CN112894193A - 金属复合板的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属复合板的焊接方法，使用复合焊丝焊接金属复合板，复合焊丝使用至少两层金属、即第一金属和第二金属，第二金属覆于第一金属的部分周面，第一金属未覆盖第二金属的周面暴露地设置，焊接预备时，第一金属暴露的周面部分对着金属复合板；使用电阻焊，使用至少两个焊接电流、即第一焊接电流和第二焊接电流进行焊接，第一焊接电流的电流值小于第二焊接电流的电流值，焊接时，第一焊接电流先于第二焊接电流作用于金属复合板进行焊接。本发明能够避免内层金属溢出或者有害金属富集在焊缝表面而造成焊接后的成品不合格或者不能满足使用要求。

Description

金属复合板的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种金属复合板的焊接方法。
背景技术
金属复合板目前的焊接工艺采用焊丝双面焊接或者单面焊接，但是焊接后容易形成内层金属溢出或者有害金属富集在焊缝表面，造成焊接后的成品不合格或者不能满足使用要求。目前的种种方法都不能很好地解决这个问题。故需要解决该技术问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供一种金属复合板的焊接方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种金属复合板的焊接方法，使用复合焊丝焊接金属复合板，复合焊丝使用至少两层金属、即第一金属和第二金属，第二金属覆于第一金属的部分周面，第一金属未覆盖第二金属的周面暴露地设置，焊接预备时，第一金属暴露的周面部分对着金属复合板；使用电阻焊，使用至少两个焊接电流、即第一焊接电流和第二焊接电流进行焊接，第一焊接电流的电流值小于第二焊接电流的电流值，焊接时，第一焊接电流先于第二焊接电流作用于金属复合板进行焊接。
根据本发明的一个实施方案，所述的第一焊接电流的电流值I1由金属复合板的内层金属的电阻R1、内层金属的熔融所需热量Q1、电流作用的时间t1，通过
Figure BDA0002932266390000011
决定，第二焊接电流的电流值I2由金属复合板的外层金属的电阻R2、外层金属的熔融所需热量Q2、电流作用的时间t2，通过
Figure BDA0002932266390000012
决定。
根据本发明的一个实施方案，使用至少两组焊接压头、即第一组焊接压头和第二组焊接压头进行焊接，第一组焊接压头使用第一焊接电流，第二组焊接压头使用第二焊接电流，第一组焊接压头先于第二组焊接压头作用于金属复合板进行焊接。
根据本发明的一个实施方案，所述的金属复合板的内层金属的电阻率大于外层金属的电阻率。
根据本发明的一个实施方案，所述的复合焊丝的第一金属的电阻率大于第二金属的电阻率。
根据本发明的一个实施方案，还包括第三电流和/或第四电流，第三电流用于金属复合板的退火，第四电流用于焊接检测，第三电流和第四电流后于第二焊接电流作用于金属复合板。
根据本发明的一个实施方案，还包括第三组焊接压头，第三组焊接压头使用第三电流或第四电流，第三组焊接压头后于第二组焊接压头作用于金属复合板。
根据本发明的一个实施方案，所述的第三电流的电流值使金属复合板通电发热，达到应力释放的退火温度。
根据本发明的一个实施方案，所述的第四电流与电极电压相除得到焊缝处多点的电阻值，通过判断多点电阻值的均匀性判断焊接质量。
本发明适用于金属复合板的内层金属的电阻率大于外层金属的电阻率的金属复合板。使用的复合焊丝的第一金属的电阻率大于第二金属的电阻率。电流值较小的第一焊接电流作用于金属复合板的内层金属以及复合焊丝的第一金属，依据Q＝I2Rt的电阻焊原理，内层金属和第一金属达到熔点，而外层金属和第二金属没有达到熔点，内层金属和第一金属先熔融焊接，而外层金属和第二金属不会熔融焊接；当电流值较大的第二焊接电流作用于外层金属和第二金属时，内层金属已经焊接完成，不会影响外层金属的焊接，外层金属的焊接也不会将内层金属带出。
