CN206702406U - 同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置 - Google Patents

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郑伟
冉洋
赵发东
伏黎
王福森
田其佳
李墨
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Abstract

本实用新型公开了一种同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置,包括机架(1),所述机架(1)上设置有垫板(2),所述垫板(2)上设置电磁线圈(3),从上到下的多层同质或异质的金属材料的焊接区放置在所述电磁线圈(3)上,金属材料焊接区之间设置间隙片(6),所述垫板(2)的上方设置有压板架(7),所述压板架(7)的下表面安装有压板(8),所述压板架(7)通过气缸(11)驱动上下移动将金属材料压紧。提高焊接效率、提高焊接质量、降低能耗、不消耗辅材,节能环保。

Description

同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置
技术领域
本实用新型涉及电磁脉冲焊接装置,特别涉及一种同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置。
背景技术
针对同质或异质金属材料的焊接,如:随着动力电池的轻量化,“铝代铜”已成趋势。这就需要将铜质材料和铝质材料通过焊接工艺连接成一体,但是,铜和铝都属易氧化金属,并且熔点相差约400℃,可焊性差,对这种铜和铝的异种金属焊接要达到良好的焊接效果则十分困难。采用现有焊接技术存在以下不足:
1、摩擦焊、电子束焊、超声波焊等焊接方法焊接铜铝,由于不均匀的温度场会导致残余应力和变形的产生等问题,焊接出来的接头脆性大,易产生裂纹且焊缝易产生气孔,焊接起来的工件难免出现断裂。
2、激光焊接也只能焊接较薄的材料,需要气体保护,而且焊接过程中容易出现气孔裂纹。
3、一次只能焊接一层,不能多层焊接,效率不高。
其次,传统工艺生产环境恶劣,,焊接效率低;焊接质量不稳定,接头外形不美观;焊接过程产生高温、发热、烟尘、废气等对环境的负面影响。由于焊接过程中需要消耗焊辅料及气体,以及高能耗等,使焊接成本较高。因此,寻找新的焊接效率高、焊接质量好、能耗低的焊接方法一直是我们需要解决的问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种能提高焊接效率、提高焊接质量、降低能耗、不消耗辅材的同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置。
为了实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:一种同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置,包括机架,其特征在于:所述机架上设置有垫板,所述垫板上设置电磁线圈,多层同质或异质的金属材料的焊接区从上到下叠放在所述电磁线圈上,金属材料的焊接区之间设置间隙片,所述垫板的上方设置有压板架,所述压板架的下表面安装有压板,所述压板架通过气缸驱动上下移动将金属材料压紧。
上述方案中,所述压板架的两侧设置有导向套,所述机架上对应两侧的导向套设置有导向杆,所述导向套套在导向杆上。使得压板的移动不发生偏移。
上述方案中,所述金属材料为电池铝板耳和铜极耳,多层铝板耳的焊接区放置在电磁线圈上,最上层铝板耳的上方放置铜极耳,所述铝板耳的焊接区之间以及铝板耳和铜极耳焊接区之间设置间隙片。
上述方案中:所述铝板耳为三层。
采用上述方案,使用时,电容供电装置的电容开关相连,电容供电装置包括交流电源、变压器、高压整流器、电容器和电容开关,交流电源经变压器变压后与高压整流器相连,高压整流器与电容器相连,电容器与电容开关相连,电容开关由脉冲发生器控制通断;该脉冲发生器的信号输入端与交流电源相连,信号输出端同与电容开关相连。
安装好铝板耳和铜极耳后,开启脉冲发生器,使电容器充电,充电电压达到设定值时,触发装置打开电容开关,使电容器快速放电,电流在极短的时间内流过电磁线圈进行释放,产生瞬间高压脉冲磁场,同时也在铝板耳的表面产生感应电流,并产生感应磁场,两磁场相互排斥,铝板耳在强磁场力的作用下向上移动,当磁场力达到铝板耳的变形的屈服条件时,使其瞬间向铜极耳冲击达到焊接的目的。
