CN115319322A - 一种大电流脉冲储能电阻爆炸工艺及其焊接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺及其焊接结构，工艺包括以下步骤：①根据待焊接的第一工件、第二工件的金属材质选取合适的引爆介质或设计合适的引爆凸点；②将待焊接的第一工件、第二工件分别对应装入上电极、下电极，③上电极、下电极发生相对运动靠近；④储能焊电源系统输出大电流到达引爆介质或引爆凸点，引爆介质或引爆凸点在大电流的作用下爆炸，在第一工件、第二工件的被焊金属表面形成冲击波，被焊金属表面与引爆介质或引爆凸点的接触由点接触变成面接触，同时对第一工件、第二工件之间施加焊接压力，第一工件、第二工件通过引爆介质或引爆凸点熔化后形成焊接界面，焊接稳固牢靠，而且不需要炸药，生产过程安全、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及金属焊接领域，具体涉及一种用于异种金属的大电流脉冲储能电阻爆炸工艺及其焊接系统。
背景技术
异种金属材料焊接是焊接技术领域中的重要难题，由于异种金属在物理性能、化学性能等方面的显著差异，导致其焊接过程比同种金属要复杂得多，焊接接头质量难以保证，现在比较常见的异种金属焊接方式是储能电阻焊和爆炸焊。
储能电阻焊是将能量储存在电容里，在焊接时能量通过电阻焊变压器降压后加载在到被焊工件上，在8-30毫秒(这个时间可以通过回路的设计调节)的时间释放出储存的电能，通过电阻发热熔化拟焊接的接触点部位形成焊核的一种焊接技术。此技术运用于以下情形，按焊接点的大小设计电极，大电流瞬间集中通过焊点区域时是两个工件的连接面熔化形成焊核，以上一般用在铁基金属的焊接，但是对于有色金属和钨、钼、镍等金属相互焊接时，由于其物理特性的差异较大，很难用电阻焊工艺焊接。
传统的爆炸焊是通过雷管引爆炸药的巨大冲击波使覆炸药的板材高速撞向与之叠合的基板，两板接触面原子产生塑性流动和高速射流，结合面的氧化膜在高速射流作用下喷射出来，同时使工件连接在一起。炸药属于管控的物料，同时需要的安全保护措施较多不同的工件焊接需要匹配的工艺参数也有很大差异，调节有一定的难度，焊后需要的加工流程较多，在工业生产应用场合有一定的局限。
现在市场上还没有比较合适的工艺去焊接上述异种金属材质。
发明内容
针对现有技术存在上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种安全、稳定、快速而且可控的异种金属焊接方法，具体技术方案如下：
一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①根据待焊接的第一工件、第二工件的金属材质选取合适的引爆介质或设计合适的引爆凸点；
②将待焊接的第一工件、第二工件分别对应装入上电极、下电极，引爆介质或引爆凸点位于第一工件与第二工件之间；
③启动焊接流程，上电极、下电极发生相对运动靠近，当第一工件、第二工件分别与引爆介质或引爆凸点相接触时，上电极、第一工件、引爆介质或引爆凸点、第二工件、下电极与储能焊电源系统形成回路；
④储能焊电源系统电连接上电极、下电极，储能焊电源系统输出大电流到达引爆介质或引爆凸点，引爆介质或引爆凸点爆炸在第一工件、第二工件的被焊金属表面形成冲击波，被焊金属面与引爆介质或引爆凸点的接触由点接触变成面接触，同时对第一工件、第二工件之间施加焊接压力，使得第一工件、第二工件焊接成一体。
作为本发明的一种优选方案，引爆介质所用材质是与第一工件、第二工件的金属材质相互熔合,引爆凸点设计加工在第一工件或第二工件上。
作为本发明的一种优选方案，第一工件为铜材质，第二工件为钨或钨铜或钼材质，引爆介质所用材质是黄铜。
作为本发明的一种优选方案，所述第一工件为铜材质，第二工件为铝材质，引爆介质所用材质是铜。
作为本发明的一种优选方案，所述第一工件为铜材质，第二工件为铝材质，引爆凸点为在被焊金属铜材质或铝材质上加工的凸点。
作为本发明的一种优选方案，所述第一工件为镍材质，第二工件为铝材质，引爆介质所用材质是镍或铝。
作为本发明的一种优选方案，在步骤②中，上电极位于上方而下电极位于下方，在步骤④中，加压头驱动上电极下移靠近下电极，第一工件的底面接触引爆介质。
作为本发明的一种优选方案，储能焊电源系统20ms内输出数万至数十万安培的大电流到达引爆介质或引爆凸点。
作为本发明的一种优选方案，在步骤⑤中，引爆介质或引爆凸点爆炸使第一工件的被焊金属表面、第二工件的被焊金属面形成冲击波，第一工件的被焊金属面、第二工件的被焊金属表面与引爆介质或引爆凸点熔化后形成焊接界面。
