CN108436241A - 一种电阻焊焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电阻焊焊接方法，包括待焊接的至少两个金属管件，两者的待焊接面的至少一面设置有表面处理部，该表面处理部为具有多个凸起和凹陷的结构；焊接时，通电使凸起熔融，然后施加压力使凸起熔融的金属被挤压迁移到凹陷的位置，直至迁移的凸起熔融金属体积大于等于凹陷需要填平的空间量，待焊接面被密封焊接起来。本发明的电阻焊焊接，通过预处理待焊接的金属工件，令待焊接面具有多个凸起，通电焊接时，凸起部位的电阻最大，即发热最大，该凸起部位的金属首先达到软化状态，此时施加压力，凸起部位会变形向四周凹陷的部位填充，继续通入电流令凸起部位的温度进一步上升，金属熔融最终使金属工件的待焊接面实现良好的结合。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，特别是一种电阻焊焊接方法。
背景技术
在各种领域的产品中，经常需要使用连接管，而连接管两头连接的部件的材质通常不同。以目前现有技术中的压缩机排气管、吸气管等为例，大多数整根为铜材质，一端与其他铜管焊接，另一端通过银焊料火焰钎焊与压缩机的铁质上盖或铁质壳体连接。采用火焰钎焊时，一般采用铜管镶嵌在铁质上盖或铁质壳体内，通过火焰对焊料进行加热融化来填充铜管和铁质材料间的间隙，从而达到铜管铁管通过填充在间隙中的焊料将三者焊接在一起。焊接时焊接温度高于焊料温度，而低于铜管和铁质上盖或壳体的温度，从而实现焊料的填缝焊接。采用此种方法焊接时，必须采用工件通过镶嵌在铁质材料中以增大接头连接面面积，以弥补钎焊强度的不足，而且银焊料成本成本较高，同时还会因使用焊料而产生大量二氧化碳，以致污染环境。即使对于压缩机的吸气内管、吸气外管与储液器的L型管的焊接，虽然都为铜材料，但一般还是采用火焰钎焊、磷铜焊料进行焊接，钎焊强度同样有待提高。为解决上述问题，有人发明了一端具有铜层一端具有铁层的复合管，以起到便于连接两端不同材料焊件的目的。
电阻焊是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，使之形成金属结合的一种方法，焊接时，不需要填充焊料，因此比钎焊更环保、更低成本以及更高的焊接强度。一般包括预压(令待焊接件接触)和施压(金属放电受热熔融形成熔核后，施加压力令熔核的位置焊接连接)两个过程。不预压时两个待焊接件不接触无法实施后续的焊接放电，或不预压直接施压则焊接电流会急剧增大而产生飞溅，飞溅又会降低焊接强度。
但是，目前的电阻焊还无法制备用于空调领域的复合管，主要原因是由于焊接面的密封性太差无法达到使用要求，一般只能适用于小面积接触的零件焊接，极少用于面与面的密封焊接。
根据Q＝I2RT，R＝ρ*L/S，要保证大的电阻R产生足够大的热量Q，则要求接触面积S越小越好。当需要进行面与面密封焊接时，如表面无特殊加工，当两个面直接接触(即使具有一定粗糙度)，当焊接前对两个面进行预压使之接触，此时长度L几乎为0(粗糙度的微小凸起几乎可以忽略)，接触面积S可以理解为极大，则此时电阻R为无限小，此时要产生足以熔融金属的热量的话，电流I需要无限大，这正是目前市面的电阻焊焊接设备无法实现面与面密封焊接的原因。
而且，目前焊接工艺在施压过程中只需考虑熔核位置的连接，无须考虑熔核以外位置的连接，这也造成熔核不可能在熔核以外位置形成均匀的的填充，即熔核以外位置通常不会被熔融的金属填满，使得除熔核位置外其他的位置存在大量间隙，也就无法保证面与面的密封焊接。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种电阻焊焊接方法，其焊接操作容易，焊接强度提高。
本发明的目的是这样实现的：一种电阻焊焊接方法，包括待焊接的至少两个金属管件，其特征在于：两个金属管件的待焊接面的至少一面设置有表面处理部，该表面处理部为网纹滚花面或是若干线槽，具有多个凸起和凹陷的结构，凸起高度为0.01-1.5mm；焊接时，将两个金属管件的待焊接面接触，令两个金属管件通电，使凸起熔融，然后施加压力使凸起熔融的金属被挤压迁移到凹陷的位置，直至迁移的凸起熔融金属体积大于等于凹陷需要填平的空间量，两个金属管件的待焊接面被密封焊接起来。
位于同一横截面位置的凸起的熔融金属通过施加压力一次或多次被挤压迁移到凹陷的位置；或者，各凸起的熔融金属是按圆周方向被依次逐步施加压力而挤压迁移到凹陷的位置。