具体说:在焊接时,铝板耳和电磁线圈均可被看成是导体,当给电磁线圈通电时,铝板耳内表面会产生感应电流,该电流也产生电磁场。根据楞次定律,电磁线圈产生的磁场与感应电流的磁场方向相反,相互排斥。因此,两磁场相互作用产生强大的排斥力,这时铝板耳受到一个向上的作用力,在极短时间内向移动,当铝板耳与铜极耳碰撞时的运动速度大于400米/秒时,即实现冶金结合。其它金属材料的电磁脉冲焊接原理与之类似。
有益效果:
(1)、本实用新型的焊接装置实现的是有别于现有传统焊接技术和工艺的绿色、环保、低碳工艺,可广泛用于导电性好的同质或异质金属材料的搭接焊接,特别是焊接材料属性差异很大的金属具有明显优势(如:铜-钢,铜-铝,铜-镁,铝-钢,铜-不锈钢,铝-等)。
(2)、本实用新型的装置可一次焊接多层金属,提高了生产效率,降低了工人的劳动强度。
(3)、整个焊接过程无发热,属固态焊接,冷焊工艺,焊接后焊件材料的金属特性不会发生任何改变,无残余应力。两种材料在焊合面形成原子间距离的稳定的冶金结合,整个过程无热、无烟、无废气、无火花、无飞溅,无辅材消耗,能耗很低,节能环保。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1的A处局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
实施例1,如图1-2所示:本实用新型的同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置由机架1、垫板2、电磁线圈3、铝板耳4、铜极耳5、间隙片6、压板架7、压板8、导向套9、导向杆10、气缸11组成。
机架1上设置有垫板2,垫板2上设置电磁线圈3,多层同质或异质的金属材料的焊接区从上到下叠放在电磁线圈3上,金属材料焊接区之间设置间隙片6。在这里,金属材料为电池铝板耳4和铜极耳5,多层铝板耳4的焊接区放置在电磁线圈3上,这里,铝板耳4为三层。最上层铝板耳4的上方放置铜极耳5,铝板耳4的焊接区之间以及铝板耳4和铜极耳5焊接区之间设置间隙片6。
垫板2的上方设置有压板架7,压板架7的下表面安装有压板8,压板架7通过气缸11驱动上下移动将金属材料压紧。气缸11安装在机架1上的气缸安装梁上。优选在压板架7的两侧设置有导向套9,机架1上对应两侧的导向套9设置有导向杆10,导向套9套在导向杆10上。
电磁线圈3与电容供电装置的电容开关相连,电容供电装置包括交流电源、变压器、高压整流器、电容器和电容开关,交流电源经变压器变压后与高压整流器相连,高压整流器与电容器相连,电容器与电容开关相连,电容开关由脉冲发生器控制通断;该脉冲发生器的信号输入端与交流电源相连,信号输出端同与电容开关相连。电容器可以为多个构成的电容器组。
开启脉冲发生器,使电容供电装置的电容器充电,充电电压达到设定值时,打开电容开关,使电容器快速放电,从而实现电池铝板耳、铜极耳的焊接,焊接时的脉冲电流要达到600KA以上。
本实用新型不局限于上述具体实施例,应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之,凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置,包括机架(1),其特征在于:所述机架(1)上设置有垫板(2),所述垫板(2)上设置电磁线圈(3),多层同质或异质的金属材料的焊接区从上到下叠放在所述电磁线圈(3)上,金属材料的焊接区之间设置间隙片(6),所述垫板(2)的上方设置有压板架(7),所述压板架(7)的下表面安装有压板(8),所述压板架(7)通过气缸(11)驱动上下移动将金属材料压紧。
2.根据权利要求1所述同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置,其特征在于:所述压板架(7)的两侧设置有导向套(9),所述机架(1)上对应两侧的导向套(9)设置有导向杆(10),所述导向套(9)套在导向杆(10)上。
3.根据权利要求1或2所述同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置,其特征在于:所述金属材料为电池铝板耳(4)和铜极耳(5),多层铝板耳(4)的焊接区放置在电磁线圈(3)上,最上层铝板耳(4)的上方放置铜极耳(5),所述铝板耳(4)的焊接区之间以及铝板耳(4)和铜极耳(5)焊接区之间设置间隙片(6)。
4.根据权利要求3所述同质或异质金属材料电磁脉冲搭接焊接装置,其特征在于:所述铝板耳(4)为三层。
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