复合焊丝用于焊接金属复合板，第一金属对应焊接金属复合板的内层金属，第二金属对应焊接金属复合板的外层金属，这样，本发明的方法能够避免内层金属溢出或者有害金属富集在焊缝表面而造成焊接后的成品不合格或者不能满足使用要求。
两个金属复合板的内外层对接不可避免地会产生误差，本发明使用复合焊丝，能够在两个金属复合板的内层金属与内层金属之间、外层金属与外层金属之间起到连接带的作用，避免两个金属复合板的内外层对接误差而影响焊接质量。
附图说明
图1为一个焊接过程示意图，其中，61-第一组焊接压头、62-第二组焊接压头、63-第三组焊接压头、7-复合焊丝、8-金属复合板；
图2为图1的A-A向剖视角度显示的焊接状态图一，其中，1-第一金属、2-第二金属、3-金属复合板的内层金属、4-金属复合板的外层金属、5-焊接压板、61-第一组焊接压头；
图3为图1的A-A向剖视角度显示的焊接的状态图二，其中，1-第一金属、2-第二金属、3-金属复合板的内层金属、4-金属复合板的外层金属、5-焊接压板、61-第一组焊接压头；
图4为图1的A-A向剖视角度显示的焊接的状态图三，其中，1-第一金属、2-第二金属、3-金属复合板的内层金属、4-金属复合板的外层金属、5-焊接压板、61-第一组焊接压头；
图5为图1的A-A向剖视角度显示的焊接的状态图四，其中，1-第一金属、2-第二金属、3-金属复合板的内层金属、4-金属复合板的外层金属、5-焊接压板、61-第一组焊接压头；
图6为复合焊丝的截面形状示例，其中，1-第一金属、2-第二金属。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述：
本实施例金属复合板的焊接方法，使用复合焊丝焊接金属复合板，复合焊丝使用至少两层金属、即第一金属和第二金属，第二金属覆于第一金属的部分周面，第一金属未覆盖第二金属的周面暴露地设置；使用电阻焊，使用至少两个焊接电流、即第一焊接电流和第二焊接电流进行焊接，第一焊接电流的电流值I1小于第二焊接电流的电流值I2，焊接时，第一焊接电流先于第二焊接电流作用于金属复合板进行焊接。
焊接预备时，第一金属暴露的周面部分对着金属复合板。焊接时，复合焊丝的第一金属用于金属复合板的内层金属焊接，第二金属用于金属复合板的外层金属焊接。
所述的第一焊接电流的电流值I1由金属复合板的内层金属的电阻R1、内层金属的熔融所需热量Q1、电流作用的时间t1，通过
Figure BDA0002932266390000031
决定，第二焊接电流的电流值I2由金属复合板的外层金属的电阻R2、外层金属的熔融所需热量Q2、电流作用的时间t2，通过
Figure BDA0002932266390000041
决定。
第一焊接电流先于第二焊接电流作用于金属复合板的时间差只要保证内层金属在第一焊接电流的作用下已经熔融完成焊接，第二焊接电流就可以作用于金属复合板以焊接外层金属，这部分外层金属对应已经熔融焊接完成的该部分内层金属上的位置，也就是，并不一定需要完成全部的内层金属的焊接后再进行外层金属的焊接。
使用至少两组焊接压头、即第一组焊接压头和第二组焊接压头进行焊接，第一组焊接压头使用第一焊接电流，第二组焊接压头使用第二焊接电流，第一组焊接压头先于第二组焊接压头作用于金属复合板进行焊接。第一组焊接压头先于第二组焊接压头作用于金属复合板进行焊接的时间差只要保证内层金属在第一组焊接压头的作用下已经熔融完成焊接，第二组焊接压头就可以作用于金属复合板以焊接外层金属。
