TWI522197B - 改良式閃光銲接方法 - Google Patents

Description

改良式閃光銲接方法

本發明是關於一種銲接方法之改良，特別是一種用以對接金屬件的改良式閃光銲接方法。

請參照第1a~1d圖，其係早期閃光銲接方法的步驟示意圖，藉由該閃光銲接方法，可將二工件以其軸向端面對接。如第1a圖所示，其係將欲進行對接之二工件91、92分別夾固在一移動平台81及一固定平台82上，並維持該二工件91、92的軸向端面相距一間隙G，以由該移動平台81帶動該工件91快速朝該工件92移動；其中，在夾固該二工件91、92前，須先削整該二工件91、92欲進行對接的軸向端面，使該二工件91、92的軸向端面平整或呈相匹配的形態，以便順利對接。如第1b圖所示，當該二工件91、92的軸向端面相接觸時，即分別對該二工件91、92提供電流；當通入較高的電流時，相接觸的軸向端面將因焦耳效應而產生高熱能，使得該二工件91、92的軸向端面能在通電的瞬間被加熱至熔融狀態，從而在接觸面上形成液態金屬過樑，該金屬過樑又在進一步加熱的過程中爆炸而破壞，熔化金屬飛濺而形成閃光。如第1c圖所示，該二工件91、92經不斷連續閃光，使軸向端面的溫度逐漸均勻一致，隨後迅速施加一預鍛力迫使該二工件91、92的軸向端面相互擠壓而充分閉合，並擠出全部的液態金屬，使該二工件91、92完成對接。其中，由於被擠出的液態金屬冷卻後會在銲接成品的外表面形成大量的溢料，因此該二工件91、92完成對接後，還需要如第1d圖所示，藉由一修整器83修整銲接成品的外表面， 去除所述溢料，使銲接成品的外表面平整以提高美觀度。

在實施上述之閃光銲接方法時，隨著欲接合之二工件的軸向端面面積增大，為達到足夠的電流密度以熔融工件的軸向端面，銲接時所需輸入的銲接電流也將相對提高，故會有高耗能的問題存在。為此，目前遂有業者在進行閃光銲接程序之前，先對工件的軸向端面進行一削整步驟，如第2圖所示，先對工件W的一端進行削整，使工件W的軸向端面徑寬D1小於該工件W的外環周面徑寬D2，以降低進行閃光銲接程序所需輸入的銲接電流。

然而，在銲接前先對工件W的端部進行削整，不僅相當費時費力，也會衍生刀具磨耗以及浪費工件W材料等問題；因此，儘管銲接時所需輸入的銲接電流較小，整體而言並無法達到降低銲接成本的效果，且銲接效率反而大幅下降。另一方面，使用該習知的閃光銲接方法進行工件W端面的對接後，仍必須對銲接成品外表面的大量溢料進行削整，同樣造成刀具磨耗、浪費工件W材料以及降低銲接效率等問題。是以，習知的閃光銲接方法實有加以改善之必要。

本發明之目的係提供一種改良式閃光銲接方法，能減少銲接所需輸入的電流量，從而有效降低整體的銲接成本。

本發明之再一目的係提供一種改良式閃光銲接方法，可改善銲接成品外表面形成過多溢料的情況，以減少大量削整溢料所衍生工件材料浪費的問題，從而降低銲接成本及提升銲接效率。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種改良式閃光銲接方法，包含：於工件的端面結合至少一凸塊，並將結合有該凸塊的工件以端面相對，及使位於該二相對端面的凸塊相對；移動工件使相對的凸塊相互接觸；對工件提供電流使相接觸的凸 塊瞬間形成熔融狀態；使工件相對的二端面對向擠壓，令相接觸的凸塊相互熔融並與該工件的二相對端面熔融成一體，以將該工件的二相對端面充分閉合，完成工件端面的對接而獲得一銲接成品。

其中，該凸塊與該工件端面的截面積比為0.15~0.75；其中又以0.30~0.46尤佳。

其中，該凸塊的材質與該工件的材質相同或相似。

其中，呈熔融狀的凸塊在該工件相對的二端面之間受到擠壓而均佈於該二相對的端面。

其中，該凸塊係銲接結合於工件的端面。

其中，其係將熔融狀的金屬液點注於工件的端面，以於金屬液冷卻後，在工件的端面形成所述凸塊。

其中，該凸塊係呈從連接工件端面的一端朝自由端漸縮外徑的形態。

其中，該凸塊的數量為單一個，該凸塊結合在該工件端面的中心處。

其中，該凸塊的數量為數個，該數個凸塊呈均勻分佈地結合於該工件的端面。

據此，本發明的改良式閃光銲接方法，能減少銲接所需輸入的電流量，從而有效降低整體的銲接成本。此外，使用本發明的改良式閃光銲接方法，還可改善銲接後在銲接成品外表面形成過多溢料的情況，以減少大量削整溢料所衍生工件材料浪費的問題，從而降低銲接成本及提升銲接效率。

