CN108500441A

CN108500441A - 一种高速电磁脉冲点焊装置

Info

Publication number: CN108500441A
Application number: CN201810531369.3A
Authority: CN
Inventors: 邓方雄
Original assignee: Hubei University of Science and Technology
Current assignee: Hubei University of Science and Technology
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2018-09-07

Abstract

本发明提供了一种基于高导电率材料与钢板的高速电磁脉冲点焊的装置，包括线圈镶嵌于所述环氧加固板内形成一个圆柱体且由接线端子用正负铜板引出；平板集磁器和不锈钢加固板紧固一体置于所述圆柱体之下，其形状为圆柱状；平板集磁器呈上大下小的圆台形状，圆台中间开有锥形孔，平板集磁器的端面分为大端面、小端面和缝隙面；不锈钢板置于平板集磁器的外端且和所述缝隙面相适配；平板集磁器下面依次分别设有高导电率材料，铁板和基座。本发明解决了传统熔化焊接过程中由于两种板件材料的熔点不同很难焊接的现象。

Description

一种高速电磁脉冲点焊装置

技术领域

本发明属于焊接领域，更具体地所述的适于铝合金板等高导电率的板件与钢板等熔点相差较大的金属板件之间的焊接方法。。

背景技术

铝合金和钢的焊接一直是焊接领域的一项技术难题，由于铝和钢的晶体结构、物理性质、化学性质相差较大，且两者之间的固溶度较低，焊接时容易在界面产生脆性的金属间化合物，导致接头性能很差。同时传统的弧焊方法不适合熔点相差较大的材料的焊接。目前通用的方法有压焊、钎焊、熔焊以及这三种方式的复合焊，上述方法中仅少数焊接方法部分能够解决铝合金和钢板的焊接。因而发明一种简单高速可控的焊接方法对提高铝合金和钢的焊接效率和焊接质量具有重要的意义。

中国专利授权公告号204183122U，发明名称为电磁脉冲焊接装置用集磁器，公开了一一种电磁脉冲焊接装置用集磁器，包括集磁器本体，所述集磁器本体呈柱状，其两端向内凹陷形成凹陷部，在集磁器本体上沿其轴心线设有一将集磁器本体两端的凹陷部相连通的通孔。使用时，将集磁器置于线圈内部，并使集磁器的轴心线与线圈的轴心线重合；当线圈通电以后产生磁场，在集磁器的作用下，磁场能量被聚集到集磁器内部，并在集磁器本体的通孔内形成高密度电磁束，从而对管件进行快速焊接。但其不能实现平板焊接。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适合于异种材料的高速点焊装置，其目的之一是采用这种焊接方法实现平板异种材料的点焊焊接装置，其中两种材料熔点相差较大，并且至少其中一种材料的导电率很高。

一种基于高导电率材料与钢板的高速电磁脉冲点焊的装置，包括接线端子，环氧加固板、线圈、平板集磁器、不锈钢加固板、高导电率材料、铁板和基座；

其中，线圈镶嵌于所述环氧加固板内形成一个圆柱体且由接线端子用正负铜板引出；

平板集磁器和不锈钢加固板紧固一体置于所述圆柱体之下，其形状为圆柱状；

平板集磁器呈上大下小的圆台形状，圆台中间开有锥形孔，平板集磁器的端面分为大端面、小端面和缝隙面；不锈钢板置于所述平板集磁器的外端且和所述缝隙面相适配；

平板集磁器下面依次分别设有高导电率材料，铁板和基座。

进一步地，上述线圈设有柴龙加固层。

进一步地，上述高导电率材料和铁板之间设有间隙。

进一步地，上述平板集磁器采用硬度铬锆铜加工。

进一步地，上述高导电率材料为铝合金板、铜及高导电金属合金。

进一步地，上述正负铜板依连接电容器组、高压直流电源、气体开关、线路电阻和线路电感，其中电容器组和高压直流电源并联。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明中设计的高速电磁脉冲点焊装置可以实现异种金属板件的焊接，特别适合与铝合金和钢板的平板焊接。焊接装置采用了平板集磁器，平板集磁器的特殊结构使电流进行了放大，并对磁场进行了集中，可以用较小的能量进行焊接；

采用平板集磁器也可以实现局部的焊接。

2、由于通过线圈组的脉冲电流由储能电容放电提供，改变放电电容的容量和放电电压的大小，可以容易的实现焊接能量的调节；由于焊接过程作用比其管状时间短，因而该方案比较适用于高速焊接。

