控制电流为500A，在电阻热的作用下预热金属螺柱（1）与金属基板（2），预热时间0.5s；其中，电阻电源（4）为数字式逆变电阻焊焊接电源，金属螺柱（1）连接电阻电源（4）的阳极，金属基板（2）连接电阻电源（4）的阴极；
步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱（1）与金属基板（2）通过电阻加热至300℃，使得金属螺柱（1）与金属基板（2）接触部分均匀受热，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，再以10Hz的频率振动，振幅1mm，振动2s，打开电弧电源（6），控制电流为600A，使金属螺柱（1）与金属基板（2）连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；其中，电弧电源（6）为晶闸管式弧焊电源；
步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下向上提起，上升到1.5mm时，关闭电阻电源（4）；
步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱（1）上升至1.5mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱（1）与金属基板（2）之间，均化电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面局部熔化，电弧加热时间700ms；
步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以速度为200mm/s向金属基板（2）移动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），控制电流为200A，金属螺柱（1）与金属基板（2）进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合；
步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻电源（4）加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间1s，关闭电阻电源（4），得到焊接接头成品。
实施例2，以焊接Φ18mm的Q235金属螺柱及板厚40mm的6061铝合金板的焊接接头成品为例：
步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱（1）与金属基板（2）在压力50MPa条件下压紧，开启电阻电源（4），控制电流为1000A，在电阻热的作用下预热金属螺柱（1）与金属基板（2），预热时间3s；其中，电阻电源（4）为数字式逆变电阻焊焊接电源，金属螺柱（1）连接电阻电源（4）的阳极，金属基板（2）连接电阻电源（4）的阴极；
步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱（1）与金属基板（2）通过电阻加热至500℃，使得金属螺柱（1）与金属基板（2）接触部分均匀受热，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，再以8Hz的频率振动，振幅1.5mm，振动3s，打开电弧电源（6），控制电流为2000A，使金属螺柱（1）与金属基板（2）连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；其中，电弧电源（6）为晶闸管式弧焊电源；
步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下向上提起，上升到2mm时，关闭电阻电源（4）；
步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱（1）上升至3mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱（1）与金属基板（2）之间，均化电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面局部熔化，电弧加热时间1000ms；
步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以速度为150mm/s向金属基板（2）移动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），控制电流为500A，金属螺柱（1）与金属基板（2）进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合；
步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻电源（4）加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间5s，关闭电阻电源（4），得到焊接接头成品。
实施例3，以焊接Φ30mm的Q235金属螺柱及板厚80mm的Q235板材的焊接接头成品为例：
步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱（1）与金属基板（2）在压力80MPa条件下压紧，开启电阻电源（4），控制电流为1500A，在电阻热的作用下预热金属螺柱（1）与金属基板（2），预热时间4s；其中，电阻电源（4）为数字式逆变电阻焊焊接电源，金属螺柱（1）连接电阻电源（4）的阳极，金属基板（2）连接电阻电源（4）的阴极；
步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱（1）与金属基板（2）通过电阻加热至600℃，使得金属螺柱（1）与金属基板（2）接触部分均匀受热，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，再以6Hz的频率振动，振幅2mm，振动4s，打开电弧电源（6），控制电流为2500A，使金属螺柱（1）与金属基板（2）连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；其中，电弧电源（6）为晶闸管式弧焊电源；
步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下向上提起，上升到2mm时，关闭电阻电源（4）；
步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱（1）上升至6mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱（1）与金属基板之间，均化电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面局部熔化，电弧加热时间1200ms；
步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以速度为110mm/s向金属基板（2）移动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），控制电流为800A，金属螺柱（1）与金属基板（2）进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合；
步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻电源（4）加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间8s，关闭电阻电源（4），得到焊接接头成品。
实施例4，以焊接Φ40mm的16Mn金属螺柱及板厚120mm的6061铝合金板材的焊接接头成品为例：
步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱（1）与金属基板（2）在压力100MPa条件下压紧，开启电阻电源（4），控制电流为2000A，在电阻热的作用下预热金属螺柱（1）与金属基板（2），预热时间5s；其中，电阻电源（4）为数字式逆变电阻焊焊接电源，金属螺柱（1）连接电阻电源（4）的阳极，金属基板（2）连接电阻电源（4）的阴极；
步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱（1）与金属基板（2）通过电阻加热至700℃，使得金属螺柱（1）与金属基板（2）接触部分均匀受热，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，再以5Hz的频率振动，振幅2mm，振动5s，打开电弧电源（6），控制电流为3000A，使金属螺柱（1）与金属基板（2）连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；其中，电弧电源（6）为晶闸管式弧焊电源；
步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下向上提起，上升到1.8mm时，关闭电阻电源（4）；
步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱（1）上升至7mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱（1）与金属基板（2）之间，均化电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面局部熔化，电弧加热时间1500ms；
步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以速度为100mm/s向金属基板（2）移动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），控制电流为1000A，金属螺柱（1）与金属基板（2）进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合；
步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻电源（4）加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间10s，关闭电阻电源（4），得到焊接接头成品。
本发明中凡未作说明的技术手段均为本领域技术人员所公知的现有技术。
本发明经反复试验验证，取得了满意的应用效果。
Claims (4)
1.一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法，其特征在于将金属螺柱与金属基板经电阻预热、振动均化引弧毛刺、电阻电源延时控制、金属螺柱端面均匀加热、热补偿冶金结合和焊后热处理步骤，而制得性能优良的金属螺柱与金属基板的焊接接头成品，具体步骤如下：