〔本發明〕

1‧‧‧工件

1a‧‧‧第一工件

1b‧‧‧第二工件

11、11a、11b‧‧‧端面

2‧‧‧凸塊

2a‧‧‧第一凸塊

2b‧‧‧第二凸塊

3‧‧‧移動平台

4‧‧‧固定平台

5‧‧‧銲接成品

〔習用〕

91‧‧‧工件

92‧‧‧工件

81‧‧‧移動平台

82‧‧‧固定平台

83‧‧‧修整器

W‧‧‧工件

G‧‧‧氣隙

D1‧‧‧徑寬

D2‧‧‧徑寬

第1a~1d圖：習知閃光銲接方法的步驟示意圖。

第2圖：習知閃光銲接方法經削整步驟所得之工件的結構示意圖。

第3圖：本發明改良式閃光銲接方法所使用之工件的結構示意圖。

第4圖：以本發明改良式閃光銲接方法對接二工件的示意圖。

第5圖：以本發明改良式閃光銲接方法對接圓環形工件二端的示意圖(一)。

第6圖：以本發明改良式閃光銲接方法對接圓環形工件二端的示意圖(二)。

第7圖：以本發明改良式閃光銲接方法對接圓環形工件二端的示意圖(三)。

第8圖：以本發明改良式閃光銲接方法對接圓環形工件二端的示意圖(四)。

第9圖：本發明改良式閃光銲接方法所使用之另一種型態之工件的結構示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明為一種改良式閃光銲接方法，該方法大致上包含以下步驟：請參照第3圖，於工件1的端面11結合至少一凸塊2，該凸塊2與該工件1端面11的截面積比可為0.15~0.75，其中又以0.30~0.46尤佳。更詳言之，當該工件1之端面11的截面積不大時，該凸塊2的數量可僅為單一個，且該凸塊2較佳選擇結合在該工件1之端面11的中心處；當該工件1之端面11的截面積較大時，該凸塊2的數量可選擇為數個，且該 數個凸塊2較佳呈均勻分佈地結合於該工件1之端面11。舉例而言，該工件1之端面11截面積約每210mm²可搭配有一個凸塊2，且該凸塊2的最大外形尺寸可約為6~14mm。其中，該工件1的材質可選擇為鐵類材料(例如：析出硬化型不銹鋼)或非鐵類材料(例如：鎳基超合金、鈦合金)，本發明並不加以限制；該凸塊2的材質較佳與該工件1的材質相同或相近，使得該凸塊2可選擇透過銲接的方式(例如：填料式TIG銲接或MIG/MAG/CO₂銲接)結合固定於該工件1的端面11，並於後續步驟中與該工件1的端面11熔融成一體；或是直接將熔融狀的金屬液點注於該工件1的端面11，以於金屬液冷卻後在該工件1的端面11形成所述凸塊2。另，本發明並不特別限定該凸塊2的結構形態，該凸塊2可以呈圓柱狀、多邊形柱狀或半球狀等形態，其中又以從連接該工件1之端面11的一端朝自由端漸縮外徑的形態尤佳，使該凸塊2的自由端處截面積更小，以於後續通電時產生較高的電流密度。

此外，請參照第4圖，當欲對接的物品為二個柱狀的工件1(以下稱『第一工件1a』及『第二工件1b』)時，其係選擇在該第一工件1a與第二工件1b欲對接的端面11a、11b上，分別結合適當數量的凸塊2(以下稱結合於該第一工件1a之凸塊2為『第一凸塊2a』，及稱結合於該第二工件1b之凸塊2為『第二凸塊2b』)，並使該第一工件1a的端面11a與該第二工件1b的端面11b相對，及使該第一凸塊2a與該第二凸塊2b相對。請參照第5圖，若欲將一個圓環形工件1的二端對接時，則選擇在該工件1之二端面11的相對位置上，分別結合適當數量的凸塊2。其中，無論是將二工件1的一端對接，或是將一工件1的二端對接，該工件1的端面11都可以是徑向截面，或是與徑向截面形成一夾角的斜截面，為本領域中具有通常知識者可以理解，而不以本發明圖式所揭露之型態為限。

