CN110744183A - 大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法 - Google Patents

大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110744183A
CN110744183A CN201910900458.5A CN201910900458A CN110744183A CN 110744183 A CN110744183 A CN 110744183A CN 201910900458 A CN201910900458 A CN 201910900458A CN 110744183 A CN110744183 A CN 110744183A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cantilever
electrode
welding
resistance
copper layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910900458.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110744183B (zh
Inventor
贺晓斌
江琛
刘双宝
徐燕铭
钱小明
雷霆
任丽燕
王立江
顾丽芸
汪万桥
皮刚
杨世华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co Ltd filed Critical Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co Ltd
Priority to CN201910900458.5A priority Critical patent/CN110744183B/zh
Publication of CN110744183A publication Critical patent/CN110744183A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110744183B publication Critical patent/CN110744183B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
    • B23K11/31—Electrode holders and actuating devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
    • B23K11/31—Electrode holders and actuating devices therefor
    • B23K11/318—Supporting devices for electrode holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12—Copper or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，包括支撑板、绝缘支架、电阻点焊机、上悬臂、下悬臂、上电极、下电极和丝杠；支撑板上安装有绝缘支架和电阻点焊机，下悬臂通过三个绝缘支架固定于支撑板上，上悬臂一端通过铜线与电阻点焊机的正极连接，另一端通过转接板与上电极连接，下悬臂一端通过铜线与电阻点焊机的负极连接，另一端通过转接板与下电极连接；所述支撑板安装在丝杠上，丝杠运动能够带动支撑板运动。本发明同时公开了电阻焊悬臂电极工具的电阻焊方法。本发明电极能够深入至纵深部位进行定点焊接，焊接质量高。

Description

大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法
技术领域
本发明涉及大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术
精密电阻焊技术是机电产品不可或缺的互连方法，在汽车船舶、航空航天领域均有广泛的应用。超薄型铜层及镀银编织铜带材料因其电传输性能好，柔韧性佳等优良性能，在空间技术、国防工业展示了广阔的应用前景，尤其是电池电路等大电流领域，是我国航天器、卫星等的关键电子产品的连接材料。而传统的电阻焊悬臂电极无法适用大型薄壁结构的超薄铜层电阻焊需求，原因如下：
一方面，电极无法深入至纵深部位进行定点焊接；
另一方面，悬臂过长会导致焊接电极压紧过程中悬臂因刚度不足发生变形，进而造成电极端面的不平行，在铜层超薄的厚度条件下，极易发生焊点熔穿、铜层开裂等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法，电极能够深入至纵深部位进行定点焊接，焊接质量高。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，包括支撑板、绝缘支架、电阻点焊机、上悬臂、下悬臂、上电极、下电极和丝杠；
支撑板上安装有绝缘支架和电阻点焊机，下悬臂通过三个绝缘支架固定于支撑板上，上悬臂一端通过铜线与电阻点焊机的正极连接，另一端通过转接板与上电极连接，下悬臂一端通过铜线与电阻点焊机的负极连接，另一端通过转接板与下电极连接；下电极端面面积大于上电极端面面积；