一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接结构，使用了上述的大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺对异种金属进行焊接。
采用本发明大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺对异种金属进行焊接的优点在于：
⑴引爆介质或引爆凸点在大电流的作用下爆炸，在第一工件、第二工件的被焊金属表面形成冲击波，被焊金属表面与引爆介质或引爆凸点的接触由点接触变成面接触，同时对第一工件、第二工件之间施加焊接压力，第一工件、第二工件通过引爆介质或引爆凸点熔化后形成焊接界面，焊接稳固牢靠，而且不需要炸药，生产过程安全、可靠；
⑵工艺步骤设计简单合理，操作方便，焊接速度快，易于生产现场管控，更好地满足生产要求。
附图说明
图1是本发明实施方式一对应的结构示意图；
图2是本发明实施方式二对应的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施方式一：如图1所示，一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，包括以下步骤：
①根据待焊接的第一工件1、第二工件2的金属材质选取合适的引爆介质5；
②将待焊接的第一工件1、第二工件2分别对应装入上电极3、下电极4，第一工件1安装到上电极3底部，第二工件2安装到下电极4顶部，安装方式可以是卡扣固定或者气动夹持或者锥套夹持等等常规方式即可，引爆介质5位于第一工件1与第二工件2之间，在本实施方式中引爆介质5放在第二工件2上表面；
③启动焊接流程，上电极3、下电极4发生相对运动靠近，当第一工件1、第二工件2分别与引爆介质5相接触时，上电极3、第一工件1、引爆介质5、第二工件2、下电极4与储能焊电源系统6形成回路；
④储能焊电源系统6电连接上电极3、下电极4，储能焊电源系统6主要由充电变压器、储能电容和放电变压器及储能焊接控制系统组成，储能焊电源系统6电连接上电极3、下电极4具体而言是放电变压器次级的两个连接面分别连接上电极3、下电极4，储能焊电源系统6输出大电流到达引爆介质5，引爆介质5爆炸从而在第一工件1、第二工件2的被焊金属表面形成冲击波，被焊金属面与引爆介质5的接触由点接触变成面接触，同时对第一工件1、第二工件2之间施加焊接压力，使得第一工件1、第二工件2焊接成一体。
实施方式二：如图2所示，一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，包括以下步骤：
①根据待焊接的第一工件1、第二工件2的金属材质设计合适的引爆凸点8；
②将待焊接的第一工件1、第二工件2分别对应装入上电极3、下电极4，第一工件1安装到上电极3底部，第二工件2安装到下电极4顶部，安装方式可以是卡扣固定或者气动夹持或者锥套夹持等等常规方式即可，引爆凸点8位于第一工件1与第二工件2之间，在本实施方式中引爆凸点8设置在第一工件1下底面；
③启动焊接流程，上电极3、下电极4发生相对运动靠近，当第一工件1、第二工件2分别与引爆凸点8相接触时，上电极3、第一工件1、引爆凸点8、第二工件2、下电极4与储能焊电源系统6形成回路；
④储能焊电源系统6电连接上电极3、下电极4，储能焊电源系统6主要由充电变压器、储能电容和放电变压器及储能焊接控制系统组成，储能焊电源系统6电连接上电极3、下电极4具体而言是放电变压器次级的两个连接面分别连接上电极3、下电极4，储能焊电源系统6输出大电流到达引爆凸点8，引爆凸点8爆炸在第一工件、第二工件的被焊金属表面形成冲击波，被焊金属面与引爆凸点8的接触由点接触变成面接触，同时对第一工件1、第二工件2之间施加焊接压力，使得第一工件1、第二工件2焊接成一体。
具体的，第一工件1、第二工件2优先为柱体，例如圆柱、方柱等等。引爆介质5所用材质是与第一工件1、第二工件2的金属材质相互熔合。例如：第一工件1为铜材质，第二工件2为钨或钨铜或钼材质，引爆介质5所用材质是黄铜。例如：第一工件1为铜材质，第二工件2为铝材质，引爆介质5所用材质是铜。例如：第一工件1为镍材质，第二工件2为铝材质，引爆介质5所用材质是镍或铝。引爆介质5的选取结构尺寸大小受第一工件1、第二工件2的尺寸结构大小决定，例如直径为21mm的铬锆铜与直径为21mm钨铜棒对接焊，引爆介质5的直径为3mm，厚度为1mm。
