CN110303232A - 一种镀层高强钢的电阻点焊装置 - Google Patents

一种镀层高强钢的电阻点焊装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于镀层高强钢焊接技术领域，公开了一种镀层高强钢的电阻点焊装置，包括：第一电极、第二电极、电极压紧支架以及供电电源；所述第一电极和所述第二电极相对设置，通过所述电极压紧支架固定并调节施加到焊接对象上的压力；所述供电电源与所述第一电极和所述第二电极相连；其中，所述第一电极的焊接端面的面积小于所述第二电极的焊接端面的面积，用于控制所述第二电极的焊接端面的焊接电流的密度和施加到第二焊接对象上的压强小于第一电极的焊接端面焊接电流的密度和施加到第一焊接对象上的压强。本发明提供的镀层高强钢的电阻点焊装置能够针对镀层高强钢抑制LME裂纹。

Description

一种镀层高强钢的电阻点焊装置
技术领域
本发明涉及镀层高强钢焊接技术领域，特别涉及一种镀层高强钢的电阻点焊装置。
背景技术
电阻点焊是一种广泛应用的焊接方式，是汽车车身装配时的主要工艺手段，据统计，一辆轿车车身上，约有4000-6000个焊点。为适应节能环保的要求，广泛采用镀层高强钢，在保证耐蚀性能的同时可显著降低车身重量。常用的镀层包括镀锌、镀锌铁合金、镀锌铝镁等。但是，在镀层高强钢进行电阻点焊时，钢板表面易出现液态金属脆现象(Liquidmetal embrittlement，LME)，钢板表面出现的LME裂纹，严重制约了镀层高强钢的应用。
发明内容
本发明提供一种镀层高强钢的电阻点焊装置，解决现有技术中镀层高强钢点焊过程中，易出现LME裂纹的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种镀层高强钢的电阻点焊装置，包括：第一电极、第二电极、电极压紧支架以及供电电源；
所述第一电极和所述第二电极相对设置，通过所述电极压紧支架固定并调节施加到焊接对象上的压力；
所述供电电源与所述第一电极和所述第二电极相连；
其中，所述第一电极的焊接端面的面积小于所述第二电极的焊接端面的面积，用于控制所述第二电极的焊接端面的焊接电流的密度和施加到第二焊接对象上的压强小于第一电极的焊接端面焊接电流的密度和施加到第一焊接对象上的压强。
进一步地，所述电极压紧支架包括：电极施力支架、第一气缸、第二气缸以及伺服气源；
所述第一气缸和所述第二气缸相对布置，并固定在所述电极施力支架上；
所述伺服气源分别与所述第一气缸和所述第二气缸相连，控制气缸动作；
所述第一气缸的输出端与所述第一电极相连，控制所述第一电极的轴向移动，所述第二气缸的输出端与所述第二电极相连，控制所述第二电极的轴向移动。
进一步地，所述伺服气源包括：空气压缩机、伺服阀以及伺服控制器；
所述空气压缩机通过气管与所述第一气缸和所述第二气缸相连；
所述伺服阀设置在所述气管上，并与所述伺服控制器相连。
进一步地，所述第一电极和所述第二电极为铬锆铜、铬铜或氧化铝弥散强化铜材质的电极。
进一步地，所述第一电极的焊接端面的直径为6mm，所述第二电极的焊接端面的直径为12mm。
进一步地，所述供电电源为直流电源。
进一步地，所述直流电源的频率为1000Hz。
一种点焊方法，采用如权利要求1所述的镀层高强钢的电阻点焊装置；并执行以下步骤：
将待焊接的所述第一焊接对象和所述第二焊接对象布置在所述第一电极和所述第二电极之间，其中，所述第二焊接对象为镀层高强钢；
操作所述电极压紧支架，驱动所述第一电极和所述第二电极轴向接近，分别压紧所述第一焊接对象和所述第二焊接对象；
执行点焊。
进一步地，所述第一焊接对象的强度小于所述第二焊接对象的强度。
进一步地，所述第二焊接对象的强度大于600MPa。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的镀层高强钢的电阻点焊装置，通过调整第一电极的焊接端面积小于第二电极的焊接端面积，并通过第二电极压紧镀层高强钢，使得针对镀层高强钢的压强相对于另一焊接对象，在同等压力条件下，具备更小的压强，实现压力分散，降低压力对镀层高强钢表面的影响，从而降低裂纹产生的风险；另一方面，增大电极的焊接端面，还能够相对于第一电极的焊接端面，在电流整体不变的情况下，具备更低的电流密度以及更好的散热条件，从而降低热量积累，进一步降低LME产生的风险。也就是通过增加针对镀层高强钢的电极的焊接端面积，降低镀层高强钢表面电流密度和接触压强，抑制LME裂纹的产生。
