CN113714937A - 一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，涉及钢材焊接技术领域，该方法是对待焊接钢材构件提出的，其技术关键点是利用喷丸处理在钢材构件的待焊接部位形成中间层，使得接触面粗糙度降低，来以此降低接触电阻，从而减少电阻焊过程中毛刺的生成，具体处理工艺是采用电沉积对球状微米氧化铜表面进行载银，形成复合粉体，并利用喷丸处理，在钢材构件的待焊接部位形成复合粉体层。本发明中，采用喷丸处理的方法，在钢材构件的表面形成复合粉体层，复合粉体层作为待焊接的钢材构件的中间层，可以有效的降低钢材构件焊接时接触面的粗糙度，降低接触电阻，从而减少毛刺的生成，提高钢材构件焊接后焊缝的美观。

Description

一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺

技术领域

本发明属于钢材焊接技术领域，具体涉及一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺。

背景技术

电阻焊是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种，即点焊、缝焊、凸焊、对焊。

电阻焊具有焊接效率高、所需材料少，设备简单，并且可通过连续焊接工艺应用于大型结构中。但是在电阻焊的过程中，经常会出现的焊接质量问题有：焊点出现烧穿、焊穿、虚焊、脱焊、毛刺、飞溅、焊点小等。这些焊接缺陷会使焊接生产合格率降低，增加废品率，从而造成资源浪费增加生产成本。在电阻焊过程中，焊接质量问题以毛刺生成最为常见。例如中国专利CN2017109864648公开了一种碳钢减振板的焊接方法，该技术工艺中通过采用电阻焊的方式将碳钢减震板进行连续焊接，形成连续的整体结构，但是在焊接过程中，焊缝处容易挤压出毛刺，需要后续进行打磨处理，不仅费时费力，而且增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，该方法是对待焊接钢材构件提出的，其技术关键点是利用喷丸处理在钢材构件的待焊接部位形成中间层，使得接触面粗糙度降低，来以此降低接触电阻，从而减少电阻焊过程中毛刺的生成，具体处理工艺是采用电沉积对球状微米氧化铜表面进行载银，形成复合粉体，并利用喷丸处理，在钢材构件的待焊接部位形成复合粉体层。

在本发明中，经过表面电沉积后，在球状微米氧化铜的表面存在一过渡银层区，该过渡层的存在可有效的提升氧化铜与银之间的界面强和强度，从而形成结合紧密的复合粉体，并且通过喷丸处理将该复合粉体喷附在钢材构件的待焊接部位，形成复合粉体层，当钢构构件在焊接时，随着接触压力的增大，复合粉体层表面残留的氧化膜在正压力的作用下发生剪切或滑动运动，促使氧化膜破裂，而且当接触压力足够大时，氧化膜处于临界变形状态，从而加速复合粉体层表面粗糙度呈下滑趋势，进而表现为低而稳定的接触电阻值。

