CN109940299A - 一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置及复合焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置及复合焊接方法，复合焊接装置包括：装置机座、复合焊接组件和焊件夹持装置，复合焊接组件包括控制箱、柱形安装座、连接器和焊头；所述焊件夹持装置安装在装置机座的工作台上，焊座顶面嵌入固定有电阻加热板，焊头上固定有热电偶，柱形安装座的上端安装在控制箱的内部，柱形安装座的下端安装连接器，连接器的下端连接焊头，焊头内置电磁线圈；该复合焊接方法对焊接部位施加电磁线圈产生的瞬时高压电磁力，使焊接部位焊合成型；采用了电阻加热技术，通过加热刺激界面原子的活动能力，形成空穴，降低材料的熔点和结晶温度，加速界面材料的软化过程，拓展了焊接材料的范围和焊接件的尺寸。

Description

一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置及复合焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置及复合焊接方法。

背景技术

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。其中电磁脉冲焊接技术是利用高压电磁力在瞬间产生的撞击，使两焊件焊合的一种新型焊接法，焊接过程在瞬时完成、无污染，可进行异种金属及金属与非金属的焊接，焊接强度较高；但是，电磁脉冲焊接技术要求清理焊接工件的表面，避免工件表面的吸附层或氧化层对焊接质量的影响，焊接对工件的厚度也有一定的要求，比较适宜焊接Al与Al材，Cu与Cu板，但Mg与Cu、Mg与Fe的焊接较为困难。

电磁脉冲焊使用的是洛伦兹力，通过冲击和压力来实现的焊件的焊接，焊接件尺寸相对较薄，焊接材料的种类也受到限制，不能满足汽车、航空航天的结构件的需求。

因此，为拓展焊接材料的范围和焊接件的尺寸，因此通过刺激界面原子的活动能力，形成空穴，降低材料的熔点和结晶温度，加速界面材料的软化过程。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置及复合焊接方法，该复合焊接装置采用电磁脉冲焊接，焊头内置电磁线圈，复合焊接过程无需转换焊头，实现快速焊接，工作台上安装能够升降的焊件夹持装置，确保了复合焊接过程中对焊接板件的夹持，防止焊接过程中焊接板件偏移，同时采用了电阻加热技术，通过加热刺激界面原子的活动能力，形成空穴，降低材料的熔点和结晶温度，加速界面材料的软化过程，拓展了焊接材料的范围和焊接件的尺寸。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，包括：装置机座、复合焊接组件和焊件夹持装置，复合焊接组件包括控制箱、柱形安装座、连接器和焊头；所述装置机座包括工作台和固定安装在工作台上的引导轴，焊件夹持装置安装在工作台上，所述工作台上设置有焊座，焊座位于焊头的正下方，所述焊座顶面嵌入固定有电阻加热板，电阻加热板与焊座之间通过云母板耐热层分隔；焊头上固定有热电偶，热电偶的测量端位于焊头的底面；电阻加热板和热电偶连接于控温箱；复合焊接组件利用引导轴安装在工作台的上方，复合焊接组件能够沿引导轴升降并利用锁紧旋钮固定位置；所述复合焊接组件的控制箱的前表面设置有智能控制面板，柱形安装座的上端安装在控制箱的内部，柱形安装座的下端安装连接器，连接器的下端连接焊头，焊头内置电磁线圈，电磁线圈与控制箱内安装的脉冲聚能电容器电性连接；脉冲聚能电容器外接充电电源，脉冲聚能电容器与电磁线圈之间设置有高压间隙放电开关,通过智能控制面板控制高压间隙放电开关的开合。

进一步的，所述焊件夹持装置包括升降夹持器和控制升降夹持器升降的电动升降器。

进一步的，所述升降夹持器包括平台基座、上平台板和活动压板，平台基座、活动压板、上平台板的前后两端分别通过圆柱连接，平台基座、上平台板与圆柱固定连接，活动压板能沿圆柱上下移动，上平台板与活动压板之间安装有螺柱，当平台基座与活动压板之间夹持有焊接板件时，螺柱顶压住活动压板的上端，以此对焊接板件进行夹持固定。

进一步的，所述平台基座与电动升降器的多级电动推杆固定连接，多级电动推杆安装在电动升降器的底座上，电动升降器的底座与工作台通过螺钉紧固连接。

进一步的，所述电动升降器外接有线或无线控制器，有线或无线控制器控制电动升降器的多级电动推杆伸缩，多级电动推杆的伸缩能带动平台基座的升降，有线或无线控制器能控制电动升降器实现升降夹持器的点动升降或预设定值升降。

进一步的，所述焊件夹持装置有两个，对称安装在工作台上，分别夹持两块焊接板件；电磁脉冲焊接过程中需要两块焊接板件的焊接界面有间隔距离，两个焊件夹持装置能够分别利用有线或无线控制器控制升降，能够通过有线或无线控制器预设上焊接板件的上升距离。