所述支撑板安装在丝杠上，丝杠运动能够带动支撑板运动。
上悬臂和下悬臂均为三段式圆柱体，中间一段圆柱体直径最大，形成中间粗两头细的结构。
上悬臂和下悬臂中，两侧小圆柱段直径与中间大圆柱段直径比为0.4～0.8。
绝缘支架为楔形，斜边倾角为30°～60°。
上电极端面直径为3mm～4mm，下电极端面直径为6mm～8mm。
上电极和下电极端面均设置有倒圆角，半径1mm～2mm。
上悬臂和下悬臂材料为高导电性金属材料；绝缘支架材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯；支撑板为不锈钢或镍基合金。
上电极和下电极材料为纯钨、纯钼、钨合金或钼合金。
电阻焊悬臂电极工具的电阻焊方法，步骤如下：
第一步，通过电阻点焊机控制上电极和下电极的距离为15-20cm；
第二步，通过电阻点焊机控制上悬臂和下悬臂深入至大型薄壁结构件纵深部位，深入范围为0～50cm，并确保下电极位于大型薄壁结构超薄铜层下表面，上电极位于大型薄壁结构汇流条上表面；
第三步，通过丝杠抬高支撑板，使下电极对准焊接部位，当观察到超薄铜层略有隆起时，进入第四步；
第四步，为电阻点焊机设置焊接参数，焊接电流为4KA～9KA，焊接时间为5ms～9ms，焊接压力为80N～300N，焊接方式为恒功率或恒电流模式，焊接方法为单脉冲电阻焊或双脉冲电阻焊；
第五步，通过电阻点焊机控制上悬臂和上电极向下运动，实现对汇流条和超薄铜层的压平紧实处理；
第六步，实施焊接，焊接完成后，关闭电阻电焊机，通过控制丝杠退出电阻焊悬臂电极工具，焊接结束。
所述第三步中，超薄铜层隆起高度为0.1mm～1mm时，进入第四步。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明上悬臂和下悬臂采用两端细，中部粗的结构，两侧小圆柱段直径与中间大圆柱段的直径比为0.4～0.8，可显著提高悬臂的强度，同时降低悬臂内阻，使得上下悬臂长度能够达到50cm，该范围能够有效解决大型薄壁结构件无法实现纵深不为定点焊接的难题。
(2)本发明通过绝缘支架和支撑板，进一步提高了悬臂结构的刚性，并作了绝缘防护处理，保证焊接过程的可靠性。
(3)本发明电极采用上电极端面小，下电极端面大的结构，并采用倒圆角设计，一方面避免了悬臂变形条件下电极端面出现不平行，另一方面解决了悬臂变形条件下电极错位造成的焊接面积减小，在局部大电流密度下发生焊点熔穿的缺陷。
(4)本发明焊接前下电极将超薄铜层顶起0.1mm～1mm，能够有效减少压紧过程中电极垂直方向的相对位移量，防止超薄铜层在压紧过程中剪切变形出现开裂现象，保证焊接质量。
(5)本发明焊点质量可靠，操作简单，适用性强。
附图说明
图1为本发明电阻焊悬臂电极工具示意图；
图2为本发明超薄铜层的电阻焊示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，本发明提出了一种适用于大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，包括支撑板1、绝缘支架2、电阻点焊机3、上悬臂4、下悬臂5、上电极6、下电极7和丝杠。
支撑板1上安装有楔形槽口绝缘支架2和电阻点焊机3，下悬臂5通过两个或多个绝缘支架2固定于支撑板1上，上悬臂4一端通过铜线与电阻点焊机3的正极连接，另一端通过转接板与上电极6连接，下悬臂5一端通过铜线与电阻点焊机3的负极连接，另一端通过转接板与下电极7连接；下电极7端面面积大于上电极端面面积。支撑板1安装在丝杠上，丝杠运动能够带动支撑板1运动。
上悬臂4和下悬臂5均为三段式圆柱体，中间一段圆柱体直径最大，形成中间粗两头细的结构。两侧小圆柱段直径与中间大圆柱段直径比为0.4～0.8，可有效解决悬臂刚度，并有利于降低链路上的接触电阻。
绝缘支架为楔形，斜边倾角为30°～60°，可与悬臂形成支撑作用。
上电极6端面直径3mm～4mm，下电极7端面直径为6mm～8mm。上电极6和下电极7端面均设置有倒圆角，半径1mm～2mm，避免边缘锐边对超薄母材的机械应力。
上悬臂4和下悬臂5材料为纯铜等高导电性金属材料；绝缘支架2材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯等绝缘材料；支撑板为不锈钢或镍基合金等高刚度金属材料。上电极6和下电极7材料为非铜合金的纯钨、钨合金或钛合金，焊接过程中不易发生电极与铜层或镀银编织铜带材料的粘连。
本发明中，上下悬臂长度可达50cm。适用的超薄铜层厚度为0.05mm～1mm，适用于大型薄壁结构。
支撑板上开有2处及以上的通孔，攻有螺纹副，通过螺钉紧固将绝缘支架顶起至下悬臂处，同时可用卡条挡板固定支撑板与电阻焊机设备。
实施例
本实施例给出应用本发明电阻焊悬臂电极工具的电阻焊方法，包括如下步骤：
第一步，通过电阻点焊机控制上电极和下电极的距离为15cm。
第二步，通过电阻点焊机控制上悬臂和下悬臂深入至大型薄壁结构件纵深部位50cm处，确保下电极位于大型薄壁结构超薄铜层下表面，上电极位于大型薄壁结构汇流条上表面。
第三步，抬高焊机或移动待焊部件，使下电极对准焊接部位，当观察到超薄铜层略有隆起，隆起高度为0.5mm时进入第四步。
第四步，为电阻点焊机设置焊接参数，焊接电流为7KA，焊接时间为8ms，焊接压力为200N，焊接方式为恒电流模式，焊接方法为双脉冲电阻焊。