本发明的较优技术方案，所述球状微米氧化铜采用微波辅助液相法制备得到。

进一步的，在上述微波辅助液相法中，采用的沉淀剂为碳酸钾。

进一步的，在上述微波辅助液相法中，采用五水合硫酸铜作为铜源。

进一步的，在上述微波辅助液相法制备工艺中，所述硫酸铜溶液作为溶液A使用，其浓度为10-18g/200-360mL。

进一步的，在上述微波辅助液相法制备工艺中，所述碳酸钾溶液作为溶液B使用，其浓度为22.1-39.8g/230-415mL。

在本发明中，在上述微波辅助液相法制备工艺中，溶液A和溶液B的体积比为200-360:230-300。

在本发明中，在上述微波辅助液相法制备工艺中，将溶液A和溶液B分别转移至两个陶瓷坩埚中，将溶液B与溶液A迅速混合，同时将混合液放入微波炉中进行微波辐射加热处理。

在本发明中，上述微波辅助液相法制备工艺中，采用的微波辐射功率为300-400W，加热时间5-8min。

进一步的，在上述微波辅助液相法制备工艺中，得到的反应液需用去离子水、丙酮和乙醇过滤洗涤至中性。

进一步的，在上述微波辅助液相法制备工艺中，所述洗涤至中性的产物还需在空气下于60-70℃干燥3-6h。

本发明的较优技术方案，所述电沉积中，镀液为浓度0.1-0.8mol/L的硝酸银溶液。

本发明的较优技术方案，所述电沉积中，球状微米氧化铜与镀液的比例为2.5-5.0g:120-180mL。

本发明的较优技术方案，所述电沉积中，阴极和阳极选用银材质。

本发明的较优技术方案，所述球状微米氧化铜与镀液以800-1200r/min搅拌10-20min。

本发明的较优技术方案，在所述电沉积中，反应容器需要保持120-160r/min的转速旋转。

本发明的较优技术方案，在所述电沉积中，水浴温度控制在60-70℃。

本发明的较优技术方案，所述电沉积中，电沉积电压为10-13V，沉积时间300-600s。

进一步的，在电沉积结束后，对反应产物需进行抽滤、离心洗涤。

进一步的，所述抽滤产物需在85-95℃下干燥2-5h。

本发明的较优技术方案，所述喷丸处理中，喷丸介质由复合粉体和弹丸组成，其中复合粉体占弹丸总重量的7.5-12.5%。

本发明的较优技术方案，所述弹丸为不锈钢弹丸，其直径为0.5-1.2mm。

本发明的较优技术方案，所述喷丸处理的工艺参数如下：喷嘴距离钢材构件的距离为30-50mm，空气压力为0.5-0.8MPa，喷丸时间10-25min。

进一步的，所述喷丸处理前，还需对钢材构件进行超声波清洗。

进一步的，所述超声波清洗的介质为丙酮，清洗时间10-20min，清洗温度23-28℃。

进一步的，所述清洗结束后，还需对钢材构件进行烘干加热，加热温度为200-230℃，加热时间25-45min。

进一步的，在所述喷丸处理前，需将钢材构件的温度预热至150-175℃。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明中，使用复合粉体和不锈钢弹丸组成喷丸介质，采用喷丸处理的方法，利用高能喷丸使不锈钢弹丸冲击钢材构件的表面，从而在钢材构件的表面形成复合粉体层，在使用电阻焊对钢材构件进行焊接时，复合粉体层作为待焊接的钢材构件的中间层，可以有效的降低钢材构件焊接时接触面的粗糙度，增大了接触面积，从而降低接触电阻，可以避免电流密度剧增，防止接触电阻瞬间产生局部过高的电阻热，从而减少毛刺的生成。

在本发明中，钢材构件表面形成的复合粉体层，在焊接时，复合粉体层作为中间层，生成的液相足以填充焊接界面，使得钢材构件之间形成可靠的焊接连接，并且中间层生成的液相会向钢材构件基体中扩散，并且随着中间层厚度的增加，扩散深度得到提升，从而使得钢材构件在焊接时形成有效连接，并且界面连续致密，焊接处强度高，使得经过处理后的钢材构件在焊接后可以满足生产要求。

具体实施方式

实施例1

一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，具体处理工艺如下：

1）称取10g五水合硫酸铜溶于200mL去离子水中，不断搅拌至完全溶解，得到溶液A，另称取22.1g碳酸钾配制230mL的碳酸钾溶液，得到溶液B，将溶液A和溶液B分别转移至两个陶瓷坩埚中，将溶液B与溶液A迅速混合，同时将混合液放入微波炉中，以300W的微波辐射功率加热5min，微波加热结束后，将反应液取出，并用去离子水、丙酮和乙醇过滤洗涤至中性，然后在空气下于60℃干燥3h，得到微球状氧化铜；

2）称取2.5g微球状氧化铜，将入到120mL浓度为0.1mol/L的硝酸银溶液中，以800r/min强力搅拌10min，形成悬浮液，将银材质的阴极和阳极置入上述悬浮液中进行电沉积，在电沉积过程中以120r/min的转速旋转反应容器，同时控制水浴温度为60℃，电沉积电压为10V，沉积时间300s，待电沉积结束后，将反应产物进行抽滤、离心洗涤，并将抽滤产物置于85℃下烘干2h，得到复合粉体；