所述的金属复合板的内层金属的电阻率大于外层金属的电阻率。例如，金属复合板的内层金属为钢，对应外层金属为铜；或者，内层金属为铝，对应外层金属为铜；或者，内层金属为不锈钢，对应外层金属为铜；或者，内层金属为不锈钢或碳钢，对应外层金属为铝；或者，内层金属为锡，对应外层金属为镍；或者，内层金属为金，对应外层金属为银。
本实施例的复合焊丝包括至少两层金属、即第一金属和第二金属，第二金属覆于第一金属的部分周面，第一金属未覆盖第二金属的周面暴露地设置。
所述的复合焊丝的第一金属的电阻率大于第二金属的电阻率。例如，复合焊丝的第一金属为钢，对应第二金属为铜；或者，第一金属为铝，对应第二金属为铜；或者，第一金属为不锈钢，对应第二金属为铜；或者，第一金属为不锈钢或碳钢，对应第二金属为铝；或者，第一金属为锡，对应第二金属为镍；或者，第一金属为金，对应第二金属为银。
优选地，复合焊丝的第一金属和第二金属选择与焊接的金属复合板的内层金属和外层金属分别对应相同，即，复合焊丝的第一金属选择与焊接的金属复合板的内层金属相同，第二金属选择与焊接的金属复合板的外层金属相同。以内层金属为钢，外层金属为铜为例，即金属复合板为钢金属外面包裹铜金属形成的。对应地，复合焊丝的内层即第一金属为钢，复合焊丝的外层即第二金属为铜。优选地，第二金属的厚度选择与金属复合板的外层金属厚度一致。复合焊丝的制作方法可以将第二金属覆于第一金属外后使用压合的方式使两层金属形成整体，或使用热镀、电镀的方式将第二金属覆于第一金属外。
一个焊接过程如图1所示，以内层金属为钢，外层金属为铜为例，即金属复合板8为钢金属外面包裹铜金属形成的。第一组焊接压头61通第一焊接电流I1，先带着复合焊丝7焊接金属复合板8，将复合焊丝7的第一金属钢、以及金属复合板的内层金属钢的焊接部位熔融焊接。在该部分内层金属钢熔融焊接后，第二组焊接压头62通第二焊接电流I2，第二组焊接压头62带着复合焊丝7焊接金属复合板8，将复合焊丝7的第二金属铜、以及金属复合板的外层金属铜的焊接部位熔融焊接，这样，完成焊接。第三组焊接压头63随第二组焊接压头62之后作用于焊缝位置，通第三电流I3对焊缝进行退火处理以释放应力，或者第四电流I4对焊缝的多点电阻值进行检测，判断焊接质量。这里三组焊接压头61、62、63都使用焊接轮。焊接过程中的状态如图2至图5所示。
复合焊丝的截面形状是任意的，根据金属复合板的情况进行选择，如图6所示，可以是椭圆、圆形、矩形、半圆或扇形。如图2所示，焊接预备时，第一金属暴露于第二金属的部分对着金属复合板。如图2至图5所示，在金属复合板焊接时，复合焊丝的第一金属用于金属复合板的内层金属焊接，第二金属用于金属复合板的外层金属焊接。
本实施例还包括第三电流和/或第四电流，第三电流用于金属复合板的退火，第四电流用于焊接检测，第三电流和第四电流后于第二焊接电流作用于金属复合板。
本实施例还包括第三组焊接压头，第三组焊接压头使用第三电流或第四电流，第三组焊接压头后于第二组焊接压头作用于金属复合板。第三组焊接压头后于第二组焊接压头作用于金属复合板的时间差只要保证第三组焊接压头作用于金属复合板时，焊接已经完成，外层金属也已经熔融完成焊接，这样，第三组焊接压头就可以作用于金属复合板进行退火或者焊接检测。
第三组焊接压头的使用有两种情况，一种是通第三电流用于金属复合板的退火，所述的第三电流的电流值使金属复合板通电发热，达到应力释放的退火温度。
第三组焊接压头的另一种使用情况是通第四电流，用于焊接检测，所述的第四电流与电极电压相除得到焊缝处多点的电阻值，通过判断多点电阻值的均匀性判断焊接质量。判断的标准是一个常规标准。
本发明适用于金属复合板的内层金属的电阻率大于外层金属的电阻率的金属复合板。使用的复合焊丝的第一金属的电阻率大于第二金属的电阻率。电流值较小的第一焊接电流作用于金属复合板的内层金属以及复合焊丝的第一金属，依据Q＝I2Rt的电阻焊原理，内层金属和第一金属达到熔点，而外层金属和第二金属没有达到熔点，内层金属和第一金属先熔融焊接，而外层金属和第二金属不会熔融焊接；当电流值较大的第二焊接电流作用于外层金属和第二金属时，内层金属已经焊接完成，不会影响外层金属的焊接，外层金属的焊接也不会将内层金属带出。
