專利名稱：一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點焊電極，具體而言為涉及一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法。
背景技術(shù)：
點焊是一種高速經(jīng)濟的連接方法，適用于接頭不要求氣密、厚度較小的薄板構(gòu)件， 點焊過程由預(yù)壓、焊接、維持和休止四個基本程序組成，必要時可增附加程序；目前點焊時主要采用錐臺形和球面形兩種電極，錐臺形的端面直徑d或球面形的端部圓弧半徑R的大小，決定了電極與焊件接觸面積的多少，在同等電流時，它決定了電流密度大小和電極壓強分布范圍；一般選用比期望獲得的熔核直徑大20%左右的工作面直徑所需的端部尺寸，電極壓力的大小一方面影響電阻的數(shù)值，從而影響析熱量的多少，另一方面影響焊件向電極的散熱情況，通電時間的長短直接影響輸入熱量的大小，在目前廣為采用的同期控制點焊機上，通電時間是周(我國一周為20ms)的整倍數(shù)，在點焊過程中，析出熱量與電流的平方成正比，所以焊接電流對焊點性能影響最敏感，另外，點焊樣品的形狀、尺寸、表面狀態(tài)等對點焊工藝參數(shù)的選擇有影響。與低碳鋼等傳統(tǒng)材料相比，電阻點焊連接工藝在鋁合金薄板結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中遠沒得到廣泛應(yīng)用，其中，鋁合金電阻點焊中的電極燒損(電極壽命低、飛濺大、焊點表面成形差) 和點焊接頭質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，是限制該工藝推廣應(yīng)用的主要原因，對于低碳鋼點焊，電極壽命可以達到幾千個焊點，而點焊鋁合金一般僅能達到幾十個焊點，為了提高電極使用壽命，李青松等人(鋁合金電阻點焊電極延壽技術(shù)的研究，電焊機，2009,39 (7))研究了機油、 機油和碳化硼對點焊上電極表面磨損、腐蝕的影響，分析認(rèn)為一方面有機油可以起到散熱的作用，降低上電極和工件接觸面之間的溫度，從而減小了銅電極在壓力作用下的塑性變形；另一方面，有機油在一定程度上減少了銅、鋁的接觸，降低了銅鋁之間的擴散速度，進而減輕了銅鋁合金化，故有機油能較好地保護上電極，減小上電極的磨損腐蝕，延長電極使用壽命，他們的研究表明在鋁合金表面加入有機油和碳化硼的效果最好，電極磨損最輕，鋁合金點焊可以達到10(Γ200次。然而，與低碳鋼的點焊連接相比，上述措施的效果仍不顯著，因此，如何在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，進一步提高電極使用壽命，減少非導(dǎo)電性介質(zhì)的影響，防止電極-鋁板之間起弧，是需要進一步研究的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法，其基本原理是采用油性隔離層，減少電極與鋁合金的直接接觸，同時添加適量的石墨，有效實現(xiàn)電極-鋁合金之間的導(dǎo)通，以避免在電極-鋁合金之間的界面上形成電弧放電，同時油性介質(zhì)和石墨顆粒還可以起到良好的潤滑作用，減輕電極在使用過程中的磨損。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，還需要同時對鋁合金表面實現(xiàn)研磨，以去除氧化膜，減少打弧的可能，并適當(dāng)降低電極的(接觸)作用速度，以避免電極與鋁板表面的直接接觸，因為在溫度升高時，電極材料容易通過擴散與鋁合金形成低熔點金屬間化合物，或者形成固溶體降低體系的熔化溫度，所以避免電極與鋁板表面的直接接觸也非常重要，立即在研磨過的鋁合金表面上涂石墨-機油涂料也可以有效防止鋁合金表面氧化，并可以對電極起到冷卻作用。具體而言為，本發(fā)明提出一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法，其特征是對待焊鋁合金板上要與電極接觸部分進行研磨并涂上石墨-機油涂料，然后讓電極以廣100mm/S 的移動速度與待焊鋁合金板接觸，將待焊鋁合金板夾持在點焊電極之間，通電流點焊，完成后換另一待焊點重復(fù)以上操作。所述的研磨是指，采用800#以上砂紙或砂輪對待焊鋁板與電極接觸部分進行打
磨，直至去除表面的氧化膜，并清除磨屑。所述的石墨-機油涂料是指，采用結(jié)冰點溫度不高于-10°C且100°C時粘度等級不低于30的機油為分散劑，和粒徑在0. 2^2. O μ m的鱗片狀石墨顆粒配制成的含石墨2飛wt% 的涂料。所述的通電流點焊是指，采用電容電壓20(T400V、焊接電流800(Γ40000Α、焊接時間0. 02 0. 04s,電極壓力500 3000N。從上述原理和方法可以看出，本發(fā)明很好地避免了電極-鋁合金界面出現(xiàn)打弧的現(xiàn)象，同時避免了電極與鋁合金在高溫下的直接接觸，降低了銅、鋁相互擴散和形成金屬間化合物的可能，有效提高了電極的使用壽命，除此以外，本發(fā)明還具有以下優(yōu)勢
1、工藝簡單，易于實現(xiàn)自動化通過分工序操作，可以實現(xiàn)上涂料一點焊一清除涂料等工序的自動操作，大大提高了生產(chǎn)率，并有效減輕了工人的勞動強度。2、成本低廉，適應(yīng)不同場合的需求本發(fā)明涉及的方法中采用的石墨和機油，均來源廣、成本低，不僅適合批量規(guī)?；瘧?yīng)用，多品種小批量甚至單件操作也非常容易實現(xiàn)。


圖1電極表面的光鏡照片；
(a)未刷涂料50次后電極，(b)刷涂料500次后電極。
