CN108788419B - 分体式磁控电阻点焊装置 - Google Patents
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Abstract
一种分体式磁控电阻点焊装置，包括：上电极杆、下电极杆、上电极帽和下电极帽，其中：上电极杆和下电极杆上下相对设置，上电极帽和下电极帽分别设置于上电极杆和下电极杆的自由端，上电极杆和/或下电极杆套设有夹环，夹环设有沿电极杆径向转动的导杆，导杆自由端设有块状磁场源，磁场源与电极帽相邻，本发明能够有效避免复杂焊接工况中易发生的工件干涉，以及电极帽修磨及更换过程困难等问题，有效避提升生产效率，通过外加磁场产生的洛伦兹力对熔核区进行搅拌，使高温金属流体发生有规律的高速流动，改善熔化金属的结晶过程，提高了焊接接头的机械性能，既适用于高强钢板的连接，也适用于铝合金、镁合金等轻金属板的连接。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种焊接领域的技术，具体是一种分体式磁控电阻点焊装置。
背景技术
电阻点焊是汽车车身制造中最主要的点连接工艺，平均每辆白车身约有3000～5000个焊点。然而，轻量化材料的使用给传统电阻点焊工艺带来严峻挑战。高强钢碳当量较高，在焊核快速冷却过程中极易形成脆硬、粗大的板条状马氏体组织，导致接头韧性、疲劳寿命大幅下降，容易发生界面断裂失效。铝合金、镁合金由于其较大的导热系数和比热容，较低的电阻率，在大功率焊接过程中易发生飞溅喷溅等问题，使得焊点质量极不稳定，电极帽磨损严重。通过焊后热处理虽然可以缓解接头组织脆硬性和界面失效，但需要消耗更多的能源，而且会明显降低生产节拍。
发明内容
本发明针对现有技术由于结构设计特点导致其磁场源容易与待焊零部件及修磨器形成干涉，电极帽拆装过程困难，并且永磁体位置较难固定等缺陷，提出一种分体式磁控电阻点焊装置，能够使高温金属流体发生有规律的高速流动，显著改善熔化金属的结晶过程，提高接头质量。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：上电极杆、下电极杆、上电极帽和下电极帽，其中：上电极杆和下电极杆上下相对设置，上电极帽和下电极帽分别设置于上电极杆和下电极杆的自由端，上电极杆和/或下电极杆套设有夹环，夹环设有沿电极杆径向转动的导杆，导杆自由端设有块状磁场源，磁场源与电极帽相邻。
所述的磁场源为弧形块，满足D≤D0且R＞D0/2，其中：D为磁场源宽度，R为磁场源内径，D0为磁场源对应的电极杆直径。
所述的磁场源的壁厚L为2～15mm，高度H为5～15mm。
所述的磁场源为永磁体或励磁线圈。
所述的磁场源外部设有保护套。
所述的夹环内设有舵机，舵机通过齿轮与导杆一端相连以驱动导杆并带动磁场源进行转动。
所述的导杆为可伸缩杆。
所述的夹环开槽处设有导杆，导杆自由端设有块状磁场源。
所述的上电极杆和下电极杆分别套设有夹环，位于上电极杆侧和下电极杆侧的磁场源上下对称设置且上下对称的磁场源极性互斥。
技术效果
与现有技术相比，本发明能够有效避免复杂焊接工况中易发生的工件干涉，有效提升生产效率，通过外加磁场产生的洛伦兹力对熔核区进行搅拌，使高温金属流体发生有规律的高速流动，改善熔化金属的结晶过程，提高了焊接接头的机械性能，既适用于高强钢板的连接，也适用于铝合金、镁合金等轻金属材料的连接。
附图说明
图1为实施例1点焊装置结构示意图；
图2为磁场源结构示意图；
图3为磁场源所形成磁场示意图；