位于同一横截面位置的凸起的熔融金属通过圆柱或圆管形的压头、胀具或压装套筒施加压力一次或多次被挤压迁移到凹陷的位置；或者，各凸起的熔融金属通过滚轮按圆周方向依次逐步被施加压力而挤压迁移到凹陷的位置。
两个金属管件本身为过盈配合，两者套接后待焊接面发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.5mm；或者，两个金属管件本身为间隙配合，两者套接后通过压头、胀具、压装套筒或滚轮施加压力，使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.5mm。
两个金属管件本身为过盈配合，两者套接后待焊接面发生接触，通电时电源的正负极分别与两个金属管件电连接，或者通电时电源的正负极之一与套接于外面的金属管件电连接，另一与滚轮电连接；或者，两个金属管件本身为间隙配合，两者套接后通过压头、胀具、压装套筒或滚轮施加压力使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，压头、胀具、压装套筒或滚轮保持与金属管件接触，通电时电源的正负极分别与两个金属管件电连接，或者通电时电源的正负极之一与金属管件电连接，另一与压头、胀具、或压装套筒或滚轮电连接。
所述的表面处理部的截面中，凸起和凹陷呈规则交替排列，所述凹陷的宽度为0.01-3mm。
所述网纹滚花面的网格为多边形，所述线槽为横直线槽、竖直线槽、斜直线槽或螺纹线槽，其中所述的网纹滚花面的网格内任一点的位置与最近的凹陷部位距离不超过3mm，所述横直线槽、竖直线槽、斜直线槽的间距距离不超过3mm，所述螺纹线槽的螺距不超过3mm。
所述凸起和凹陷的截面呈正弦波形状，凸起的顶部的弧形半径为0.01-1mm。
所述的两个金属管件分别为铁或不锈钢管和铜管；或者为铁或不锈钢管和铝管；或者均为铜管；或者为铜管和铝管；或者为铁或不锈钢管和铁或不锈钢管。
所述的电阻焊焊接方法应用于制备压缩机排气管、吸气内管或吸气外管，储液器出气管或进气管，空调器的连接配管、换向阀管或膨胀阀管。
本发明的电阻焊焊接，通过预处理待焊接的金属工件，令待焊接面具有多个凸起，通电焊接时，凸起部位的电阻最大，即发热最大，该凸起部位的金属首先达到软化状态，此时施加压力，凸起部位会变形向四周凹陷的部位填充，继续通入电流令凸起部位的温度进一步上升，金属熔融最终使金属工件的待焊接面实现良好的结合。
附图说明
图1是本发明实施例1进行电阻焊焊接装配前的结构示意图；
图2是本发明实施例1进行电阻焊焊接的步骤示意图；
图3是图1的金属管件1的仰视图；
图4是图3的I部放大图；
图5是本发明实施例2进行电阻焊焊接的步骤示意图；
图6是本发明实施例2的金属管件表面处理部的局部示意图；
图7是本发明实施例3的金属管件表面处理部的局部示意图；
图8是本发明实施例3进行电阻焊焊接的步骤示意图；
图9是图8各步骤时两个金属管件的待焊接面位置的局部放大图；
图10是本发明实施例4进行电阻焊焊接的示意图；
图11是本发明实施例4的金属管件表面处理部的局部示意图；
图12是实施例5进行电阻焊焊接的示意图；
图13是实施例6进行电阻焊焊接的示意图。
具体实施方式
如图所示，本发明是一种电阻焊焊接方法，包括待焊接的至少两个金属管件1、2，两个金属管件1、2的待焊接面的至少一面设置有表面处理部11，该表面处理部11为网纹滚花面或是若干线槽，具有多个凸起111和凹陷112的结构，凸起111高度H为0.01-1.5mm。优选的，凹陷的宽度为0.01-3mm。所述网纹滚花面的网格为多边形(如方形、菱形等)，所述线槽为横直线槽、竖直线槽、斜直线槽或螺纹线槽。优选的，所述的网纹滚花面的网格内任一点的位置与最近的凹陷部位距离不超过3mm；所述横直线槽、竖直线槽、斜直线槽的间距距离P不超过3mm，所述螺纹线槽的螺距不超过3mm。优选的，所述的表面处理部的截面中，凸起和凹陷呈规则交替排列，更优选的，所述凸起和凹陷的截面呈正弦波形状。凸起的顶部的弧形半径优选为0.01-1mm。
