專利名稱：電阻對接焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電阻搭接或?qū)雍?，尤其涉及對大橫截面的部件進行的焊 接，可用于利用電阻焊的多種工業(yè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知的對大橫截面的部件進行電阻對接焊的方法(A.C. USSR 105251 B丄No. 1, 1957， MPK V 23 K 11/2 )，其中由于所產(chǎn)生的熱量 的富集，使得待焊部件產(chǎn)生圓周投影(circumferential projections )。
公知的電阻對接焊和點焊的方法(日本專利45-22604),其中在不同厚
度的部件之間設(shè)置透鏡形式的插件，以達到它們焊接的可能性。這種方法造
成一種可能性，即，增加對接的接觸電阻以及增加了熱積聚。
由于中間插件產(chǎn)生的過熱和塑性變形，這些方法的缺點為短時間內(nèi)接觸
電阻增加。
公知的電阻對接焊方法(A.C.USSR 1232422 B丄No.19 1986 MPK V 23 K 11/02),其中以機械潤滑油作為焊接區(qū)的保護劑，并防止在對接過程中的 碳燒盡。
公知的一種利用焊劑進行電阻焊的方法(美國專利USA1437764)，其中 所述焊接是在焊劑層下方執(zhí)行的，所述焊劑層是用來保護焊接區(qū)不被大氣污 染，且用來將表面的氧化膜清除。
上述方法的主要的不利之處在于，事實上，在注入焊劑混合物或有機元 素之前，所述部件的邊緣處于集合(brought-together)狀態(tài)，所以，在焊接 期間，被保護的金屬僅僅為待連接的外部表面上的金屬，而存在于待焊接部 分的邊緣處的氣體和氧化物卻主要殘留在對接縫中。由于焊劑和金屬粉末不 可能進入到被強勁夾緊的部件的接頭處，因此，外部保護幾乎無法影響到接 頭內(nèi)部的焊接質(zhì)量。
所提供的最接近的方法是電阻對接焊方法(A.C. USSR 1738539 B丄 No.21 1992 MPK B 23 K 11/02)，選擇其作為原型，其中，在焊接之前，導(dǎo)電
插件設(shè)置在部件的邊緣之間，所述插件為自熔性導(dǎo)電合金粉末的形式或者為
具有合金和助熔成分(alloying and fluxing components )的金屬粉末的混合物 形式。所述粉末容納于具有縫隙的絕緣套管(bushing)內(nèi)。在焊接期間，粉 末與氧化物以及熔化層從套管縫隙被擠出。
這種方法確保了存在于接頭內(nèi)部的氧化物被去除，并可以依賴于金屬粉 末的接觸電阻來增加熱積聚。
所述原型的不利之處在于，由于在金屬粉末層內(nèi)所形成的接觸點具有任 意性，因此使得所連接的橫截面內(nèi)的溫度場不均勻，從而導(dǎo)致過熱，和大量 局部過熱金屬產(chǎn)生飛濺。套管的運用使得焊接工序復(fù)雜化，且無法實施自動 化程序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過在焊接區(qū)形成渣保護，在焊縫金屬以及近焊區(qū)(near-weld zone)產(chǎn)生冶金效應(yīng)，確保均勻的溫度場以及強化被加熱的焊接部件，從而 改善電阻對接焊的效率以及質(zhì)量，減小預(yù)熱和頂鍛產(chǎn)生的余量(allowance), 以此為焊接大橫截面接頭提供機會。
本發(fā)明的原理包括這樣的事實在所建議的電阻焊接方法中，導(dǎo)電金屬 成形插件的空腔內(nèi)充有焊劑，該導(dǎo)電金屬成形插件被放置在待焊部件之間的 間隙內(nèi)。所述插件為成形金屬薄板的形狀，且對稱地和周期地設(shè)置頂點，所 述頂點的高度以及頂點之間的節(jié)距的設(shè)定依賴于成形插件薄板的厚度，頂點 之間的P與薄板厚度5之比為3/20 1，高度h與薄板厚度5之比為5/15 1,成