图4为实施例2点焊装置结构示意图；
图5为实施例3点焊装置结构示意图；
图6为实施例4点焊装置结构示意图；
图7为修磨过程示意图；
图中：1上电极杆、2上电极帽、3下电极杆、4下电极帽、5夹环、6舵机、7导杆、8磁场源、9待连工件。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，待连工件9为双相高强钢板DP590。待连工件9厚度匹配：1.2mm+1.6mm。焊接交变电流8.7kA，焊接压力4.2kN，预压时间100ms，焊接时间200ms，保压时间250ms。
如图1所示，本实施例包括：上电极杆1、下电极杆3、上电极帽2、下电极帽4，其中：上电极杆1和下电极杆3相对设置，上电极帽2和下电极帽4分别设置于上电极杆1和下电极杆3的自由端。上电极杆1套设有夹环5，夹环5内设舵机6，舵机6通过齿轮与导杆7相连接，以驱动导杆7沿上电极杆1径向转动。导杆7为可伸缩式结构。导杆7的下端为自由端，导杆7自由端连有磁场源8。待连工件9设置于上电极帽2和下电极帽4之间。
如图2～3所示，所述的磁场源8为弧形块，满足D≤D0且R＞D0，其中：D为磁场源8宽度，R为磁场源8内径，D0为磁场源8对应的电极杆直径。磁场源8的壁厚L为2～15mm，高度H为5～15mm。磁场源8为永磁体或励磁线圈。磁场源8外部设有保护套。所述的夹环5内设有舵机6，舵机6通过齿轮与导杆7相连以驱动导杆7翻转至垂向焊接工位。
所述的上电极杆1向下运动，下电极杆3向上运动，以夹持待连工件9。而后，驱动导杆7向下移动，直至磁场源8距待连工件9表面1mm处，停止驱动。上电极帽2和下电极帽4对待连工件9进行焊接，焊接同时磁场源8对焊接点进行搅拌。焊接完成后各部件复位。
与现有技术相比，本发明能够有效避免复杂焊接工况中几乎所有的工件干涉，适用范围极广，有效提升生产效率。通过外加磁场产生的洛伦兹力对熔核区进行搅拌，使高温金属流体发生有规律的高速流动，改善熔化金属的结晶过程，增大熔核尺寸6％～12％，提高焊接接头的机械性能6％～15％，断裂吸能性提升20％～50％，既适用于高强钢板的连接，也适用于铝合金、镁合金等轻金属板的连接，与现有技术相比，在体积仅为原有装置1/4的前提下，熔核尺寸和性能未见差异。
实施例2
如图4所示，本实施例包括：本实施例包括：上电极杆1、下电极杆3、上电极帽2、下电极帽4，其中：上电极杆1和下电极杆3相对设置，上电极帽2和下电极帽4分别设置于上电极杆1和下电极杆3的自由端。上电极杆1套设有夹环5，夹环5设有舵机6，舵机6驱动导杆7沿着上电极杆1径向转动。导杆7的下端为自由端，导杆7自由端连有磁场源8。待连工件9设置于上电极帽2和下电极帽4之间。
本实施例与实施例1相比的不同之处在于：所述的下电极杆3套设有夹环5，该夹环5设有舵机6以驱动导杆7，该导杆7自由端设有一磁场源8。设置于上电极杆1和下电极杆3侧的磁场源8对称设置。
与实施例1相比，本实施例进一步的技术效果在于：提高了熔核区进行搅拌的均匀度，增强搅拌区水平方向的有效磁场强度，增加电磁搅拌力使得熔核尺寸进一步提升8％～20％，机械性能提升6％～20％，断裂吸能提升30％～100％。实验研究表明，本实施例装置体积仅为现有技术装置的四分之一，避免了绝大多数的干涉工况，而搅拌效果从熔核尺寸到力学性能方面仅略低于现有装置1％～4％，依然具备良好的搅拌效果。
实施例3