3）将待焊接钢材构件置于超声波清洗机中，清洗介质为丙酮，清洗时间10min，清洗温度23℃，待清洗结束后放入加热炉中进行烘干加热，加热温度为200℃，加热时间25min，将加热后的钢材构件的温度维持在150℃，向高能喷丸机中弹丸仓内加入复合粉体，复合粉体的添加量占弹丸总重量的7.5%，弹丸的直径为0.5mm，然后对钢材构件的待焊接部位进行喷丸处理，待喷丸结束后，再次对钢材构件进行超声清洗，即可完成钢材构件的处理工艺。

在本实施例中，所述喷丸处理的工艺参数如下：喷嘴距离钢材构件的距离为30mm，空气压力为0.5MPa，喷丸时间10min。

实施例2

一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，具体处理工艺如下：

1）称取15g五水合硫酸铜溶于300mL去离子水中，不断搅拌至完全溶解，得到溶液A，另称取33.2g碳酸钾配制345mL的碳酸钾溶液，得到溶液B，将溶液A和溶液B分别转移至两个陶瓷坩埚中，将溶液B与溶液A迅速混合，同时将混合液放入微波炉中，以300W的微波辐射功率加热8min，微波加热结束后，将反应液取出，并用去离子水、丙酮和乙醇过滤洗涤至中性，然后在空气下于65℃干燥5h，得到微球状氧化铜；

2）称取4.5g微球状氧化铜，将入到150mL浓度为0.6mol/L的硝酸银溶液中，以1000r/min强力搅拌15min，形成悬浮液，将银材质的阴极和阳极置入上述悬浮液中进行电沉积，在电沉积过程中以150r/min的转速旋转反应容器，同时控制水浴温度为65℃，电沉积电压为12V，沉积时间500s，待电沉积结束后，将反应产物进行抽滤、离心洗涤，并将抽滤产物置于90℃下烘干3h，得到复合粉体；

3）将待焊接钢材构件置于超声波清洗机中，清洗介质为丙酮，清洗时间10min，清洗温度25℃，待清洗结束后放入加热炉中进行烘干加热，加热温度为220℃，加热时间30min，将加热后的钢材构件的温度维持在170℃，向高能喷丸机中弹丸仓内加入复合粉体，复合粉体的添加量占弹丸总重量的10.0%，弹丸的直径为0.8mm，然后对钢材构件的待焊接部位进行喷丸处理，待喷丸结束后，再次对钢材构件进行超声清洗，即可完成钢材构件的处理工艺。

在本实施例中，所述喷丸处理的工艺参数如下：喷嘴距离钢材构件的距离为40mm，空气压力为0.6MPa，喷丸时间20min。

实施例3

一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，具体处理工艺如下：

1）称取18g五水合硫酸铜溶于360mL去离子水中，不断搅拌至完全溶解，得到溶液A，另称取39.8g碳酸钾配制415mL的碳酸钾溶液，得到溶液B，将溶液A和溶液B分别转移至两个陶瓷坩埚中，将溶液B与溶液A迅速混合，同时将混合液放入微波炉中，以400W的微波辐射功率加热8min，微波加热结束后，将反应液取出，并用去离子水、丙酮和乙醇过滤洗涤至中性，然后在空气下于70℃干燥6h，得到微球状氧化铜；

2）称取5.0g微球状氧化铜，将入到180mL浓度为0.8mol/L的硝酸银溶液中，以1200r/min强力搅拌20min，形成悬浮液，将银材质的阴极和阳极置入上述悬浮液中进行电沉积，在电沉积过程中以160r/min的转速旋转反应容器，同时控制水浴温度为70℃，电沉积电压为13V，沉积时间600s，待电沉积结束后，将反应产物进行抽滤、离心洗涤，并将抽滤产物置于95℃下烘干5h，得到复合粉体；