附图说明

图1 是适于电磁脉冲点焊的示意图。

图2 是适于电磁脉冲点焊的平板集磁器示意图。

图3 是适于电磁脉冲点焊的线圈平板集磁器组装示意图。

图4 是适于电磁脉冲点焊的线圈加固示意图。

图5 是适于电磁脉冲点焊的结构原理图。

图6 是适于电磁脉冲点焊的电气原理图。

其中1-接线端子；2-固定螺栓；3-固定螺母；4-环氧加固板；5-线圈；6-柴龙加固层；7-平板集磁器；8-不锈钢加固板；9-铝合金板；10-铁板；11-基座

51-高压直流电源；52-电容器组；53-气体开关；54-线路电阻；55-线路电感；

71-大端面；72-缝隙面；73-小端面；

图中箭头表示电磁线方向；平板集磁器内箭头表示电流方向。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的基本思路在于，采用电磁线圈在平板集磁器大端面产生感应电流，由于平板集磁器的缝隙，大端面的感应电流经过缝隙面后沿集磁内孔壁和小端面流动。由于平板集磁器内孔的电流密度变大，形成强度很大的磁场，并在平板集磁器附近的金属板件中产生涡流，金属板件的涡流在磁场作用下形成洛伦兹力，推动金属板运动并与另一板相撞击，完成局部焊接。

本发明总体结构如图1所示，包括接线端子1，固定螺栓2，固定螺母3，环氧加固板4，线圈5、柴龙加固层6、平板集磁器7、不锈钢加固板8，铝合金板9，铁板10，基座11。

平板集磁器采用硬度较高，导电率较好的铬锆铜加工，平板集磁器设计成带缝隙的圆台形状，圆台中间开有锥形孔，平板集磁器分大端面和小端面。平板集磁器如图2所示。

线圈采用柴龙进行加固，并镶嵌在环氧板中，如图3所示。

工作过程中，环氧加固板4，线圈5、柴龙加固层6、平板集磁器7、不锈钢加固板8，用固定螺栓2，固定螺母3连接到一起形成一个整体，接线端子1用铜板引出。

焊接装置组合为一体后的外形如图4所示。

焊接过程中需要固定到基座上用于抵抗反作用力。铝合金板9为导电率好的金属板，还可以是铜等其他材料，金属板10为钢板等材料。金属板10放置到基座11上，金属板9和10之间应留一定的间隙，焊接原理如图5所示。

焊接过程中，采用电容器组通过气体放电开关和导线与电磁线圈的铜鼻子连接到一起。如图6所示，当气体开关接通的时候，电流流过电磁线圈，电磁线圈在平板集磁器大端面产生感应电流，由于平板集磁器的缝隙，大端面的感应电流经过缝隙面后沿集磁内孔壁和小端面流动。由于平板集磁器内孔的电流密度变大，形成强度很大的磁场，并在平板集磁器附近的金属板件中产生涡流，金属板件的涡流在磁场作用下形成洛伦兹力，推动金属板运动并与另一板相撞击，完成局部焊接。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于高导电率材料与钢板的高速电磁脉冲点焊的装置，其特征在于，包括接线端子，环氧加固板、线圈、平板集磁器、不锈钢加固板、高导电率材料、铁板和基座；

其中，所述线圈镶嵌于所述环氧加固板内形成一个圆柱体且由接线端子用正负铜板引出；

所述平板集磁器和不锈钢加固板紧固一体置于所述圆柱体之下，其形状为圆柱状；

所述平板集磁器呈上大下小的圆台形状，圆台中间开有锥形孔，所述平板集磁器的端面分为大端面、小端面和缝隙面；所述不锈钢板置于所述平板集磁器的外端且和所述缝隙面相适配；

所述平板集磁器下面依次分别设有高导电率材料，铁板和基座。

2.如权利要求1所述的高速电磁脉冲点焊的装置，其特征在于，所述线圈设有柴龙加固层。

3.如权利要求1或2所述的高速电磁脉冲点焊的装置，其特征在于，所述高导电率材料和铁板之间设有间隙。

4.如权利要求1或2所述的高速电磁脉冲点焊的装置，其特征在于，所述平板集磁器采用硬度铬锆铜加工。

5.如权利要求1或2所述的高速电磁脉冲点焊的装置，其特征在于，所述高导电率材料为铝合金板、铜及高导电金属合金。

6.如权利要求1或2所述的高速电磁脉冲点焊的装置，其特征在于，所述正负铜板依连接电容器组、高压直流电源、气体开关、线路电阻和线路电感，其中电容器组和高压直流电源并联。