具體實施例方式本發(fā)明可以根據(jù)以下實例實施，但不限于以下實例，在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，除非有另外說明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義，應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍，在以下的實施例中，未詳細描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。實施例1
待焊20M鋁合金板厚度0. 5mm,采用800#砂紙或砂輪對待焊鋁板與電極接觸部分進行打磨，直至去除表面的氧化膜，并清除磨屑，給研磨過的鋁合金板上要與電極接觸部分涂上石墨-機油涂料，石墨-機油涂料以20W-30機油為分散劑，其中含鱗片狀石墨2wt%，石墨顆粒粒徑0.2μπι，然后讓電極以lmm/s的移動速度與待焊鋁合金板接觸，將待焊鋁合金板夾持在點焊電極之間，通電流點焊，采用電容電壓200V、焊接電流8000A、焊接時間0. 04s，電極壓力500N，完成后換另一待焊點，重復(fù)以上操作500次。
圖1為不同電極表面的光鏡照片，從圖中可以看出，未刷涂料50次后電極表面已經(jīng)出現(xiàn)破壞，而刷涂料500次后電極表面仍沒有明顯的破壞，電極出現(xiàn)破壞容易影響鋁合金板上電焊點的質(zhì)量，未刷涂料50次，鋁合金板上電焊點出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，而刷涂料后即使500次鋁合金板上電焊點也沒有明顯的破壞。這充分說明采用本發(fā)明的技術(shù)方法取得了預(yù)期的效果。實施例2
待焊LF6鋁合金板厚度0. 8mm,采用1000#砂紙或砂輪對待焊鋁板與電極接觸部分進行打磨，直至去除表面的氧化膜，并清除磨屑，給研磨過的鋁合金板上要與電極接觸部分涂上石墨-機油涂料，石墨-機油涂料以10W-40機油為分散劑，其中含鱗片狀石墨4wt%，石墨顆粒粒徑0. 8 μ m，然后讓電極以30mm/s的移動速度與待焊鋁合金板接觸，將待焊鋁合金板夾持在點焊電極之間，通電流點焊，采用電容電壓300V、焊接電流15000A、焊接時間0. 02s,電極壓力1200N，完成后換另一待焊點，重復(fù)以上操作600次，點焊電極表面仍沒有明顯破壞。實施例3
待焊的6061鋁合金板厚度1. 2mm。采用1000#砂紙或砂輪對待焊鋁板與電極接觸部分進行打磨，直至去除表面的氧化膜，并清除磨屑，給研磨過的鋁合金板上要與電極接觸部分涂上石墨-機油涂料，石墨-機油涂料以15W-50機油為分散劑，其中含鱗片狀石墨5wt%， 石墨顆粒粒徑1. 2 μ m，然后讓電極以60mm/s的移動速度與待焊鋁合金板接觸，將待焊鋁合金板夾持在點焊電極之間，通電流點焊，采用電容電壓350V、焊接電流30000A、焊接時間 0. 03s,電極壓力2000N，完成后換另一待焊點，重復(fù)以上操作700次，點焊電極表面仍沒有明顯破壞。實施例4
待焊LF21鋁合金板厚度1. 5mm,采用1000#砂紙或砂輪對待焊鋁板與電極接觸部分進行打磨，直至去除表面的氧化膜，并清除磨屑，給研磨過的鋁合金板上要與電極接觸部分涂上石墨-機油涂料，石墨-機油涂料以5W-30機油為分散劑，其中含鱗片狀石墨6wt%， 石墨顆粒粒徑2.0μπι，然后讓電極以100mm/S的移動速度與待焊鋁合金板接觸，將待焊鋁合金板夾持在點焊電極之間，通電流點焊，采用電容電壓400V、焊接電流40000A、焊接時間 0. 02s,電極壓力3000N，完成后換另一待焊點，重復(fù)以上操作，點焊800次電極表面仍沒有明顯破壞。
權(quán)利要求
1.一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法，其特征是對待焊鋁合金板上要與電極接觸部分進行研磨并涂上石墨-機油涂料，然后讓電極以廣100mm/S的移動速度與待焊鋁合金板接觸，將待焊鋁合金板夾持在點焊電極之間，通電流點焊，完成后換另一待焊點重復(fù)以上操作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法，其特征是所述的研磨是指，采用800#以上砂紙或砂輪對待焊鋁板與電極接觸部分進行打磨，直至去除表面的氧化膜，并清除磨屑。
3.如權(quán)利要求1所述的一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法，其特征是所述的石墨-機油涂料是指，采用結(jié)冰點溫度不高于-10°C且100°c時粘度等級不低于30的機油為分散劑，和粒徑在0. 2^2. 0 μ m的鱗片狀石墨顆粒配制成的含石墨2飛wt%的涂料。
4.如權(quán)利要求1所述的一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法，其特征是所述的通電流點焊是指，采用電容電壓20(T400V、焊接電流800(Γ40000Α、焊接時間0. 02、. 04s,電極壓力500 3000N。
全文摘要
本發(fā)明涉及點焊電極，具體而言為涉及一種提高鋁合金點焊電極壽命的方法。其特征是對待焊鋁合金板上要與電極接觸部分進行研磨并涂上石墨-機油涂料，然后讓電極以1~100mm/s的移動速度與待焊鋁合金板接觸，將待焊鋁合金板夾持在點焊電極之間，通電流點焊，完成后換另一待焊點重復(fù)以上操作，可以保證點焊電極具有較長的使用壽命。
文檔編號B23K11/11GK102441731SQ20111035865
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者侯文勝, 周小亮, 趙玉濤, 陳剛 申請人:江蘇大學(xué)