附图说明
图1为本发明提供的镀层高强钢的电阻点焊装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种镀层高强钢的电阻点焊装置，解决现有技术中镀层高强钢点焊过程中，易出现LME裂纹的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，一种镀层高强钢的电阻点焊装置，包括：第一电极2、第二电极3、电极压紧支架以及供电电源1。也就是，通过供电电源1、第一电极2、第二电极3以及待焊接对象之间形成回路，在两对象之间形成焊核6，实现焊接。
具体来说，所述第一电极2和所述第二电极3相对设置，通过所述电极压紧支架固定并调节轴向压力；也就是轴向压紧或者放松待焊接对象。
所述供电电源1与所述第一电极2和所述第二电极3相连，实现供电。
其中，所述第一电极2的焊接端面的面积小于所述第二电极3的焊接端面的面积，用于控制所述第二电极3的焊接端面的焊接电流的密度和施加到第二焊接对象5上的压强，相对于第一电极2的焊接端面焊接电流的密度和施加到第一焊接对象4上的压强处于较低水平。从而在压紧压力不变的情况下，保证第二焊接对象5镀层高强钢表面受到的压强处于较低水平，从而降低压迫激发LME裂纹的风险；同时，也能够在保证整体电流不变的情况下，降低第二焊接对象5镀层高强钢与第二电极3接触面的电流密度并且改善散热条件，从而降低热量积累，进而降低表面高温激发LME裂纹的风险。从而从以上两个方面协同降低LME裂纹的激发风险。
所述电极压紧支架包括：电极施力支架、第一气缸、第二气缸以及伺服气源；
所述第一气缸和所述第二气缸相对布置，并固定在所述电极施力支架上；所述伺服气源分别与所述第一气缸和所述第二气缸相连，控制气缸动作；所述第一气缸的输出端与所述第一电极相连，控制所述第一电极的轴向移动，所述第二气缸的输出端与所述第二电极相连，控制所述第二电极的轴向移动。从而形成以电极施力支架为施力基础的电极驱动结构。
进一步地，所述伺服气源包括：空气压缩机、伺服阀以及伺服控制器；所述空气压缩机通过气管与所述第一气缸和所述第二气缸相连；所述伺服阀设置在所述气管上，并与所述伺服控制器相连。通过伺服控制器控制所述伺服阀的气路通断和开度，调整压力和保持压力。
一般来说，所述伺服控制器可独立操作，也可与焊接电源集成控制，实现统一控制。
当然根据需要，所述电极压紧支架还可以直接通过气动元件或者伺服电机作为动力元件，推动所述第一电极2和第二电极3移动。为了保证电极移动的方位准确性，何以设置滑槽，连杆等元件用于导向。也就是说，所述第一电极2和第二电极3分别设置在滑槽内，保证相对运动的轴线一致，保证焊接精度，所述第一电极2和所述第二电极3与气缸或者伺服电机动力输出端相连，驱动所述第一电极2和所述第二电极3沿所述滑槽移动。
本实施例中，所述第一电极2和所述第二电极3为铬锆铜材质的电极，所述第一电极2的焊接端面的直径为6mm，所述第二电极3的焊接端面的直径为12mm。值得说明的是，两个电极的焊接端面的面积的绝对数值可根据具体的焊接对象的种类进行灵活调整，一般来说，应保持在第二电极3额焊接端面的面积为第一焊接端面的面积的两倍，或者更高。
进一步地，所述供电电源为1000Hz的中频直流电源。
本实施例还基于上述装置提供一种点焊方法。
一种点焊方法，采用所述的镀层高强钢的电阻点焊装置；并执行以下步骤：
将待焊接的所述第一焊接对象4和所述第二焊接对象5布置在所述第一电极2和所述第二电极3之间，其中，所述第二焊接对象5为镀层高强钢；第一焊接对象4一般可以是LME不敏感的异种材料。
操作所述电极压紧支架，驱动所述第一电极2和所述第二电极3轴向接近，分别压紧所述第一焊接对象4和所述第二焊接对象5；执行点焊。
进一步地，所述第二焊接对象5的强度大于所述第一焊接对象4的强度或者第一焊接对象4为无镀层钢板。
一般来说，所述第二焊接对象5的强度大于600MPa。