第五步，通过电阻点焊机控制上悬臂和上电极向下运动，实现对汇流条和超薄铜层的预压对位和压平紧实处理。
第六步，实施焊接，焊接完成后退出悬臂电极，焊接结束。
如图2所示为超薄铜层电阻焊示意图。
经上述方法焊接后，大型薄壁结构超薄铜层电阻焊焊点质量得到有效保障，解决了焊点熔穿、铜层开裂等焊接缺陷，焊点质量良好，剪切强度达到30MPa以上。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：包括支撑板(1)、绝缘支架(2)、电阻点焊机(3)、上悬臂(4)、下悬臂(5)、上电极(6)、下电极(7)和丝杠；
支撑板(1)上安装有绝缘支架(2)和电阻点焊机(3)，下悬臂(5)通过三个绝缘支架(2)固定于支撑板(1)上，上悬臂(4)一端通过铜线与电阻点焊机(3)的正极连接，另一端通过转接板与上电极(6)连接，下悬臂(5)一端通过铜线与电阻点焊机(3)的负极连接，另一端通过转接板与下电极(7)连接；下电极(7)端面面积大于上电极端面面积；
所述支撑板(1)安装在丝杠上，丝杠运动能够带动支撑板(1)运动。
2.根据权利要求1所述的大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：上悬臂(4)和下悬臂(5)均为三段式圆柱体，中间一段圆柱体直径最大，形成中间粗两头细的结构。
3.根据权利要求2所述的大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：上悬臂(4)和下悬臂(5)中，两侧小圆柱段直径与中间大圆柱段直径比为0.4～0.8。
4.根据权利要求1所述的大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：绝缘支架为楔形，斜边倾角为30°～60°。
5.根据权利要求1所述的大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：上电极(6)端面直径为3mm～4mm，下电极(7)端面直径为6mm～8mm。
6.根据权利要求5所述的大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：上电极(6)和下电极(7)端面均设置有倒圆角，半径1mm～2mm。
7.根据权利要求1所述的大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：上悬臂(4)和下悬臂(5)材料为高导电性金属材料；绝缘支架(2)材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯；支撑板为不锈钢或镍基合金。
8.根据权利要求7所述的大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具，其特征在于：上电极(6)和下电极(7)材料为纯钨、纯钼、钨合金或钼合金。
9.权利要求1所述电阻焊悬臂电极工具的电阻焊方法，其特征在于步骤如下：
第一步，通过电阻点焊机控制上电极和下电极的距离为15-20cm；
第二步，通过电阻点焊机控制上悬臂和下悬臂深入至大型薄壁结构件纵深部位，深入范围为0～50cm，并确保下电极位于大型薄壁结构超薄铜层下表面，上电极位于大型薄壁结构汇流条上表面；
第三步，通过丝杠抬高支撑板(1)，使下电极对准焊接部位，当观察到超薄铜层略有隆起时，进入第四步；
第四步，为电阻点焊机设置焊接参数，焊接电流为4KA～9KA，焊接时间为5ms～9ms，焊接压力为80N～300N，焊接方式为恒功率或恒电流模式，焊接方法为单脉冲电阻焊或双脉冲电阻焊；
第五步，通过电阻点焊机控制上悬臂和上电极向下运动，实现对汇流条和超薄铜层的压平紧实处理；
第六步，实施焊接，焊接完成后，关闭电阻电焊机，通过控制丝杠退出电阻焊悬臂电极工具，焊接结束。
10.根据权利要求9所述电阻焊悬臂电极工具的电阻焊方法，其特征在于：所述第三步中，超薄铜层隆起高度为0.1mm～1mm时，进入第四步。
CN201910900458.5A 2019-09-23 2019-09-23 大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法 Active CN110744183B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910900458.5A CN110744183B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910900458.5A CN110744183B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110744183A true CN110744183A (zh) 2020-02-04
CN110744183B CN110744183B (zh) 2021-07-09

Family

