CN108080777A - 一种应用于电阻焊的铜铁合金表面活性焊剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接技术领域，旨在提供一种应用于电阻焊的铜铁合金表面活性焊剂。该活性焊剂是由下述质量百分比的各组分组成：氧化硼B2O3，20％～25％；氧化硅SiO2，30％～35％；氧化铬Cr2O3，15％～25％；氧化铁Fe2O3，8％～10％；氧化铜CuO，10％～15％；氧化锡SnO2，2％～5％；其中，(氧化硼+氧化硅+氧化铬的质量百分比)＞70％，(氧化铁+氧化铜+氧化锡的质量百分比)＜30％。本发明通过系统的配方优化获得一种应用于电阻焊的表面活性焊剂，并将其成功地应用于电工合金中一体化组件的焊接。从而能够获得高质量的焊缝组织，改善焊接层与基体层之间的焊缝质量，进而提升焊接部分与基体部分的界面抗拉强度、弯曲强度等性能。

Description

一种应用于电阻焊的铜铁合金表面活性焊剂
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是焊接表面结构改性及提高焊缝质量领域，具体是一种应用于电阻焊的铜铁合金表面活性焊剂。
背景技术
活性焊剂的发展与应用最早起源于20世纪60年代中期，乌克兰巴顿焊接研究所(PWI)研究发现，采用由卤化物组成的活性焊剂焊接钛合金时可促进电弧收缩，焊接熔深增加，从而使卤化物组成的活性焊剂率先被引入钛合金。到了20世纪70年代，由氧化物和氟化物组成的活性焊剂在工业上得到应用，主要用于焊接不锈钢，在采用直边坡口不加丝的情况下，可获得单道熔深8-10mm的焊缝。到了90年代，美国的爱迪生焊接研究所(EWI)与海军连接中心(NJC)也开展了活性焊剂的研究，用以开发不锈钢、碳钢、镍基合金及钛合金用活性焊剂，其中活性焊剂在焊接碳锰钢、低合金钢方面已获得巨大成功。活性焊剂焊接之所以发挥如此大的作用，其本质原因在于当熔池金属中存在某种微量元素(含量达到一定数值以上)或接触到活性气氛时,熔池液态金属的表面张力数值降低并且转变为正的温度系数,从而使熔池金属形成从熔池周边向着熔池中心区的表面张力流,熔池中心区的母材热量通过液态金属的流动直接传向熔池底部,使熔池底部的加热效率提高,从而形成更大的熔深。
在电工合金领域，电阻焊是一种比较可行的焊接技术，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合。但是依然存在一些缺陷：比如点、缝焊的搭接接头因在两板焊接熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低；焊缝出现未焊透现象，结合强度较弱等技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种应用于电阻焊的铜铁合金表面活性焊剂。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种应用于电阻焊的铜铁合金表面活性焊剂，该活性焊剂是由下述质量百分比的各组分组成：
其中，(氧化硼+氧化硅+氧化铬的质量百分比)＞70％，(氧化铁+氧化铜+氧化锡的质量百分比)＜30％。
本发明中所述铜铁合金表面活性焊剂可通过下述方法制备获得：
将各组分一并置于研钵中，充分研磨均匀；取出放在容器中，与适量的丙酮混合均匀呈糊状物，备用。
该铜铁合金表面活性焊剂在电阻焊中的应用方法，包括下述步骤：
(1)用扁平毛刷将糊状的活性焊剂均匀涂敷于母材的待焊焊道表面，涂敷厚度以遮盖母材本色为宜，涂敷宽度为20～40mm，每米焊道活性焊剂涂敷量为0.5～2g；
(2)待丙酮完全挥发后，按电阻焊的操作规范进行焊接。
本发明中，所述母材是厚度15mm的铜铁合金板材。
本发明中，在焊接过程中，控制焊接工艺参数为：预熔电流40～60A，峰值电流50～70A，焊速60～80mm/min，弧长2～4mm，焊枪倾角90°，气流量5～10L/min。
本发明的实现原理：
应用于电阻焊的表面活性焊剂涂覆层可以在电阻焊的焊接过程中改变熔池的表面张力，形成正的表面张力温度梯度；同时，配方中的元素所形成的金属蒸气可使熔池电弧收缩，获得高熔深比的焊缝组织。相比于传统电阻焊技术，该配方体系下的电阻焊可提升了焊缝的抗拉强度和弯曲强度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过系统的配方优化获得一种应用于电阻焊的表面活性焊剂，并将其成功地应用于电工合金中一体化组件的焊接。从而能够获得高质量的焊缝组织，改善焊接层与基体层之间的焊缝质量，进而提升焊接部分与基体部分的界面抗拉强度、弯曲强度等性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)活性焊剂的制备：
用电子天平按质量百分比称取各组分，并将称得的各组分置于研钵中充分研磨均匀后，放在容器中，与适量的丙酮混合成糊状物备用。各组分具体含量如下所示：
(1)氧化硼B2O3，质量百分比为20％
(2)氧化硅SiO2，质量百分比为30％
(3)氧化铬Cr2O3，质量百分比为25％
(4)氧化铁Fe2O3，质量百分比为10％
(5)氧化铜CuO，质量百分比为10％
(6)氧化锡SnO2，质量百分比为5％
其中氧化硼+氧化硅+氧化铬＞70％，氧化铁+氧化铜+氧化锡＜30％；
(2)活性焊剂的制备
将各组分一并置于研钵中，充分研磨均匀；取出放在容器中，与适量的丙酮混合均匀呈糊状物，备用。