本發明以下茲舉將一個圓環形工件1之二端對接的使用例進 行說明：請參照第5圖，該工件1之二端面11分別設有數個凸塊2，銲接時，可將該工件1欲對接的二端分別夾固在一移動平台3及一固定平台4上，並維持該工件1之二端面11相對，且分別結合於該二端面11的數個凸塊2亦呈相對。請參照第6圖，由該移動平台3帶動所夾固之工件1端部緩速地朝該固定平台4平移，使該工件1欲對接的二端靠近，直至該數個相對的凸塊2相互接觸。請參照第7圖，在該數個相對的凸塊2相互接觸後，可對該工件1提供電流，而通入該工件1的電流將自然集中至該數個相互接觸的凸塊2上，使該數個凸塊2具有相當高的電流密度以產生高熱能，使該數個相互接觸的凸塊2能夠在通電的瞬間被加熱至熔融狀態。請參照第8圖，隨著該移動平台3持續朝該固定平台4移動，呈熔融狀該數個凸塊2可在該工件1的二端面11之間受到擠壓而均佈於該二端面11上；同時，由於該凸塊2的材質與該工件1的材質相同或相近，故該數個凸塊2不僅可相互熔融，壓合後更與該工件1的二端面11熔融成一體，使該二端面11充分閉合，完成對接以獲得一圓環形的銲接成品5。

一般而言，欲進行銲接的工件1，其製成時在端面11處通常係呈凹凸不平的形態，而本發明之改良式閃光銲接方法主要是由設於端面11的凸塊2相對接及熔融而非整個端面11，因此儘管工件1的端面11呈凹凸不平的形態，只要其高低差不大於凸塊2的厚度，都可以不必修整端面11，而可直接將凸塊2結合固定至端面11及進行對接的銲接動作；如此一來，使用本發明之改良式閃光銲接方法對接工件1時，可省去銲接前削整工件1端面11的步驟，從而提升操作便利性及銲接效率。

請參照第9圖，本發明之改良式閃光銲接方法也可以適用於徑向截面形狀較複雜的工件1對接情形；舉例而言，該工件1可以是H型鋼，且該工件1的端面11依截面的形狀與大小均勻分佈有數個前述之凸塊2，以透過對接及熔融相對的凸塊2來完成二個H型鋼之對接，其中銲接 的步驟同於前述，故於此不再詳述。

綜上所述，本發明之改良式閃光銲接方法，可藉由在工件的端面結合小體積的凸塊，使通入工件的電流自然集中至凸塊上，且由於凸塊的截面積小，能相對提高電流密度，故相較於習知需通入大量電流才能使整個端面被加熱至熔融狀，本發明之改良式閃光銲接方法實施時可大幅地降低實施閃光銲接時所須通入工件的電流量，具有節能的效果。

此外，由於本發明之改良式閃光銲接方法係由欲對接的工件端面壓合熔融的凸塊，使得習知以端面相互壓合而在銲接成品外表面產生過多溢料的情況能有效獲得改善，僅於接合端處產生些微的溢料，可大幅降低需削整的溢料量，從而減少浪費工件材料；甚至，在某些外表面平整度要求不高的銲接需求下，還可以完全省去削整溢料的程序，不僅能有效提升銲接效率，還能免除購置與保養用以削整溢料之修整器的成本，有助進一步地降低整體的銲接成本。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧工件

11‧‧‧端面

2‧‧‧凸塊

3‧‧‧移動平台

4‧‧‧固定平台

Claims (10)

1. 一種改良式閃光銲接方法，包含：於工件的端面結合至少一凸塊，並將結合有該凸塊的該工件以端面相對，及使位於該二相對端面的該凸塊相對；移動該工件使相對的該凸塊相互接觸；對該工件提供電流使相接觸的該凸塊瞬間形成熔融狀態；使該工件相對的二端面對向擠壓，令相接觸的該凸塊相互熔融並與該工件的二相對端面熔融成一體，以將該工件的二相對端面充分閉合，完成該工件端面的對接而獲得一銲接成品。
2. 如申請專利範圍第1項所述之改良式閃光銲接方法，其中，該凸塊與該工件端面的截面積比為0.15~0.75。
3. 如申請專利範圍第2項所述之改良式閃光銲接方法，其中，該凸塊與該工件端面的截面積比為0.30~0.46。
4. 如申請專利範圍第1項所述之改良式閃光銲接方法，其中，該凸塊的材質與該工件的材質相同或相似。
5. 如申請專利範圍第1項所述之改良式閃光銲接方法，其中，呈熔融狀的該凸塊在該工件相對的二端面之間受到擠壓而均佈於該二相對的端面。
6. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之改良式閃光銲接方法，其中，該凸塊係銲接結合於該工件的端面。
7. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之改良式閃光銲接方法，其中，其係將熔融狀的金屬液點注於該工件的端面，以於金屬液冷卻後，在該工件的端面形成所述凸塊。
8. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之改良式閃光銲接方法，其中，該凸塊係呈從連接該工件端面的一端朝自由端漸縮外徑的形態。
9. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之改良式閃光銲接方法，其 中，該凸塊的數量為單一個，該凸塊結合在該工件端面的中心處。
10. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之改良式閃光銲接方法，其中，該凸塊的數量為數個，該數個凸塊呈均勻分佈地結合於該工件的端面。