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(kuò)大 適用范圍、提升焊接接頭的強(qiáng)度及表面質(zhì)量、延長(zhǎng)電極的使用壽命。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，客車(chē)車(chē)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(wèn)題。隨著液壓成型管在汽車(chē)輕量化中的廣泛應(yīng)用，在轎車(chē)、卡車(chē)等車(chē)型中 也涉及到一些管材與板材連接的問(wèn)題，如車(chē)頂側(cè)圍橫梁、車(chē)頂縱梁、車(chē)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(qiáng)度的同時(shí)，也應(yīng)盡可能的提高表面質(zhì) 量。
[0003] 電阻點(diǎn)焊是目前汽車(chē)車(chē)身中應(yīng)用最廣的焊接方法，其自動(dòng)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(méi)有支撐，點(diǎn)焊過(guò)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(dòng)焊槍沖擊力比較大，在管板點(diǎn)焊加壓過(guò)程中使得 管板預(yù)先產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)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(diǎn)焊連接時(shí)接頭質(zhì)量較難以保證。有資料顯示采用 伺服焊槍對(duì)管板點(diǎn)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(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布號(hào)為CN103737191A，申請(qǐng)公布日為2014年4月23日的發(fā)明專(zhuān) 利公開(kāi)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?chē)O(shè)有多個(gè)朝向凸焊件凸起的凸筋， 焊接時(shí)，先將凸焊件套在專(zhuān)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(shí)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(guò)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(shí)，當(dāng)金屬材料過(guò)厚時(shí)，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(wèn) 題，提供一種適用范圍較寬、成本低廉、工藝靈活簡(jiǎn)便的新型的金屬焊接方法。
[0006] 為實(shí)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(hào)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(jī)或焊鉗將焊制出凸起的一號(hào)金屬材料與二號(hào)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(diǎn)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(hào)金屬材料、二號(hào)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(hào)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(hào)金屬 材料、二號(hào)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(jī)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(hào)金屬材料的待焊接處焊制出凸起，該法操 作靈活方便，無(wú)需采用模具等額外裝置，成本低廉，且對(duì)焊點(diǎn)的位置以及一號(hào)金屬材料的厚 度無(wú)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(jī)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(zhǎng)電極的壽命，另一方面，當(dāng)一號(hào)金屬材料或二號(hào)金屬材料為管材時(shí)， 采用平電極能夠降低電極對(duì)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(diǎn)強(qiáng)度。因此，本發(fā)明不僅保證了 焊接質(zhì)量穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了電極的使用壽命，提升了焊接接頭的強(qiáng)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(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為實(shí)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(hào)金屬材料1、凸起2、上電極3、下電極4、二號(hào)金屬材料5、高度H、底面直 徑D。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017] 參見(jiàn)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(hào)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(jī)或焊鉗將焊制出凸起2的一號(hào)金屬材料1與二號(hào)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(diǎn)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(hào)金屬材料1、二號(hào)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(hào)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(hào) 金屬材料1、二號(hào)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(jī)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(shuō)明如下： 在采用常規(guī)的電阻點(diǎn)焊對(duì)客車(chē)車(chē)身管、板進(jìn)行焊接時(shí)，焊點(diǎn)處通電后隨著溫度的升高 會(huì)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(chǎng)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(diǎn)的方法，通電 時(shí)，電流密度將集中于凸點(diǎn)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(diǎn)焊中，隨著板厚差距變大，接頭質(zhì)量會(huì)顯著下降，厚度比一旦接近 或超過(guò)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(qiáng)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(wèn)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(qiáng)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(jì)成點(diǎn)狀、線形、弧形或環(huán)形等，一般在代替普通點(diǎn)焊工藝時(shí) 采用點(diǎn)狀凸起，可獲得近似于點(diǎn)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(mǎn)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(jī)或焊鉗即可實(shí)現(xiàn)一號(hào)金屬材料1與二號(hào)金屬 材料5的可靠焊接，簡(jiǎn)便實(shí)用，適合于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。
[0027] 當(dāng)金屬材料為管材時(shí)，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(shí)，本發(fā)明所述的金屬材料的厚度為板材厚度。
[0028] 實(shí)施例1 : 參見(jiàn)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(hào)金屬材料1、二號(hào)金屬材料5的材質(zhì)選擇焊材一號(hào)金屬材料1、二 號(hào)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(jī)在一號(hào)金屬材料1的待焊接 處弧焊出凸起2,其中，一號(hào)金屬材料1為尺寸是40mmX30mmX 1. 5mm的矩形管，二號(hào)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(jī)或焊鉗將預(yù)制出凸起2的 一號(hào)金屬材料1與二號(hào)金屬材料5焊接，其中，電極壓力為3000N，焊接電流為8000A，通電 時(shí)間為8cyc。
[0029] 采用本實(shí)施例得到的焊接接頭強(qiáng)度可靠，表面平整無(wú)壓痕。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(hào)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(jī)或焊鉗將焊制出凸起（2)的一號(hào)金屬材料（1)與二 號(hào)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(diǎn) 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(hào)金屬材料 (1)、二號(hào)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(xiàng)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(hào)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(hào)金屬材料 (1)、二號(hào)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(xiàng)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(jī)或焊鉗的上電極（3)、下電極（4)均為平電極。
【專(zhuān)利摘要】一種新型的金屬焊接方法，該法先在一號(hào)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(jī)或焊鉗將焊制出凸起的一號(hào)金屬材料與二號(hào)金屬材料焊接。本設(shè)計(jì)不僅擴(kuò)大了適用范圍、提升了焊接接頭的強(qiáng)度及表面質(zhì)量，而且降低了生產(chǎn)成本、延長(zhǎng)了電極的使用壽命。
【IPC分類(lèi)】B23K11/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105269138
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410285506
【發(fā)明人】張巍巍
【申請(qǐng)人】東風(fēng)商用車(chē)有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年6月24日