CN109048020A - 一种适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺 - Google Patents

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张培磊
于治水
闫华
李国进
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts

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Abstract

本发明公开了一种适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，将铝合金和镀锌钢板材进行包括以下处理的步骤：(1)表面预处理，和(2)选择电极带、装配铝合金和镀锌钢板材，和(3)接头带极点焊，和/或(4)工件后处理；上述工艺适用于铝钢异种金属点焊，且接头质量好。

Description

一种适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种带极点焊的焊接工艺，具体涉及一种适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺。
背景技术
随着汽车行业的不断发展，车身轻量化成为发展的趋势，因此铝/钢异种金属连接的构件越来越多，主要是由于铝/钢异种金属焊接工件既能保证足够的结构强度，又能减轻整体构件的质量。在铝钢点焊过程中，由于铝合金表面存在氧化膜，会造成电极的污染，需要经常修磨电极头，工作效率较低。
可以对点焊焊接过程进行控制，调节点焊电流、电极压力随着焊接时间的变化；并且可以实时监控焊接过程，实时的监控焊接电流、电极压力。采用新型电极带的方式，将电极带安装在电极上，从而可以保证每个焊点都是完美的、一致的。在铝钢点焊过程中，由于两种材料物理与化学性能差异较大，在焊接过程中很容易产生飞溅，所得到的点焊接头易产生裂纹及过渡烧损，影响接头质量，因此焊接参数的调节显得尤为重要。
发明内容
为了克服上述现有技术在焊接过程中出现的缺陷，本发明的目的在于提供一种铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，有效地确保一定厚度范围内铝钢异种金属的点焊接头成形与质量，大大提高生产效率。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
本发明的一方面，适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，将铝板和镀锌钢板进行包括以下处理的步骤：
(1)表面预处理，和
(2)选择电极带、装配铝钢异种金属，和
(3)接头带极点焊，和/或
(4)工件后处理；
具体焊接方法包括：
先用酒精将所述铝板和镀锌钢板表面擦拭至光洁；
再选择不同电极带，将所述铝板置于电阻热小的电极带一侧，将所述镀锌板置于电阻热大的电极带一侧，实现热补偿；
设置电焊工艺曲线，按照设定的峰值电流、电流持续时间和施加压力的参数进行点焊焊接；
观察并评估所述铝钢异种金属焊接接头强度的可靠性。
步骤(3)中，所述点焊焊接前，先用脉冲电流将所述铝板和所述镀锌钢板表面氧化膜击碎，脉冲电流为5～8kA，持续时间为50～80ms，同时施加压力为4.5～5kN以消除板材间隙。
步骤(3)中，所述点焊焊接的工艺参数包括：峰值电流为11.5～16.5kA，持续时间为150～300ms，施加压力为3.5～5kN。
步骤(3)中，在所述点焊焊接的峰值电流持续过程中进行铝钢界面层反应。
所述铝板和所述镀锌钢板的厚度均不大于2mm。
在一些优选的实施方案中，所述铝钢异种金属由厚度为2.0mm的铝合金板和厚度为1.4mm的镀锌钢板组成。在一些优选的实施方案中，所述铝钢异种金属由厚度为1.0mm的铝合金板和厚度为1.4mm的镀锌钢板组成。在一些优选的实施方案中，所述铝钢异种金属由厚度为1.0mm的铝合金板和厚度为1.0mm的镀锌钢板组成。
在一些优选的实施方案中，步骤(3)中，所述峰值电流为11.5～14.5kA，所述峰值电流的持续时间为150～200ms。在一些优选的实施方案中，步骤(3)中，所述峰值电流为12.5～14.5kA，所述峰值电流的持续时间为150～200ms。在一些优选的实施方案中，步骤(3)中，所述峰值电流为14.5～16.5kA，所述峰值电流的持续时间为150～300ms。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
1.本发明采用Deltaspot带极点焊，避免铝合金氧化膜对电极的污染，降低成本，提高工作效率。
2.本发明适用于0.1～2mm铝合金薄板与镀锌钢薄板点焊，可得到成形美观的焊点并保证了连接强度。
3.本发明所得焊点没有产生裂纹，气孔等缺陷，在焊接过程中实现无飞溅，提升了点焊接头的质量。
4.在现有技术中，由于异种金属电阻值不同会造成两侧点焊时产生电阻热差值过大，本发明通过两侧电极带的热补偿减小异种金属点焊时热量差异，提升接头性能。
附图说明
图1为带极点焊电流工艺曲线图；
图2为2mm厚铝合金和1.4mm厚镀锌钢点焊焊点宏观图；
图3为1mm厚铝合金和1.4mm厚镀锌钢点焊接头截面图；
图4为1mm厚铝合金和1mm厚镀锌钢点焊焊点宏观图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
实施例1
适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、试样预处理
选择板材为厚度2mm的6061铝合金以及1.4mm厚的镀锌钢；用酒精将铝板与镀锌钢板表面擦拭，去除油污，保证板材表面清洁。
第二步、电极带的选择与板材的装配
选择适用于铝板及钢板的电极带(表面镀层不同)，将铝板置于电阻热较小的一侧，将镀锌板置于电阻热较大的一侧，实现一定的热补偿以利于点焊接头的连接质量。
第三步、铝钢接头的带极点焊
参见附图1所示设置工艺曲线，先用一个持续时间为50ms的脉冲电流将铝合金表面氧化膜击碎，脉冲电流为8kA，同时辅以5kN的压力消除板材间隙，然后使用持续时间为150-300ms的峰值电流(14.5-16.5kN)进行点焊，最后持续一段小电流以消除飞溅等焊接缺陷。在峰值电流作用过程中，电极之间的压力值保持在3.5-5kN之间。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的点焊焊点进行清理，并对焊点进行检验，观察焊点形貌并测试接头强度。