两个金属管件本身为过盈配合，两者套接后待焊接面发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.5mm；或者，两个金属管件本身为间隙配合，两者套接后通过压头、胀具、压装套筒或滚轮施加压力，使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.5mm。当两个金属管件本身为过盈配合，两者套接后待焊接面发生接触，通电时电源的正负极分别与两个金属管件电连接，或者通电时电源的正负极之一与套接于外面的金属管件电连接，另一与滚轮电连接；或者，两个金属管件本身为间隙配合，两者套接后通过压头、胀具、压装套筒或滚轮施加压力使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，压头、胀具、压装套筒或滚轮保持与金属管件接触，通电时电源的正负极分别与两个金属管件电连接，或者通电时电源的正负极之一与离压头、胀具、压装套筒或滚轮较远的一个金属管件电连接，另一与压头、胀具、压装套筒或滚轮电连接。
焊接时，将两个金属管件1、2的待焊接面接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.5mm。令两个金属管件1、2通电，使凸起111熔融，然后施加压力使凸起111熔融的金属被挤压迁移到凹陷112的位置，直至迁移的凸起111熔融金属体积大于等于凹陷112需要填平的空间量，使两个金属管件1、2的待焊接面被密封焊接起来。位于同一横截面位置的凸起111的熔融金属可以通过施加压力一次或多次被挤压迁移到凹陷的位置，例如通过圆柱或圆管形的压头、胀具或压装套筒施加压力；或者，各凸起111的熔融金属是按圆周方向被依次逐步施加压力而挤压迁移到凹陷的位置，例如通过滚轮按圆周方向依次逐步被施加压力。
所述的两个金属管件分别为铁或不锈钢管和铜管；或者为铁或不锈钢管和铝管；或者均为铜管；或者为铜管和铝管；或者为铁或不锈钢管和铁或不锈钢管。
本发明的电阻焊焊接方法可以应用于制备压缩机排气管、吸气内管或吸气外管，储液器出气管或进气管，空调器的连接配管、换向阀管或膨胀阀管。
实施例1
如图1-图4，在本实施例中，在本实施例中，金属管件2为铁或不锈钢管，金属管件1为铜管并在其外表面设置有表面处理部11(因铜较软且熔点较低)。该表面处理部11为若干竖直线槽从而具有多个凸起111和凹陷112的结构。在本实施例中，凸起111高度H为0.4mm，竖直线槽的间距距离P为1mm，凸起的顶部的弧形半径为0.4mm。在表面处理部11的横截面中，凸起111和凹陷112呈规则交替排列，最优选如本实施例，凸起111和凹陷112的截面呈正弦波形状。
两个金属管件1、2本身为过盈配合，两者套接后待焊接面即过盈发生接触，在通电熔融前凸起111的高度的变形量小于等于0.15mm。
在本实施例中，金属管件1顶端设有翻边12，起到限位的作用。两个金属管件1、2套接后待焊接面已经发生接触变形，此时将电源的正负极分别与两个金属管件1、2电连接。在本实施例中电极不能与压头连接，否则压头3在刚压入时由于与金属管件1接触面积极少，焊接电流会急剧增大而产生飞溅。
接通电源，使凸起111熔融，然后向下压入圆柱形的压头3，压头3的外表面与金属管件1的内表面为过盈配合，从而施加向外扩张的压力，使位于同一横截面位置的凸起111熔融的金属一次性被挤压迁移到凹陷112的位置，且令迁移的凸起111熔融金属体积大于等于凹陷112需要填平的空间量，从而使两个金属管件1、2的待焊接面被密封焊接起来。由于本实施例中，凸起111和凹陷112的截面呈正弦波形状，因此熔融并施压迁移2/H高度的凸起111至凹陷112则刚好可以填平，通过计算可预先确定采用的压头的外径。采用的压头3具有突出的压缘31，当压头3压入到最后，金属管件1翻边12底部与金属管件2端口的端面接触，通过的电流使金属管件1翻边12底部的金属部分熔融，通过压头3的压缘31施加的压力使金属管件1翻边12底部与金属管件2端口的端面密封连接。
实施例2
如图5-图6所示，在本实施例中，金属管件1顶端无需设置翻边，而是在金属管件2的内壁设置限位台阶21，起到限位的作用。金属管件2为铁或不锈钢管，金属管件1为铜管并在其外表面设置有表面处理部11，该表面处理部11为网纹滚花面，网格呈菱形。
其他同实施例1。
实施例3
如图7-图9所示，在本实施例中，金属管件1顶端无需设置翻边，而是在金属管件2的内壁设置限位台阶21，起到限位的作用。金属管件2为铁或不锈钢管，金属管件1为铜管并在其外表面设置有表面处理部11，该表面处理部11为横直线槽从而具有多个凸起111和凹陷112的结构。在本实施例中，凸起111高度H为0.3mm，竖直线槽的间距距离P为0.6mm，凸起的顶部的弧形半径为0.3mm。在表面处理部11的纵向截面中，凸起111和凹陷112呈规则交替排列，最优选如本实施例，凸起111和凹陷112的截面呈正弦波形状。