如图5所示，本实施例包括：本实施例包括：上电极杆1、下电极杆3、上电极帽2、下电极帽4，其中：上电极杆1和下电极杆3上下相对设置，上电极帽2和下电极帽4分别设置于上电极杆1和下电极杆3的自由端。
本实施例与实施例1相比的不同之处在于：所述的上电极杆1套设有夹环5，夹环5内设有两舵机6，两导杆7能够沿着上电极杆1径向转动。导杆7的下端为自由端，导杆7自由端连有磁场源8。设置于两导杆7自由端的磁场源8关于上电极杆1对称设置。
与实施例1相比，本实施例进一步的技术效果在于：提高了熔核区进行搅拌的均匀度，使得熔池受到双侧同向均匀搅拌力，进一步加速熔池流动速度，改善结晶过程，较实施例1中的单列布置方式增大熔核尺寸5％～10％，机械性能提升6％～10％，断裂吸能提升15％～30％，适用于大多数焊接工位。
实施例4
如图6所示，本实施例包括：本实施例包括：上电极杆1、下电极杆3、上电极帽2、下电极帽4，其中：上电极杆1和下电极杆3相对设置，上电极帽2和下电极帽4分别设置于上电极杆1和下电极杆3的自由端。
本实施例与实施例1相比的不同之处在于：所述的上电极杆1和下电极杆3分别套设有夹环5，每个夹环5设有两个舵机6，导杆7自由端都设有磁场源8。位于上电极杆1侧的两磁场源8关于上电极杆1对称设置，位于下电极杆3侧的两磁场源8关于下电极杆3对称。同时，上下两侧的磁场源8也对称。
如图7所示，在修模及更换电极帽时，舵机6接收脉冲信号，舵机6转动，带动与之相连的导杆7带动磁场源8旋转至水平位置。与现有技术相比，有效避免了磁场源8与修磨器以及电极帽更换工具的干涉。
与实施例1相比，本实施例进一步的技术效果在于：提高了熔核区进行搅拌的均匀度，增加熔池双侧搅拌力的同时，增强了有效磁场强度，最大程度提升了搅拌力度，使得熔核尺寸提升10％～25％，机械性能提升8％～30，断裂吸能提升40％～120％。实验研究表明，本实施例在体积缩小了50％的同时，获得了与原有装置一致的搅拌效果，熔核尺寸、机械性能方面未见差异。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (7)
1.一种分体式磁控电阻点焊装置，其特征在于，包括：上电极杆、下电极杆、上电极帽、下电极帽，其中：上电极杆和下电极杆上下相对设置，上电极帽和下电极帽分别设置于上电极杆和下电极杆的自由端，上电极杆和/或下电极杆套设有夹环，夹环设有沿电极杆周向转动的导杆，导杆自由端设有块状磁场源，磁场源与电极帽相邻；所述的磁场源为弧形块，满足
且，其中：为磁场源宽度，
磁场源内径，
为磁场源对应的电极杆直径；所述的导杆为可伸缩杆。
2.根据权利要求1所述的分体式磁控电阻点焊装置，其特征是，所述的磁场源的壁厚为2~15mm，高度为5~15mm。
3.根据权利要求1或2所述的分体式磁控电阻点焊装置，其特征是，所述的磁场源为永磁体或励磁线圈。
4.根据权利要求3所述的分体式磁控电阻点焊装置，其特征是，所述的磁场源外部设有保护套。
5.根据权利要求1所述的分体式磁控电阻点焊装置，其特征是，所述的夹环内设有舵机，舵机通过齿轮与导杆一端相连以驱动导杆并带动磁场源进行转动。
6.根据权利要求1所述的分体式磁控电阻点焊装置，其特征是，所述的夹环设有两根对称设置的导杆，导杆自由端设有块状磁场源。
7.根据权利要求1所述的分体式磁控电阻点焊装置，其特征是，所述的上电极杆和下电极杆分别套设有夹环，位于上电极杆侧和下电极杆侧的磁场源上下对称设置且上下对称的磁场源极性互斥。
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