(3)活性焊剂的应用
用扁平毛刷将糊状的活性焊剂均匀涂敷于待焊焊道表面，涂敷厚度以遮盖母材本色为宜，涂敷宽度为20mm，每米焊道活性焊剂涂敷量为0.5g。待丙酮挥发完全后，按电阻焊的操作规范进行焊接。
(4)焊接工艺参数设定
焊接过程中所用板材为铜铁合金材质，板材厚度15mm。
相应的焊接规范如下：所用预熔电流40A，峰值电流50A，焊速60mm/min，弧长2mm，焊枪倾角90°，气流量5L/min；在设定好的工艺条件下进行电阻焊焊接试验，并对其焊接效果包括焊缝的焊透现象、焊缝的抗拉强度、弯曲强度等进行相应的测试。
实施例2
(1)活性焊剂的制备：
用电子天平按质量百分比称取各组分，并将称得的各组分置于研钵中充分研磨均匀后，放在容器中，与适量的丙酮混合成糊状物备用。各组分具体含量如下所示：
(1)氧化硼B2O3，质量百分比为25％
(2)氧化硅SiO2，质量百分比为35％
(3)氧化铬Cr2O3，质量百分比为15％
(4)氧化铁Fe2O3，质量百分比为8％
(5)氧化铜CuO，质量百分比为15％
(6)氧化锡SnO2，质量百分比为2％
其中氧化硼+氧化硅+氧化铬＞70％，氧化铁+氧化铜+氧化锡＜30％；
(2)活性焊剂的制备
将各组分一并置于研钵中，充分研磨均匀；取出放在容器中，与适量的丙酮混合均匀呈糊状物，备用。
(3)活性焊剂的应用
用扁平毛刷将糊状的活性焊剂均匀涂敷于待焊焊道表面，涂敷厚度以遮盖母材本色为宜，涂敷宽度为40mm，每米焊道活性焊剂涂敷量为2g。待丙酮挥发完全后，按电阻焊的操作规范进行焊接。
(4)焊接工艺参数设定
焊接过程中所用板材为铜铁合金材质，板材厚度15mm。
相应的焊接规范如下：预熔电流60A，峰值电流70A，焊速80mm/min，弧长4mm，焊枪倾角90°，气流量10L/min；在设定好的工艺条件下进行电阻焊焊接试验，并对其焊接效果包括焊缝的焊透现象、焊缝的抗拉强度、弯曲强度等进行相应的测试。
实施例3
(1)活性焊剂的制备：
用电子天平按质量百分比称取各组分，并将称得的各组分置于研钵中充分研磨均匀后，放在容器中，与适量的丙酮混合成糊状物备用。
(1)氧化硼B2O3，质量百分比为21％
(2)氧化硅SiO2，质量百分比为32％
(3)氧化铬Cr2O3，质量百分比为23％
(4)氧化铁Fe2O3，质量百分比为9％
(5)氧化铜CuO，质量百分比为12％
(6)氧化锡SnO2，质量百分比为3％
其中氧化硼+氧化硅+氧化铬＞70％，氧化铁+氧化铜+氧化锡＜30％
(2)活性焊剂的制备
将各组分一并置于研钵中，充分研磨均匀；取出放在容器中，与适量的丙酮混合均匀呈糊状物，备用。
(3)活性焊剂的应用
用扁平毛刷将糊状的活性焊剂均匀涂敷于待焊焊道表面，涂敷厚度以遮盖母材本色为宜，涂敷宽度为30mm，每米焊道活性焊剂涂敷量为1g。待丙酮挥发完全后，按电阻焊的操作规范进行焊接。
(4)焊接工艺参数设定
焊接过程中所用板材为铜铁合金材质，板材厚度15mm。
相应的焊接规范如下：预熔电流50A，峰值电流60A，焊速70mm/min，弧长3mm，焊枪倾角90°，气流量8L/min；在设定好的工艺条件下进行电阻焊焊接试验，并对其焊接效果包括焊缝的焊透现象、焊缝的抗拉强度、弯曲强度等进行相应的测试。
各实施例的焊接效果测试结果如下表所示：
表1各实施例的焊接效果测试结果
与现有的传统电阻焊技术而言，采用活性焊剂电阻焊技术加工的焊缝组织均一、未出现未焊透现象，同时对3个实施例的焊接接头进行抗拉强度试验，测试性能合格。而且，采用活性焊剂电阻焊技术一方面提升了焊接效率及焊缝质量、同时所采用的活性焊剂配方并不影响焊接组件整体的物理性能。

Claims (4)

1.一种应用于电阻焊的铜铁合金表面活性焊剂，其特征在于，该活性焊剂是由下述质量百分比的各组分组成：
其中，(氧化硼+氧化硅+氧化铬的质量百分比)＞70％，(氧化铁+氧化铜+氧化锡的质量百分比)＜30％。
2.权利要求1所述活性焊剂的应用方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)用扁平毛刷将糊状的活性焊剂均匀涂敷于母材的待焊焊道表面，涂敷厚度以遮盖母材本色为宜，涂敷宽度为20～40mm，每米焊道活性焊剂涂敷量为0.5～2g；
(2)待丙酮完全挥发后，按电阻焊的操作规范进行焊接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述母材是厚度15mm的铜铁合金板材。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在焊接过程中，控制焊接工艺参数为：预熔电流40～60A，峰值电流50～70A，焊速60～80mm/min，弧长2～4mm，焊枪倾角90°，气流量5～10L/min。
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CN103990919A (zh) * 2014-04-21 2014-08-20 张家港华宝机械制造有限公司 一种深熔tig焊的专用焊接活性剂及使用方法

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中国机械工程学会焊接学会: "《焊接手册》", 31 January 2008, 机械工业出版社 *

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