3）将待焊接钢材构件置于超声波清洗机中，清洗介质为丙酮，清洗时间20min，清洗温度28℃，待清洗结束后放入加热炉中进行烘干加热，加热温度为230℃，加热时间45min，将加热后的钢材构件的温度维持在175℃，向高能喷丸机中弹丸仓内加入复合粉体，复合粉体的添加量占弹丸总重量的12.5%，弹丸的直径为1.2mm，然后对钢材构件的待焊接部位进行喷丸处理，待喷丸结束后，再次对钢材构件进行超声清洗，即可完成钢材构件的处理工艺。

在本实施例中，所述喷丸处理的工艺参数如下：喷嘴距离钢材构件的距离为50mm，空气压力为0.8MPa，喷丸时间25min。

测试实验

1.1实验试样

选用厚度1.0mm的30Cr13不锈钢板材，采用实施例1-3提供的处理工艺对其进行表面处理，得到实验组试样；

选用厚度1.0mm的30Cr13不锈钢板材，将其置于超声波清洗机中，清洗介质为丙酮，清洗时间10min，清洗温度23℃，待清洗结束后放入加热炉中进行烘干加热，加热温度为200℃，加热时间25min，将加热后的不锈钢板材的温度维持在150℃，对钢材构件的待焊接部位进行喷丸处理，弹丸直径为0.5mm，待喷丸结束后，再次对钢材构件进行超声清洗，即可得到对照组试样，其中喷丸处理的工艺参数如下：喷嘴距离钢材构件的距离为30mm，空气压力为0.5MPa，喷丸时间10min。

1.2测试实验

采用电阻焊的方法，使用QMM125-54型焊机分别对实验组试样和对照组试样进行焊接，焊接电流为11500A，焊接速度为2.0mpm，滚轮压力1200kg，碾平压力1000kg，搭接量2.8/3.2mm，待焊接完成后，观察焊缝的外观形貌，以及选用万能试验机对焊接接头进行抗拉强度测试。

1.3测试结果

1.3.1焊缝处外观

实验组中，实施例1-3的试样，焊缝处未发明明显的毛刺；对照组中的试样，焊缝处发现少量明显毛刺。

1.3.2抗拉强度

实验组中，实施例1的试样，其抗拉强度相比较对照组试样，提升了3.8%；实施例2的试样，其抗拉强度相比较对照组试样，提升了4.3%；实施例3的试样，其抗拉强度相比较对照组试样，提升了4.1%。

通过上述测试结果可知，本发明提供的处理工艺，通过对钢材构件进行表面处理，不仅可以降低焊接过程中毛刺的生成，提高焊缝的美观，而且焊接接头的界面连续致密，焊接处强度高，使得经过处理后的钢材构件在焊接后可以满足生产要求。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，其特征在于，该方法是对待焊接钢材构件提出的，其技术关键点是利用喷丸处理在钢材构件的待焊接部位形成中间层，使得接触面粗糙度降低，来以此降低接触电阻，从而减少电阻焊过程中毛刺的生成，具体处理工艺是采用电沉积对球状微米氧化铜表面进行载银，形成复合粉体，并利用喷丸处理，在钢材构件的待焊接部位形成复合粉体层。

2.如权利要求1所述一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，其特征在于，所述电沉积中，镀液为浓度0.1-0.8mol/L的硝酸银溶液。

3.如权利要求1所述一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，其特征在于，所述电沉积中，球状微米氧化铜与镀液的比例为2.5-5.0g:120-180mL。

4.如权利要求1所述一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，其特征在于，所述电沉积中，电沉积电压为10-13V，沉积时间300-600s。

5.如权利要求1所述一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，其特征在于，所述喷丸处理中，喷丸介质由复合粉体和弹丸组成，其中复合粉体占弹丸总重量的7.5-12.5%。

6.如权利要求1所述一种降低钢材构件电阻焊过程中毛刺生产的处理工艺，其特征在于，所述喷丸处理的工艺参数如下：喷嘴距离钢材构件的距离为30-50mm，空气压力为0.5-0.8MPa，喷丸时间10-25min。