具体的，引爆凸点8设置在第一工件1下底面或第二工件2上表面，引爆凸点8与第一工件1或第二工件2的材质相同，例如：第一工件1为铜材质，第二工件2为铝材质，引爆凸点为在被焊金属铜材质或铝材质上加工的凸点。
具体的，在上述实施方式一和二中，上电极3位于上方而下电极4位于下方，上电极3安装在加压头7下方，加压头7驱动上电极3下移靠近下电极4，施加焊接压力也是由加压头7来实行，第一工件1或第二工件2开始接触引爆介质5或引爆凸点8，储能焊电源系统20ms内输出数万至数十万安培的大电流例如1万-20万安培的大电流到达引爆介质5或引爆凸点8，引爆介质5或引爆凸点8因瞬间接受到大电流会产生爆炸。
具体的，引爆介质5或引爆凸点8爆炸使第一工件1的底金属面、第二工件2的上金属面形成冲击波，第一工件1的底金属面、第二工件2的上金属面与引爆介质5的接触由点接触变成面接触，第一工件1下端与第二工件2上端焊接连接一体。
一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接结构，使用了上述的大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺对异种金属进行焊接。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①根据待焊接的第一工件、第二工件的金属材质选取合适的引爆介质或设计合适的引爆凸点；
②将待焊接的第一工件、第二工件分别对应装入上电极、下电极，引爆介质或引爆凸点位于第一工件与第二工件之间；
③启动焊接流程，上电极、下电极发生相对运动靠近，当第一工件、第二工件分别与引爆介质或引爆凸点相接触时，上电极、第一工件、引爆介质或引爆凸点、第二工件、下电极与储能焊电源系统形成回路；
④储能焊电源系统电连接上电极、下电极，储能焊电源系统输出大电流到达引爆介质或引爆凸点，引爆介质或引爆凸点爆炸在第一工件、第二工件的被焊金属表面形成冲击波，被焊金属面与引爆介质或引爆凸点的接触由点接触变成面接触，同时对第一工件、第二工件之间施加焊接压力，使得第一工件、第二工件焊接成一体。
2.根据权利要求1所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，引爆介质所用材质是与第一工件、第二工件的金属材质相互熔合,引爆凸点设计加工在第一工件或第二工件。
3.根据权利要求1或2所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，第一工件为铜材质，第二工件为钨或钨铜或钼材质，引爆介质所用材质是黄铜。
4.根据权利要求1或2所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，所述第一工件为铜材质，第二工件为铝材质，引爆介质所用材质是铜。
5.根据权利要求1或2所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，所述第一工件为镍材质，第二工件为铝材质，引爆介质所用材质是镍或铝。
6.根据权利要求1或2所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，所述第一工件为铜材质，第二工件为铝材质，引爆凸点为在被焊金属铜材质或铝材质上加工的凸点。
7.根据权利要求1所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，在步骤②中，上电极位于上方而下电极位于下方，在步骤④中，加压头驱动上电极下移靠近下电极，第一工件的底面接触引爆介质。
8.根据权利要求1所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，储能焊电源系统20ms内输出数万至数十万安培的大电流到达引爆介质或引爆凸点。
9.根据权利要求1所述的一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺，其特征在于，引爆介质或引爆凸点爆炸使第一工件的被焊金属表面、第二工件的被焊金属面形成冲击波，第一工件的被焊金属面、第二工件的被焊金属表面与引爆介质或引爆凸点熔化后形成焊接界面。
10.一种大电流脉冲储能电阻爆炸焊接结构，其特征在于：使用了权利要求1～9任一所述的大电流脉冲储能电阻爆炸焊接工艺对异种金属进行焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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