本发明还公开了一种电磁脉冲复合焊接方法，使用前述电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置进行焊接，安装并调试好复合焊接装置，利用升降夹持器与电动升降器将两块待焊接板件分别夹持安装，两块焊接板件的焊接界面相接触，电动升降器外接的有线或无线控制器预设上焊接板件的上升距离0.5~1.5mm，调节焊头使其与上焊接板件接触，启动控温箱，通过电阻加热板将焊件加热至设定的温度，脉冲聚能电容器接通充电电源；通过有线或无线控制器控制电动升降器使升降夹持器所夹持的上焊接板件按预设定值上升，打开高压间隙放电开关使脉冲聚能电容器向焊头内的电磁线圈快速放电，焊头内电磁线圈产生的瞬时高压电磁力使两块焊接板件的焊接部位焊合成型。

进一步的，通过所述电动升降器外接的有线或无线控制器预设上焊接板件的上升距离为1mm。

本发明的有益效果在于：本发明的电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置及复合焊接方法，该复合焊接装置采用电磁脉冲焊接，焊头内置电磁线圈，复合焊接过程无需转换焊头，实现快速焊接，工作台上安装能够升降的焊件夹持装置，确保了复合焊接过程中对焊接板件的夹持，防止焊接过程中焊接板件偏移，同时采用了电阻加热技术，通过加热刺激界面原子的活动能力，形成空穴，降低材料的熔点和结晶温度，加速界面材料的软化过程，拓展了焊接材料的范围和焊接件的尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的左视图；

图4为本发明的焊头的主视结构示意图；

图5为本发明的焊头的左视结构示意图；

图6为本发明的焊件夹持装置的主视结构示意图；

图7为本发明的焊件夹持装置的左视结构示意图；

图8为本发明的电路原理图。

附图中：1-装置机座，11-工作台，12-引导轴，13-锁紧旋钮，14-焊座，15-控温箱，16-热电偶，17-电阻加热板，18-云母板耐热层，2-复合焊接组件，21-控制箱，23-连接器，24-焊头，25-智能控制面板，26-电磁线圈，27-脉冲聚能电容器，29-充电电源，3-焊件夹持装置，4-升降夹持器，41-平台基座，42-上平台板，43-活动压板，44-圆柱，45-螺柱，5-电动升降器，51-多级电动推杆，52-底座，53-螺钉，6-焊接板件，61-上焊接板件，72-高压间隙放电开关。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-8所示，一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，包括：装置机座1、复合焊接组件2和焊件夹持装置3，复合焊接组件2包括控制箱21、柱形安装座22、连接器23和焊头24；所述装置机座1包括工作台11和固定安装在工作台11上的引导轴12，工作台11上设置有焊座14，焊座14位于焊头24的正下方，所述焊座14顶面嵌入固定有电阻加热板17，电阻加热板17与焊座14之间通过云母板耐热层18分隔；焊头24上固定有热电偶16，热电偶16的测量端位于焊头24的底面；电阻加热板17和热电偶16连接于控温箱15；热电偶16连接于控温箱15的输入端，控温箱15的控制端连接电阻加热板17的受控端，控温箱15通过热电偶16检测加热的温度，与设定的加热温度比较后，通过控温箱15调整电阻加热板17的电流来控制焊件的加热温度，使其在设定的温度范围内，工作台11上对称安装有两个焊件夹持装置3，两个焊件夹持装置3位于焊座14的左右两侧，分别夹持两块焊接板件6；焊件夹持装置3包括升降夹持器4和控制升降夹持器4升降的电动升降器5；升降夹持器4包括平台基座41、上平台板42和活动压板43，平台基座41、活动压板43、上平台板42的前后两端分别通过圆柱44连接，平台基座41、上平台板42与圆柱44固定连接，活动压板43能沿圆柱44上下移动，上平台板42与活动压板43之间安装有螺柱45；平台基座41与电动升降器5的多级电动推杆51固定连接，多级电动推杆51安装在电动升降器5的底座52上，电动升降器5的底座52与工作台11通过螺钉53紧固连接；电动升降器5外接有线或无线控制器，有线或无线控制器控制电动升降器5的多级电动推杆51伸缩，多级电动推杆51的伸缩能带动平台基座41的升降；复合焊接组件2利用引导轴12安装在工作台11的上方，复合焊接组件2能够沿引导轴12升降并利用锁紧旋钮13固定位置；所述复合焊接组件2的控制箱21的前表面设置有智能控制面板25，智能控制面板25外接PLC控制器，通过在智能控制面板25上操作，能实现装置各开关的转换，实现电路的断开或连通、装置组成部件的升降等；柱形安装座22的上端安装在控制箱21的内部，柱形安装座22的下端安装连接器23，连接器23的下端连接焊头24，焊头24内置电磁线圈26，电磁线圈26与控制箱21内安装的脉冲聚能电容器27电性连接；脉冲聚能电容器27外接充电电源29，脉冲聚能电容器27与电磁线圈26之间设置有高压间隙放电开关72,通过智能控制面板25能控制高压间隙放电开关72的开合。