ID=69276937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910900458.5A Active CN110744183B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110744183B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19623265A1 (de) * 1995-06-24 1997-01-23 Volkswagen Ag Haltevorrichtung für ein Werkzeug
CN104508866A (zh) * 2012-07-30 2015-04-08 丰田自动车株式会社 二次电池和二次电池的制造方法
CN105234541A (zh) * 2015-10-20 2016-01-13 安徽鼎聚焊接科技有限公司 一种气动点焊机
CN107984069A (zh) * 2016-10-26 2018-05-04 江苏瑞凌新能源科技有限公司 具有保护板的点焊机
CN109175647A (zh) * 2018-10-26 2019-01-11 江阴凯鑫装备科技有限公司 新型加强点焊机
CN109396623A (zh) * 2018-10-23 2019-03-01 上海航天设备制造总厂有限公司 一种适用于空间用超薄铜层与导线连接的电阻焊接方法
CN110170726A (zh) * 2019-05-21 2019-08-27 上海航天设备制造总厂有限公司 一种空间用超薄铜层与镀银编织铜带连接的电阻焊接方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19623265A1 (de) * 1995-06-24 1997-01-23 Volkswagen Ag Haltevorrichtung für ein Werkzeug
CN104508866A (zh) * 2012-07-30 2015-04-08 丰田自动车株式会社 二次电池和二次电池的制造方法
CN105234541A (zh) * 2015-10-20 2016-01-13 安徽鼎聚焊接科技有限公司 一种气动点焊机
CN107984069A (zh) * 2016-10-26 2018-05-04 江苏瑞凌新能源科技有限公司 具有保护板的点焊机
CN109396623A (zh) * 2018-10-23 2019-03-01 上海航天设备制造总厂有限公司 一种适用于空间用超薄铜层与导线连接的电阻焊接方法
CN109175647A (zh) * 2018-10-26 2019-01-11 江阴凯鑫装备科技有限公司 新型加强点焊机
CN110170726A (zh) * 2019-05-21 2019-08-27 上海航天设备制造总厂有限公司 一种空间用超薄铜层与镀银编织铜带连接的电阻焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110744183B (zh) 2021-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102489866B (zh) 铜铝冷压焊接工艺
CN110744183B (zh) 大型薄壁结构超薄铜层的电阻焊悬臂电极工具及焊接方法
CN109202243B (zh) 一种钽/不锈钢储能焊用中间层合金及其制备方法与焊接方法
CN102766887A (zh) 不锈钢阴极板制作方法
CN202830187U (zh) 一种铝电解槽阳极导电装置
CN202430299U (zh) 用钢板焊接组合式阳极钢爪
CN207069080U (zh) 一种铜端子和铝导线的接头
CN101814592A (zh) 一种锂离子电池极耳与极柱的连接方法
CN110170726A (zh) 一种空间用超薄铜层与镀银编织铜带连接的电阻焊接方法
CN213772239U (zh) 一种高导电铜包钢复合梁不锈钢阴极板
CN103862174A (zh) 锆基非晶合金与商用金属合金的激光焊接方法
CN103726068A (zh) 一种新型的阴极导电横梁
CN109396623A (zh) 一种适用于空间用超薄铜层与导线连接的电阻焊接方法
CN2923147Y (zh) 铜铝压接器
CN201663055U (zh) 高强度易焊环保型电容器引线
CN109821963B (zh) 一种金属双极板制造装置及其工作方法
WO2020064277A1 (de) Kontaktarm und verfahren zum kontaktieren für einen trennschalter
CN207973810U (zh) 一种电解铝用高导电阳极钢爪
CN105252129A (zh) 一种脚踏式点焊机
EP2544316A1 (de) Verfahren zum Verbinden eines Steckers mit einem Litzenkabel
CN108793054B (zh) 一种基于双向脉冲电源的微纳米电极制备装置及制备方法
CN101814591A (zh) 一种锂离子电池极耳与极柱的连接方法
US6485621B2 (en) Cathode
CN210142731U (zh) 一种叠层母排的螺纹铜柱结构
CN216141636U (zh) 铝电解的阳极导电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant