一種新型的金屬焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的金屬焊接方法，具體適用于擴大 適用范圍、提升焊接接頭的強度及表面質(zhì)量、延長電極的使用壽命。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，客車車身普遍采用矩形管作為骨架，薄板作為蒙皮的結(jié)構(gòu)，涉及到大量的管 材與板材連接問題。隨著液壓成型管在汽車輕量化中的廣泛應(yīng)用，在轎車、卡車等車型中 也涉及到一些管材與板材連接的問題，如車頂側(cè)圍橫梁、車頂縱梁、車身縱梁等部位。由于 這些結(jié)構(gòu)中板材多是用作外觀件，因此，在保證接頭強度的同時，也應(yīng)盡可能的提高表面質(zhì) 量。
[0003] 電阻點焊是目前汽車車身中應(yīng)用最廣的焊接方法，其自動化程度高，成本較低，質(zhì) 量較為可靠，但是在管材與板材的連接中，由于管的內(nèi)部沒有支撐，點焊過程中，在電極力 的作用下將產(chǎn)生變形，尤其是傳統(tǒng)的氣動焊槍沖擊力比較大，在管板點焊加壓過程中使得 管板預(yù)先產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時還會使管失效，導(dǎo)致難以焊接，或者焊接后出現(xiàn)不同程度的凹陷 及裂紋，因此目前管材與板材采用電阻點焊連接時接頭質(zhì)量較難以保證。有資料顯示采用 伺服焊槍對管板點焊的質(zhì)量有一定的改善，但效果仍不十分理想，且成本較高，難以推廣。
[0004] 中國專利申請公布號為CN103737191A，申請公布日為2014年4月23日的發(fā)明專 利公開了一種鈑金件凸焊結(jié)構(gòu)及其凸焊工藝，包括互相焊接的鈑金件及凸焊件，凸焊件為 圓套狀的零件，鈑金件在凸焊部位設(shè)有通孔，在通孔周圍設(shè)有多個朝向凸焊件凸起的凸筋， 焊接時，先將凸焊件套在專用的凸焊電極的電極頭上，然后將與凸焊件凸焊的鈑金件放置 于凸焊件之上，凸筋與凸焊件端面貼合，放置平穩(wěn)后進(jìn)行凸焊。雖然該發(fā)明實現(xiàn)了非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn) 品的凸焊，但仍然存在以下缺陷： 1、 該發(fā)明采用的凸焊主要應(yīng)用于圓套狀零件軸線方向垂直于薄板的焊接，適用范圍較 窄； 2、 該發(fā)明中鈑金件上的凸起為沖壓制得，制備過程中需采用相應(yīng)的模具，成本較高，僅 適合于批量生產(chǎn)，同時，當(dāng)金屬材料過厚時，凸起預(yù)制困難，工藝復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的適用范圍較窄、成本較高、工藝復(fù)雜的問 題，提供一種適用范圍較寬、成本低廉、工藝靈活簡便的新型的金屬焊接方法。
[0006] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種新型的金屬焊接方法，該方法依次包括凸起的預(yù)制工藝、電阻焊工藝； 所述凸起的預(yù)制工藝包括在一號金屬材料的待焊接處焊制出凸起； 所述電阻焊工藝是指采用電阻焊機或焊鉗將焊制出凸起的一號金屬材料與二號金屬 材料焊接。
[0007] 所述凸起的預(yù)制工藝中，凸起的焊透率為20% - 80%，凸起的高度為1 - 8mm。
[0008] 所述凸起為點狀結(jié)構(gòu)，其底面直徑為 其中，k為取值范圍在4 - 7的常數(shù)系數(shù)，t為一號金屬材料、二號金屬材料中較薄的金 屬材料的厚度。
[0009] 所述凸起的預(yù)制工藝中，在一號金屬材料的待焊接處焊制出凸起之前，先根據(jù)凸 起的尺寸及精度要求確定預(yù)制凸起采用的焊接方法，然后根據(jù)確定的焊接方法及一號金屬 材料、二號金屬材料的材質(zhì)選擇焊材。
[0010] 所述電阻焊工藝中，電阻焊機或焊鉗的上電極、下電極均為平電極。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為： 1、本發(fā)明一種新型的金屬焊接方法先在一號金屬材料的待焊接處焊制出凸起，該法操 作靈活方便，無需采用模具等額外裝置，成本低廉，且對焊點的位置以及一號金屬材料的厚 度無限制，可用于板材與板材之間、板材與管材之間、管材與管材之間的焊接，適用范圍較 廣。因此，本發(fā)明不僅適用范圍較廣，而且成本低廉。
[0012] 2、本發(fā)明一種新型的金屬焊接方法中電阻焊機或焊鉗的上電極、下電極均為平電 極，一方面，平電極的磨損及受鍍層的影響較小，使得電流穩(wěn)定，不僅保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn) 定可靠，且有利于延長電極的壽命，另一方面，當(dāng)一號金屬材料或二號金屬材料為管材時， 采用平電極能夠降低電極對管材單位面積上的壓力，避免管材受熱受壓后出現(xiàn)較深的壓坑 或裂紋，從而保證了極為平整的表面質(zhì)量和穩(wěn)定可靠的焊點強度。因此，本發(fā)明不僅保證了 焊接質(zhì)量穩(wěn)定性，延長了電極的使用壽命，提升了焊接接頭的強度及表面質(zhì)量，而且解決了 板材與管材、管材與管材、板厚相差較大的板材較難以采用電阻焊焊接的問題。
【附圖說明】
[0013] 圖1為實施例1的電阻焊示意圖。
[0014] 圖2為圖1中凸起的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖中：一號金屬材料1、凸起2、上電極3、下電極4、二號金屬材料5、高度H、底面直 徑D。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合【附圖說明】和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017] 參見圖1、圖2, 一種新型的金屬焊接方法，該方法依次包括凸起的預(yù)制工藝、電阻 焊工藝； 所述凸起的預(yù)制工藝包括在一號金屬材料1的待焊接處焊制出凸起2 ; 所述電阻焊工藝是指采用電阻焊機或焊鉗將焊制出凸起2的一號金屬材料1與二號金 屬材料5焊接。
[0018] 所述凸起的預(yù)制工藝中，凸起2的焊透率為20% - 80%，凸起2的高度Η為1 - 8mm。
[0019] 所述凸起2為點狀結(jié)構(gòu)，其底面直徑D為七士，其中，k為取值范圍在4 - 7的常數(shù) 系數(shù)，t為一號金屬材料1、二號金屬材料5中較薄的金屬材料的厚度。
[0020] 所述凸起的預(yù)制工藝中，在一號金屬材料1的待焊接處焊制出凸起2之前，先根據(jù) 凸起2的尺寸及精度要求確定預(yù)制凸起采用的焊接方法，然后根據(jù)確定的焊接方法及一號 金屬材料1、二號金屬材料5的材質(zhì)選擇與之相匹配的焊材。
[0021] 所述電阻焊工藝中，電阻焊機或焊鉗的上電極3、下電極4均為平電極。
[0022] 本發(fā)明的原理說明如下： 在采用常規(guī)的電阻點焊對客車車身管、板進(jìn)行焊接時，焊點處通電后隨著溫度的升高 會出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，在較大的電極壓力下容易塌陷，難以形成焊核，為了集中電流密度，控制 溫度場以及形核中心位置，本發(fā)明提出了在待焊接金屬材料表面預(yù)制出凸點的方法，通電 時，電流密度將集中于凸點與金屬材料的接觸部位，使得該處溫度最高，成為形核的中心。
[0023] 在板材的常規(guī)點焊中，隨著板厚差距變大，接頭質(zhì)量會顯著下降，厚度比一旦接近 或超過某一比值，焊接接頭性能大為降低，表面質(zhì)量急劇下降，目前逐漸廣泛應(yīng)用的高強鋼 板、帶鍍層鋼板，也普遍存在焊接質(zhì)量穩(wěn)定性差、電極使用壽命短等問題。采用本發(fā)明方法， 不僅可以突破板厚比例限制，而且更容易保證焊接接頭的強度及表面質(zhì)量。
[0024] 本發(fā)明將凸起2的尺寸控制在合適的范圍內(nèi)，有利于保證焊接接頭的質(zhì)量可靠， 凸起2的形狀可以根據(jù)需要設(shè)計成點狀、線形、弧形或環(huán)形等，一般在代替普通點焊工藝時 采用點狀凸起，可獲得近似于點焊的焊接接頭。
[0025] 凸起的預(yù)制工藝中，先根據(jù)凸起2的尺寸及精度要求確定預(yù)制凸起采用的焊接方 法，如電弧焊、堆焊等，一般采用電弧焊可在較低的成本下獲得滿足一般使用條件的凸起。
[0026] 電阻焊工藝中，選用通用型電阻焊機或焊鉗即可實現(xiàn)一號金屬材料1與二號金屬 材料5的可靠焊接，簡便實用，適合于現(xiàn)場生產(chǎn)。
[0027] 當(dāng)金屬材料為管材時，本發(fā)明所述的金屬材料的厚度為管材的壁厚，當(dāng)金屬材料 為板材時，本發(fā)明所述的金屬材料的厚度為板材厚度。
[0028] 實施例1 : 參見圖1、圖2,一種新型的金屬焊接方法，該方法依次包括以下工藝： 凸起的預(yù)制工藝：先根據(jù)凸起2的尺寸及精度要求確定預(yù)制凸起采用的焊接方法為電 弧焊，再根據(jù)電弧焊及一號金屬材料1、二號金屬材料5的材質(zhì)選擇焊材一號金屬材料1、二 號金屬材料5的材質(zhì)選擇與之匹配的焊材，然后采用電弧焊機在一號金屬材料1的待焊接 處弧焊出凸起2,其中，一號金屬材料1為尺寸是40mmX30mmX 1. 5mm的矩形管，二號金屬材 料5為厚度是1mm的薄板，凸起2的熔深為0· 8mm，焊透率為53%，高度Η為1. 8mm，底面直徑 D 為 5mm ； 電阻焊工藝：采用上電極3、下電極4均為平電極的電阻焊機或焊鉗將預(yù)制出凸起2的 一號金屬材料1與二號金屬材料5焊接，其中，電極壓力為3000N，焊接電流為8000A，通電 時間為8cyc。
[0029] 采用本實施例得到的焊接接頭強度可靠，表面平整無壓痕。
【主權(quán)項】
1. 一種新型的金屬焊接方法，該方法依次包括凸起的預(yù)制工藝、電阻焊工藝，其特征在 于： 所述凸起的預(yù)制工藝包括在一號金屬材料（1)的待焊接處焊制出凸起（2); 所述電阻焊工藝是指采用電阻焊機或焊鉗將焊制出凸起（2)的一號金屬材料（1)與二 號金屬材料（5)焊接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的金屬焊接方法，其特征在于：所述凸起的預(yù)制工 藝中，凸起（2)的焊透率為20% - 80%，凸起（2)的高度（H)為1 - 8mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型的金屬焊接方法，其特征在于：所述凸起（2)為點 狀結(jié)構(gòu)，其底面直徑（D)為其中，k為取值范圍在4 - 7的常數(shù)系數(shù)，t為一號金屬材料 (1)、二號金屬材料（5)中較薄的金屬材料的厚度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 3中任一項所述的一種新型的金屬焊接方法，其特征在于：所述凸 起的預(yù)制工藝中，在一號金屬材料（1)的待焊接處焊制出凸起（2)之前，先根據(jù)凸起（2)的 尺寸及精度要求確定預(yù)制凸起采用的焊接方法，然后根據(jù)確定的焊接方法及一號金屬材料 (1)、二號金屬材料（5)的材質(zhì)選擇焊材。5. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 3中任一項所述的一種新型的金屬焊接方法，其特征在于：所述電 阻焊工藝中，電阻焊機或焊鉗的上電極（3)、下電極（4)均為平電極。
【專利摘要】一種新型的金屬焊接方法，該法先在一號金屬材料的待焊接處焊制出凸起，然后用上電極、下電極均為平電極的電阻焊機或焊鉗將焊制出凸起的一號金屬材料與二號金屬材料焊接。本設(shè)計不僅擴大了適用范圍、提升了焊接接頭的強度及表面質(zhì)量，而且降低了生產(chǎn)成本、延長了電極的使用壽命。
【IPC分類】B23K11/14
【公開號】CN105269138
【申請?zhí)枴緾N201410285506
【發(fā)明人】張巍巍
【申請人】東風(fēng)商用車有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月24日