复合焊丝用于焊接金属复合板，第一金属对应焊接金属复合板的内层金属，第二金属对应焊接金属复合板的外层金属，这样，本发明的方法能够避免内层金属溢出或者有害金属富集在焊缝表面而造成焊接后的成品不合格或者不能满足使用要求。
两个金属复合板的内外层对接不可避免地会产生误差，本发明使用复合焊丝，能够在两个金属复合板的内层金属与内层金属之间、外层金属与外层金属之间起到连接带的作用，避免两个金属复合板的内外层对接误差而影响焊接质量。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.一种金属复合板的焊接方法，其特征在于，使用复合焊丝焊接金属复合板，复合焊丝使用至少两层金属、即第一金属和第二金属，第二金属覆于第一金属的部分周面，第一金属未覆盖第二金属的周面暴露地设置，焊接预备时，第一金属暴露的周面部分对着金属复合板；使用电阻焊，使用至少两个焊接电流、即第一焊接电流和第二焊接电流进行焊接，第一焊接电流的电流值小于第二焊接电流的电流值，焊接时，第一焊接电流先于第二焊接电流作用于金属复合板进行焊接。
2.根据权利要求1所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，所述的第一焊接电流的电流值I1由金属复合板的内层金属的电阻R1、内层金属的熔融所需热量Q1、电流作用的时间t1，通过
Figure FDA0002932266380000011
决定，第二焊接电流的电流值I2由金属复合板的外层金属的电阻R2、外层金属的熔融所需热量Q2、电流作用的时间t2，通过
Figure FDA0002932266380000012
决定。
3.根据权利要求1或2所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，使用至少两组焊接压头、即第一组焊接压头和第二组焊接压头进行焊接，第一组焊接压头使用第一焊接电流，第二组焊接压头使用第二焊接电流，第一组焊接压头先于第二组焊接压头作用于金属复合板进行焊接。
4.根据权利要求1所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，所述的金属复合板的内层金属的电阻率大于外层金属的电阻率。
5.根据权利要求1或4所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，所述的复合焊丝的第一金属的电阻率大于第二金属的电阻率。
6.根据权利要求3所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，还包括第三电流和/或第四电流，第三电流用于金属复合板的退火，第四电流用于焊接检测，第三电流和第四电流后于第二焊接电流作用于金属复合板。
7.根据权利要求6所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，还包括第三组焊接压头，第三组焊接压头使用第三电流或第四电流，第三组焊接压头后于第二组焊接压头作用于金属复合板。
8.根据权利要求6或7所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，所述的第三电流的电流值使金属复合板通电发热，达到应力释放的退火温度。
9.根据权利要求6或7所述的金属复合板的焊接方法，其特征在于，所述的第四电流与电极电压相除得到焊缝处多点的电阻值，通过判断多点电阻值的均匀性判断焊接质量。
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