CN111482686A - 一种金属焊接方法 - Google Patents

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张文兴
王喜锋
王鑫
李高宏
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    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K11/36—Auxiliary equipment

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Abstract

本发明公开了一种金属焊接方法，应用于电阻点焊或电阻缝焊中，在待焊接的两个金属工件之间设置焊料，焊料满足以下条件：焊料与待焊接的两个金属工件之间在焊接时发生共晶反应；本发明通过有条件的选择焊料的组分，使在焊接时工件和焊料发生共晶反应，进而使得焊料与工件接触处形成共晶溶液，通过该共晶溶液降低需要的反应温度，从而降低通过的电流，达到节省电能能耗的目的。

Description

一种金属焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种金属焊接方法。
背景技术
金属焊接是一种连接金属的制造或雕塑过程。焊接过程中，工件和焊料熔化或不熔化，形成材料直接的连接焊缝。这一过程中，通常还需要施加压力来接合焊件。
在典型的金属焊接系统中，一般存在有三种电阻源：①被焊工件的电阻；②每个电极与工件界面处的接触电阻；③工件之间的接触电阻(接触电阻是二者之间接触面所产生的电阻)。一般由于电阻③远高于电阻①和②，所以两工件界面处温度最高，当温度高于金属工件熔点后，形成焊核将两工件焊接在一起。
由于金属的高热导率，两工件间电流通过产生的电阻热一部分用来加热焊点区域，一部分则通过工件本身传导耗散掉；耗散的部分热量使焊点周围区域温度升高并改变被焊金属工件的组织和性能，该区域即为热影响区。因此，需要足够高的电流，使焊点处产生热量，该部分热量除了耗散掉一部分后，剩余的热量使工件焊点处升温至工件熔点之上，形成焊点。但是，这样做会耗散掉很多能量，浪费焊接的电能，增加焊接成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属焊接方法，通过焊料降低工件之间的焊接温度，以降低焊接电流，进而减少焊接能耗。
本发明采用以下技术方案：一种金属焊接方法，应用于电阻点焊或电阻缝焊中，包括以下步骤：
在待焊接的两个金属工件之间设置焊料，焊料满足以下条件：焊料与待焊接的两个金属工件之间在焊接时发生共晶反应。
进一步地，两个待焊接的金属工件为金属板材。
进一步地，焊料为片状或粉末状。
进一步地，两个待焊接的金属工件的成份相同，均为金属材料。
本发明的有益效果是：本发明通过有条件的选择焊料的组分，使在焊接时工件和焊料发生共晶反应，进而使得焊料与工件接触处形成共晶溶液，通过该共晶溶液降低需要的反应温度，从而降低通过的电流，达到节省电能能耗的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种金属焊接方法，应用于电阻点焊或电阻缝焊中，包括以下步骤：放置两个待焊接的金属工件；在两个待焊接的金属工件之间放置焊料；将两个电极分别与两个待焊接的金属工件的焊接处连接进行焊接，焊接时，焊料与两个待焊接的金属工件之间发生共晶反应，得到焊接后的金属工件。
本发明通过有条件的选择焊料的组分，使在焊接时工件和焊料发生共晶反应，进而使得焊料与工件接触处形成共晶溶液，通过该共晶溶液降低焊接时需要的反应温度，从而降低通过的电流，达到节省电能能耗的目的。
作为一种实际的应用可能，通常情况下，本发明实施例中的两个待焊接的金属工件为金属板材，金属板材之间可以方便放置焊料。通常将一个工件平放后，将焊料加入到待焊接部位，之后再前一个工件上放置第二个工件，放置完后进行焊接操作。
在本发明中，原则上焊料的形成不进行限制，其为任何形状均可满足焊接要求。具体的，为了方便形象的示例，本发明实施例中，焊料为片状或粉末状。
为了使得两个金属工件的焊接一致性，两个待焊接的金属工件的组分相同，均为金属材料。
在本发明实施例中，以工程常用金属铁为例进行说明，纯铁的熔点约为 1538℃，在铁板进行点焊时，界面温度至少达到1538℃才可能形成点焊焊点，根据相图选择易与铁发生共晶反应的金属铝，当加入含有一定量铝的焊料，那么，铁将与中间层中的铝发生共晶冶金反应：Fe+3Al→FeAl3，共晶温度为655℃(即反应温度)，即在655℃时被焊铁板和中间层中的铝发生共晶反应而形成共晶液体，该共晶液体凝固后即形成焊点。
在该实施例中，通过中间层焊料的引入，纯铁板点焊焊点形成的温度从 1538℃降低到655℃，所以，降低了点焊时焊接的温度，进而降低了需要输入的电能，而且，由于铁导热能力比较强，点焊温度的降低一方面意味着减少了点焊时金属工件向焊点周围散失的热量，另一方面也意味着形成焊点所需时间缩短，从而大幅度减少铁板点焊时的能量输入，即能耗大幅度降低。
在另一实施例中焊接铜板时，根据相图选择易与铜发生共晶反应的金属铝，焊铜板时中间层焊料的有效成分铝，其共晶反应为Cu+2Al→CuAl2，反应温度 655℃，而纯铜板形成焊点的温度约为1084℃，相对于655℃的焊接温度，本实施例的焊接温度大大降低，节省了电能。
在另一实施例中焊接钨板时，根据相图选择与钨可形成共晶反应的金属锆，即焊料作为的中间层有效成分可选锆，其共晶反应为2W+Zr→W2Zr，反应温度1740℃，而纯钨板形成焊点的温度约为3422℃，由此可见，该实施例中焊接温度下降了将近100％。

Claims (4)

1.一种金属焊接方法，其特征在于，应用于电阻点焊或电阻缝焊中，包括以下步骤：
在待焊接的两个金属工件之间设置焊料，所述焊料满足以下条件：所述焊料与待焊接的两个所述金属工件之间在焊接时发生共晶反应。
2.如权利要求1所述的一种金属焊接方法，其特征在于，两个待焊接的所述金属工件为金属板材。
3.如权利要求2所述的一种金属焊接方法，其特征在于，所述焊料为片状或粉末状。
4.如权利要求2或3所述的一种金属焊接方法，其特征在于，两个待焊接的所述金属工件的成份相同，均为金属材料。
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