例如，第二焊接对象5为1mm厚DP1180+Z，双面镀锌重量均为50g/m2；第一焊接对象4为1mm厚340LA+Z，双面镀锌重量均为50g/m2。
本实施例中焊接参数可设置成：
电流I(kA) 焊接时间t(ms) 压力N(kN)
7.0～9.5 283 2.6
本实施例中，虽然以两层焊接对象为例进行说明，但对于在第一焊接对象4和第二焊接对象5之间添加其它焊接对象，实现多层板焊接情况一样适用。
本申请的主要思路在于：通过控制与高强镀层材料LME裂纹关系密切的温度和压强，降低LME裂纹的激发风险。并具体通过采用不同直径的电极以及安排大直径电极位于LME敏感材料一侧，降低了焊接过程中LME敏感的第二焊接对象5的电极侧的压强，从而达到降低LME裂纹的目的。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的镀层高强钢的电阻点焊装置，通过调整第一电极的焊接端面积小于第二电极的焊接端面积，并通过第二电极压紧镀层高强钢，使得针对镀层高强钢的压强相对于另一焊接对象，在同等压力条件下，具备更小的压强，实现压力分散，降低压力对镀层高强钢表面的影响，从而降低裂纹产生的风险；另一方面，增大第二电极的焊接端面，还能够相对于第一电极的焊接端面，在电流整体不变的情况下，具备更低的电流密度并且改善散热条件，从而降低热量积累，进一步降低LME产生的风险。也就是通过增加针对镀层高强钢一侧电极的焊接端面积，降低电流密度和接触压强，抑制LME裂纹的产生。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种镀层高强钢的电阻点焊装置，其特征在于，包括：第一电极、第二电极、电极压紧支架以及供电电源；
所述第一电极和所述第二电极相对设置，通过所述电极压紧支架固定并调节施加到焊接对象上的压力；
所述供电电源与所述第一电极和所述第二电极相连；
其中，所述第一电极的焊接端面的面积小于所述第二电极的焊接端面的面积，用于控制所述第二电极的焊接端面的焊接电流的密度和施加到第二焊接对象上的压强小于第一电极的焊接端面焊接电流的密度和施加到第一焊接对象上的压强。
2.如权利要求1所述的镀层高强钢的电阻点焊装置，其特征在于，所述电极压紧支架包括：电极施力支架、第一气缸、第二气缸以及伺服气源；
所述第一气缸和所述第二气缸相对布置，并固定在所述电极施力支架上；
所述伺服气源分别与所述第一气缸和所述第二气缸相连，控制气缸动作；
所述第一气缸的输出端与所述第一电极相连，控制所述第一电极的轴向移动，所述第二气缸的输出端与所述第二电极相连，控制所述第二电极的轴向移动。
3.如权利要求2所述的镀层高强钢的电阻点焊装置，其特征在于，所述伺服气源包括：空气压缩机、伺服阀以及伺服控制器；
所述空气压缩机通过气管与所述第一气缸和所述第二气缸相连；
所述伺服阀设置在所述气管上，并与所述伺服控制器相连。
4.如权利要求1所述的镀层高强钢的电阻点焊装置，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极为铬锆铜材质的电极。
5.如权利要求1所述的镀层高强钢的电阻点焊装置，其特征在于：所述第一电极的焊接端面的直径为6mm，所述第二电极的焊接端面的直径为12mm。
6.如权利要求1所述的镀层高强钢的电阻点焊装置，其特征在于：所述供电电源为直流电源。
7.如权利要求6所述的镀层高强钢的电阻点焊装置，其特征在于，所述直流电源的中频为1000Hz。
8.一种点焊方法，其特征在于，采用如权利要求1～7所述的镀层高强钢的电阻点焊装置；并执行以下步骤：
将待焊接的所述第一焊接对象和所述第二焊接对象布置在所述第一电极和所述第二电极之间，其中，所述第二焊接对象为镀层高强钢；
操作所述电极压紧支架，驱动所述第一电极和所述第二电极轴向接近，分别压紧所述第一焊接对象和所述第二焊接对象；
执行点焊。
9.如权利要求8所述的点焊方法，其特征在于：所述第一焊接对象的强度大于所述第二焊接对象的强度。
10.如权利要求9所述的点焊方法，其特征在于：所述第二焊接对象为强度大于600MPa的镀层高强钢。
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