一种电磁脉冲复合焊接方法，使用前述电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置进行焊接，安装并调试好复合焊接装置，利用升降夹持器4与电动升降器5将两块待焊接板件6分别夹持安装，使两块焊接板件6的焊接界面相接触，确保复合焊接过程中两块焊接板件6的稳定，预设上焊接板件的上升距离为1mm，调节焊头24使其与上焊接板件61接触，启动控温箱15，通过电阻加热板17将焊件加热至设定的温度，脉冲聚能电容器27接通充电电源29；通过有线或无线控制器控制电动升降器5使上焊接板件61上升1mm，以达到两块焊接板件6电磁脉冲焊接时的间隔距离要求，打开高压间隙放电开关72使脉冲聚能电容器27向焊头24内的电磁线圈26快速放电，焊头24内电磁线圈26产生的瞬时高压电磁力使上焊接板件61的焊接部位瞬间撞击下焊接板件的焊接部位，两块焊接板件6的焊接部位焊合成型。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，其特征在于，包括：装置机座（1）、复合焊接组件（2）和焊件夹持装置（3），复合焊接组件（2）包括控制箱（21）、柱形安装座（22）、连接器（23）和焊头（24）；所述装置机座（1）包括工作台（11）和固定安装在工作台（11）上的引导轴（12），焊件夹持装置（3）安装在工作台（11）上，所述工作台（11）上设置有焊座（14），焊座（14）位于焊头（24）的正下方，所述焊座（14）顶面嵌入固定有电阻加热板（17），电阻加热板（17）与焊座（14）之间通过云母板耐热层（18）分隔；焊头（24）上固定有热电偶（16），热电偶（16）的测量端位于焊头（24）的底面；电阻加热板（17）和热电偶（16）连接于控温箱（15）；复合焊接组件（2）利用引导轴（12）安装在工作台（11）的上方，复合焊接组件（2）能够沿引导轴（12）升降并利用锁紧旋钮（13）固定位置；所述复合焊接组件（2）的控制箱（21）的前表面设置有智能控制面板（25），柱形安装座（22）的上端安装在控制箱（21）的内部，柱形安装座（22）的下端安装连接器（23），连接器（23）的下端连接焊头（24），焊头（24）内置电磁线圈（26），电磁线圈（26）与控制箱（21）内的脉冲聚能电容器（27）电性连接；脉冲聚能电容器（27）外接充电电源（29），脉冲聚能电容器（27）与电磁线圈（26）之间设置有高压间隙放电开关（72）,通过智能控制面板（25）控制高压间隙放电开关（72）的开合。

2.根据权利要求1所述的一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，其特征在于：所述焊件夹持装置（3）包括升降夹持器（4）和控制升降夹持器（4）升降的电动升降器（5）。

3.根据权利要求2所述的一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，其特征在于：所述升降夹持器（4）包括平台基座（41）、上平台板（42）和活动压板（43），平台基座（41）、活动压板（43）、上平台板（42）的前后两端分别通过圆柱（44）连接，平台基座（41）、上平台板（42）与圆柱（44）固定连接，活动压板（43）能沿圆柱（44）上下移动，上平台板（42）与活动压板（43）之间安装有螺柱（45）。

4.根据权利要求3所述的一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，其特征在于：所述平台基座（41）与电动升降器（5）的多级电动推杆（51）固定连接，多级电动推杆（51）安装在电动升降器（5）的底座（52）上，电动升降器（5）的底座（52）与工作台（11）通过螺钉（53）紧固连接。

5.根据权利要求4所述的一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，其特征在于：所述电动升降器（5）外接有线或无线控制器，有线或无线控制器控制电动升降器（5）的多级电动推杆（51）伸缩，多级电动推杆（51）的伸缩能带动平台基座（41）的升降。

6.根据权利要求5所述的一种电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置，其特征在于：所述焊件夹持装置（3）有两个，对称安装在工作台（11）上，分别夹持两块焊接板件（6）。

7.一种电磁脉冲复合焊接方法，其特征在于：使用权利要求6所述的电阻热辅助的电磁脉冲复合焊接装置进行焊接，利用升降夹持器（4）与电动升降器（5）将两块待焊接板件（6）分别夹持安装，两块焊接板件（6）的焊接界面相接触，电动升降器（5）外接的有线或无线控制器预设上焊接板件（61）的上升距离0.5~1.5mm，调节焊头（24）使其与上焊接板件（61）接触，启动控温箱（15），通过电阻加热板（17）将焊件加热至设定的温度，脉冲聚能电容器（27）接通充电电源（29）；有线或无线控制器控制上焊接板件（61）按预设定值上升，打开高压间隙放电开关（72）使脉冲聚能电容器（27）向焊头（24）内的电磁线圈（26）快速放电，焊头（24）内电磁线圈（26）产生的瞬时高压电磁力使两块焊接板件（6）的焊接部位焊合成型。

8.根据权利要求7所述的一种电磁脉冲复合焊接方法，其特征在于：通过所述电动升降器（5）外接的有线或无线控制器预设上焊接板件（61）的上升距离为1mm。