两个金属管件1、2本身为间隙配合，两者套接后通过圆柱形的压头3(或胀具或滚轮)施加向外扩张的压力，使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.1mm。
在本实施例中，由于两个金属管件1、2本身为间隙配合，采用的压头3至少包括两级不同外径的部位，较小一级用于令两个金属管件1、2的的待焊接面发生接触，较大一级用于令凸起111熔融金属迁移并填平凹陷112。当然，也可以开用两个不同外径的压头来处理，同样能够实现相同的目的。
在本实施例中，两个金属管件1、2两者套接，为间隙配合；接通电源前，将压头3前端外径较小的部位压入金属管件1内，对金属管件1施加向外扩张的压力，使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，凸起111高度的变形量小于等于0.1mm；接通电源，使凸起111熔融，继续向下压入压头3，此时压头3外径较大的部位被压入金属管件1内，其继续施加向外扩张的压力，使位于同一横截面位置的凸起111熔融金属一次性被挤压迁移到凹陷112的位置，且令迁移的凸起111熔融金属体积大于等于凹陷112需要填平的空间量，从而使两个金属管件1、2的待焊接面被密封焊接起来。由于本实施例中，凸起111和凹陷112的截面呈正弦波形状，因此熔融并施压迁移2/H高度的凸起111至凹陷112则刚好可以填平，通过计算可预先确定采用的压头的外径。
另外，由于在通电前，压头3与金属管件1已经有大面积的接触，因此将电源的正负极分别与两个金属管件1、2电连接，或者将电源的正负极之一与压头电连接，另一与金属管件2电连接均可。
实施例4
如图10-图11所示，在本实施例中，在本实施例中，金属管件2为铁或不锈钢管，金属管件1为铜管并在其外表面设置有表面处理部11。该表面处理部11为若干斜直线槽从而具有多个凸起111和凹陷112的结构。在本实施例中，凸起111高度H为1mm，竖直线槽的间距距离P为1mm，凸起的顶部的弧形半径为0.5mm。在表面处理部11的横截面中，凸起111和凹陷112呈规则交替排列。
两个金属管件1、2本身为过盈配合，两者套接后待焊接面即过盈发生接触，在通电熔融前凸起111的高度的变形量为小于等于0.2mm。
将电源的正负极分别与两个金属管件1、2电连接，或者将电源的正负极之一与滚轮4电连接，另一与套接于外的金属管件2电连接均可。
接通电源，使凸起111熔融，通过滚轮4按圆周方向依次逐步对金属管件1施加向外扩张的压力，使受压位置的凸起111熔融的金属被挤压迁移到凹陷112的位置，且令迁移的凸起111熔融金属体积大于等于凹陷112需要填平的空间量，从而使两个金属管件1、2的待焊接面被密封焊接起来。
实施例5
如图12所示，采用本方法制备压缩机弯管，包括金属管件2为铁或不锈钢管，金属管件1为铜管。金属管件1内表面设置有表面处理部11，该表面处理部11为螺旋线槽从而具有多个凸起和凹陷的结构。在本实施例中，凸起高度H为0.5mm，螺纹线槽的螺距不超过3mm，凸起的顶部的弧形半径为0.5mm。
金属管件1无设置翻边，而是对金属管件2的一端进行缩口形成限位台阶21，起到限位的作用。
两个金属管件1、2本身为间隙配合，两者套接后通过圆管形的压装套筒5施加向内压缩的压力，使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.15mm。
在本实施例中，由于两个金属管件1、2本身为间隙配合，采用的压装套筒5至少包括两级不同内径的部位，较大一级用于令两个金属管件1、2的的待焊接面发生接触，较小一级用于令凸起的熔融金属迁移并填平凹陷。当然，也可以开用两个不同外径的压装套筒来处理，同样能够实现相同的目的。
在本实施例中，金属管件1套接于金属管件2外并被限位台阶21限定位置，为间隙配合；接通电源前，将压装套筒5前端内径较大的部位从外围压入金属管件1，对金属管件1施加向内压缩的压力，使两者的待焊接面过盈配合而发生接触；接通电源，使凸起熔融，继续压入压装套筒5，此时压装套筒5内径较小的部位压入金属管件1外围，其继续施加向内压缩的压力，使位于同一横截面位置的凸起熔融金属一次性被挤压迁移到凹陷的位置，且令迁移的凸起熔融金属体积大于等于凹陷需要填平的空间量，从而使两个金属管件1、2的待焊接面被密封焊接起来。最后，将金属管件2弯折成所需要的角度，即得成品。
另外，由于在通电前，压装套筒5与金属管件1已经有大面积的接触，因此将电源的正负极分别与两个金属管件1、2电连接，或者将电源的正负极之一与压装套筒5电连接，另一与套接于内的金属管件2电连接均可。