如附图2所示，通过光学显微镜对焊点进行观察，测量焊点熔核直径大小；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的最大拉剪力。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，点焊接头强度也较好，接头的最大拉剪力可达4000N以上。
实施例2
适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、试样预处理
选择板材为厚度1mm的6061铝合金以及1.4mm厚的镀锌钢；用酒精将铝板与镀锌钢板表面擦拭，去除油污，保证板材表面清洁。
第二步、电极带的选择与板材的装配
选择适用于铝板及钢板的电极带(表面镀层不同)，将铝板置于电阻热较小的一侧，将镀锌板置于电阻热较大的一侧，实现一定的热补偿以利于点焊接头的连接质量。
第三步、铝钢接头的带极点焊
设置工艺曲线，先用一个持续时间为50ms的脉冲电流将铝合金表面氧化膜击碎，脉冲电流为7kA，同时辅以5kN的压力消除板材间隙，然后使用持续时间为150-200ms的峰值电流(12.5-14.5kN)进行点焊，最后持续一段小电流以消除飞溅等焊接缺陷。在峰值电流作用过程中，电极之间的压力值保持在3.5-5kN之间。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的点焊焊点进行清理，并对焊点进行检验，观察焊点形貌并测试接头强度。
如附图3所示，通过光学显微镜对焊点进行观察，测量焊点熔核直径大小；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的最大拉剪力。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，点焊接头强度也较好，接头的最大拉剪力可达3000N以上。
实施例3
适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、试样预处理
选择板材为厚度1mm的6061铝合金以及1mm厚的镀锌钢；用酒精将铝板与镀锌钢板表面擦拭，去除油污，保证板材表面清洁。
第二步、电极带的选择与板材的装配
选择适用于铝板及钢板的电极带(表面镀层不同)，将铝板置于电阻热较小的一侧，将镀锌板置于电阻热较大的一侧，实现一定的热补偿以利于点焊接头的连接质量。
第三步、铝钢接头的带极点焊
设置工艺曲线，先用一个持续时间为50ms的脉冲电流将铝合金表面氧化膜击碎，脉冲电流为5kA，同时辅以5kN的压力消除板材间隙，然后使用持续时间为150ms的峰值电流(11.5-14.5kN)进行点焊，最后持续一段小电流以消除飞溅等焊接缺陷。在峰值电流作用过程中，电极之间的压力值保持在3.5-4kN之间。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的点焊焊点进行清理，并对焊点进行检验，观察焊点形貌并测试接头强度。
如附图4所示，通过光学显微镜对焊点进行观察，测量焊点熔核直径大小；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的最大拉剪力。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，点焊接头强度也较好，接头的最大拉剪力可达2500N以上。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1.适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，将铝板和镀锌钢板进行包括以下处理的步骤：
(1)表面预处理，和
(2)选择电极带、装配铝钢异种金属，和
(3)接头带极点焊，和/或
(4)工件后处理；
具体焊接方法包括：
先用酒精将所述铝板和镀锌钢板表面擦拭至光洁；
再选择不同电极带，将所述铝板置于电阻热小的电极带一侧，将所述镀锌板置于电阻热大的电极带一侧，实现热补偿；
设置电焊工艺曲线，按照设定的峰值电流、电流持续时间和施加压力的参数进行点焊焊接；
观察并评估所述铝钢异种金属焊接接头强度的可靠性。
2.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述点焊焊接前，先用脉冲电流将所述铝板和所述镀锌钢板表面氧化膜击碎，所述脉冲电流为5～8kA，持续时间为50～80ms，同时施加压力为4.5～5kN以消除板材间隙。
3.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述点焊焊接的工艺参数包括：峰值电流为11.5～16.5kA，持续时间为150～300ms，施加压力为3.5～5kN。
4.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，步骤(3)中，在所述点焊焊接的峰值电流持续过程中进行铝钢界面层反应。
5.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，所述铝板和所述镀锌钢板的厚度均不大于2mm。
6.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述峰值电流为11.5～14.5kA，所述峰值电流的持续时间为150～200ms。
7.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述峰值电流为12.5～14.5kA，所述峰值电流的持续时间为150～200ms。
8.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述峰值电流为14.5～16.5kA，所述峰值电流的持续时间为150～300ms。
9.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，所述铝钢异种金属由厚度为2.0mm的铝合金板和厚度为1.4mm的镀锌钢板组成。
10.根据权利要求1所述的适用于铝钢异种金属的带极点焊焊接工艺，其特征在于，所述铝钢异种金属由厚度为1.0mm的铝合金板和厚度为1.4mm的镀锌钢板组成。
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