步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱（1）与金属基板（2）在压力10～100MPa条件下压紧，开启电阻电源（4），控制电流为500～2000A，在电阻热的作用下预热金属螺柱（1）与金属基板（2），预热时间0.5～5s；
步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱（1）与金属基板（2）通过电阻加热至300～700℃，使得金属螺柱（1）与金属基板（2）接触部分均匀受热，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，再以5～10Hz的频率振动，振幅1～2mm，振动2～5s，打开电弧电源（6），控制电流为600～3000A，使金属螺柱（1）与金属基板（2）连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；
步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下向上提起，上升到1.5～2mm时，关闭电阻电源（4）；
步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱（1）上升至1.5～7mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱（1）与金属基板（2）之间，均化电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面局部熔化，电弧加热时间700～1500ms；
步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以速度为100～200mm/s向金属基板（2）移动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），控制电流为200～1000A，金属螺柱（1）与金属基板（2）进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合；
步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻电源（4）加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间1～10s，关闭电阻电源（4），得到焊接接头成品。
2.基于实现权利要求1所述的一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法的装置，它包括金属螺柱（1）、金属基板（2），金属基板（2）固定在外部工作台上，其特征在于还包括防止熔池金属被氧化的陶瓷环（3）、电阻电源（4）、轴向位移装置（5）和电弧电源（6），其中：金属螺柱（1）装夹在轴向位移装置（5）上，陶瓷环（3）套在金属螺柱（1）的端部，电阻电源（4）的阴极与金属基板（2）连接，电阻电源（4）的阳极与金属螺柱（1）连接，电弧电源（6）的阳极与金属基板（2）连接，电弧电源（6）的阴极与金属螺柱（1）连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于电阻电源（4）为数字式逆变电阻焊焊接电源。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于电弧电源（6）为晶闸管式弧焊电源、数字式逆变弧焊电源或晶体管式弧焊电源。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104741746A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-07-01 | 南京理工大学 | 一种利用汽态钎剂去氧化膜的铝合金螺柱焊接方法 |
| CN106077919A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-11-09 | 南京理工大学 | 一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮 |
| CN106112226A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-16 | 山东鲍德金属复合板有限公司 | 一种提高碳钢螺柱焊焊接不锈钢复合板耐腐蚀性能的方法 |
| CN111230258A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-05 | 广州市精源电子设备有限公司 | 逆变式拉弧焊电源、拉弧焊控制方法和拉弧点焊方法 |
| CN113224555A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-06 | 中船黄埔文冲船舶有限公司 | 一种船用接地柱的安装方法 |
| CN113649696A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-16 | 昆山振金精密科技有限公司 | 一种吻合器抵钉座组件低热变形激光焊接方法 |
| CN114101938A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 贵州大学 | 一种螺栓和固定片的预热方法和激光焊接方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62203675A (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | スタツド溶接法及びその装置 |
| JP2004148355A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Nippon Pop Rivets & Fasteners Ltd | スタッド等をアーク溶接する装置及び方法 |
| CN101468419A (zh) * | 2007-12-28 | 2009-07-01 | 南京理工大学 | 感应与电弧复合热源螺柱焊接方法 |
| CN102091861A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-06-15 | 南京工程学院 | 一种复合摩擦热源的金属螺柱焊接系统 |
| CN102489845A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 南京理工大学 | 复合热源螺柱焊机器人焊接方法及其系统 |
| CN102489846A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 南京理工大学 | 装甲钢复合热源螺柱焊方法 |
-
2013
- 2013-12-23 CN CN201310717148.2A patent/CN103692094B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62203675A (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | スタツド溶接法及びその装置 |
| JP2004148355A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Nippon Pop Rivets & Fasteners Ltd | スタッド等をアーク溶接する装置及び方法 |
| CN101468419A (zh) * | 2007-12-28 | 2009-07-01 | 南京理工大学 | 感应与电弧复合热源螺柱焊接方法 |
| CN102091861A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-06-15 | 南京工程学院 | 一种复合摩擦热源的金属螺柱焊接系统 |
| CN102489845A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 南京理工大学 | 复合热源螺柱焊机器人焊接方法及其系统 |
| CN102489846A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 南京理工大学 | 装甲钢复合热源螺柱焊方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104741746A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-07-01 | 南京理工大学 | 一种利用汽态钎剂去氧化膜的铝合金螺柱焊接方法 |
| CN106112226A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-16 | 山东鲍德金属复合板有限公司 | 一种提高碳钢螺柱焊焊接不锈钢复合板耐腐蚀性能的方法 |
| CN106077919A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-11-09 | 南京理工大学 | 一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮 |
| CN111230258A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-05 | 广州市精源电子设备有限公司 | 逆变式拉弧焊电源、拉弧焊控制方法和拉弧点焊方法 |
| CN113224555A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-06 | 中船黄埔文冲船舶有限公司 | 一种船用接地柱的安装方法 |
| CN113649696A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-16 | 昆山振金精密科技有限公司 | 一种吻合器抵钉座组件低热变形激光焊接方法 |
| CN114101938A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 贵州大学 | 一种螺栓和固定片的预热方法和激光焊接方法 |
| CN114101938B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-05-14 | 贵州大学 | 一种螺栓和固定片的预热方法和激光焊接方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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