实施例6
如图13所示，采用本方法制备压缩机弯管，包括金属管件2为铁或不锈钢管，金属管件1为铜管。金属管件1内表面设置有表面处理部11。
金属管件1无设置翻边，金属管件2为无缩口直管。为起到限位作用，生产时需要一个限位套6套接于金属管件2外围，从而限定金属管件的套接位置。
其余同实施例5。
Claims (10)
1.一种电阻焊焊接方法，包括待焊接的至少两个金属管件，其特征在于：两个金属管件的待焊接面的至少一面设置有表面处理部，该表面处理部为网纹滚花面或是若干线槽，具有多个凸起和凹陷的结构，凸起高度为0.01-1.5mm；焊接时，将两个金属管件的待焊接面接触，令两个金属管件通电，使凸起熔融，然后施加压力使凸起熔融的金属被挤压迁移到凹陷的位置，直至迁移的凸起熔融金属体积大于等于凹陷需要填平的空间量，两个金属管件的待焊接面被密封焊接起来。
2.根据权利要求1所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：位于同一横截面位置的凸起的熔融金属通过施加压力一次或多次被挤压迁移到凹陷的位置；或者，各凸起的熔融金属是按圆周方向被依次逐步施加压力而挤压迁移到凹陷的位置。
3.根据权利要求2所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：位于同一横截面位置的凸起的熔融金属通过圆柱或圆管形的压头、胀具或压装套筒施加压力一次或多次被挤压迁移到凹陷的位置；或者，各凸起的熔融金属通过滚轮按圆周方向依次逐步被施加压力而挤压迁移到凹陷的位置。
4.根据权利要求1所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：两个金属管件本身为过盈配合，两者套接后待焊接面发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.5mm；或者，两个金属管件本身为间隙配合，两者套接后通过压头、胀具、压装套筒或滚轮施加压力，使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，通电熔融前凸起的高度的变形量小于等于0.5mm。
5.根据权利要求4所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：两个金属管件本身为过盈配合，两者套接后待焊接面发生接触，通电时电源的正负极分别与两个金属管件电连接，或者通电时电源的正负极之一与套接于外面的金属管件电连接，另一与滚轮电连接；或者，两个金属管件本身为间隙配合，两者套接后通过压头、胀具、压装套筒或滚轮施加压力使两者的待焊接面过盈配合而发生接触，压头、胀具、压装套筒或滚轮保持与金属管件接触，通电时电源的正负极分别与两个金属管件电连接，或者通电时电源的正负极之一与金属管件电连接，另一与压头、胀具、或压装套筒或滚轮电连接。
6.根据权利要求1所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：所述的表面处理部的截面中，凸起和凹陷呈规则交替排列，所述凹陷的宽度为0.01-3mm。
7.根据权利要求1所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：所述网纹滚花面的网格为多边形，所述线槽为横直线槽、竖直线槽、斜直线槽或螺纹线槽，其中所述的网纹滚花面的网格内任一点的位置与最近的凹陷部位距离不超过3mm，所述横直线槽、竖直线槽、斜直线槽的间距距离不超过3mm，所述螺纹线槽的螺距不超过3mm。
8.根据权利要求6所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：所述凸起和凹陷的截面呈正弦波形状，凸起的顶部的弧形半径为0.01-1mm。
9.根据权利要求1所述的电阻焊焊接方法，其特征在于：所述的两个金属管件分别为铁或不锈钢管和铜管；或者为铁或不锈钢管和铝管；或者均为铜管；或者为铜管和铝管；或者为铁或不锈钢管和铁或不锈钢管。
10.权利要求1-9任一权利要求所述的电阻焊焊接方法应用于制备压缩机排气管、吸气内管或吸气外管，储液器出气管或进气管，空调器的连接配管、换向阀管或膨胀阀管。
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