料。焊劑的成分包括助熔和合金成分，合金成分和基體金屬的合金固相線溫 度要比基體金屬和成形導(dǎo)電插件的材料的固相線溫度低，但是它的溫度應(yīng)當 比助熔成分的熔化溫度高。在金屬成形插件表面上可以沉積活化的亞微米涂 層。在焊接過程中或在輸入能量進行加熱的過程中，焊接電流依賴于部件的 位移進行變化。在焊接過程中或在輸入能量進行加熱的過程中，依賴于部件 的位移執(zhí)行部件的頂鍛操作。


圖l顯示的是焊接示意圖。
具體實施例方式
下面對該方法的實施進行說明。在待焊部件l和2之間的空腔中填充焊
劑4,且將金屬成形插件3設(shè)置其中。所述插件的頂點接觸待焊部件，這樣就 在整個焊接的區(qū)域內(nèi)提供了可靠的、穩(wěn)定的電接觸點。由于插件具有彈性的、 柔韌的形狀，則允許待焊部件的邊緣存在某些不平行度。在初始階段，焊接 電流通過成形插件的頂點，且由于所述插件頂點具有較小的橫截面以及夾縮 效應(yīng)(pinch-in effect)從而可加熱所述導(dǎo)電插件。成形插件的空腔中充有焊 劑，所述焊劑被體積壓縮，不允許所述插件產(chǎn)生變形，直到在焊縫區(qū)域達到 焊劑的熔化溫度。當焊劑熔化后，通過金屬插件的焊接電流利用熔化的導(dǎo)電 焊劑產(chǎn)生分流，所述分流開始對待焊部件表面的氧化物以及雜質(zhì)進行清理。 焊劑中的合金元素開始與待焊部件的金屬以及插件金屬進行反應(yīng)，形成液 相，h浸濕所述金屬表面，且由于毛細管效應(yīng)從對接頭沿著成形插件的通道 逐漸擠出液態(tài)熔劑和助焊殘留物(remnants of fluxing )。焊劑浸濕接頭的外 表面和近焊區(qū)，因此可以保護其不受大氣的影響。當焊劑以及助焊殘留物 (remnants of fluxes )由熔融金屬被完全擠出，且待焊部件的溫度達到預(yù)定 溫度時，對待坪部件執(zhí)行頂鍛操作。
由于焊劑的焊接保護以及集中加熱，同傳統(tǒng)的電阻焊接相比，其頂鍛值 更低。
所提供的電阻焊接方法已在低于實驗室標準狀況下進行了試驗，所述試 驗是利用電容為100kVA的MS606型號機器對鋁ADl進行的焊接操作。
對直徑為25mm的試樣進行焊接，其開路電壓Uxf 4.2V，電流密度i-15A/mm2,總余量L= 3 mm,頂鍛壓力P-10MPa，最終階段焊接速度V二 0.2cm/s,焊接時間-4s, —條焊縫的消耗功率為70kJ。對試樣進行力學(xué)測試顯 示，所述試樣的基體金屬所產(chǎn)生的斷裂遠離焊接的熱影響區(qū)。
對比傳統(tǒng)的電阻焊接的情況如下其開路電壓1^= 3.8V,電流密度i-100A/mm2，頂鍛壓力P=,MPa,焊接時間-2.5s,總余量L=18mm， 一條 焊縫的消耗功率為500kJ。
所提供的電阻焊接方法提高了焊接質(zhì)量，且降低了焊接的動力和載荷參 數(shù)，這顯著降低了設(shè)備的質(zhì)量尺寸特性，且使得利用電阻焊接方法對大橫截 面零部件進行焊接成為可能。
所提供的方法具有新型的特點及重要效益，從而可實現(xiàn)所設(shè)定的任務(wù)。
權(quán)利要求
1、一種電阻對接焊方法，其中在待焊部件之間的間隙放入可導(dǎo)電的插件，施加軸向壓力，并通入電流，其特征在于，所述導(dǎo)電插件是金屬成形插件，該導(dǎo)電金屬成形插件的空腔內(nèi)充有焊劑。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬成形插件為成 形金屬薄板的形狀，并對稱地和周期地設(shè)置頂點，所述頂點的高度以及頂點 之間的節(jié)距的設(shè)定依賴于成形插件薄板的厚度，頂點之間的節(jié)距P與薄板厚 度5之比為3/20 1,高度h與薄板厚度5之比為5/15 1,成形插件的材料可以
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，焊劑的成分包括助熔和合金 成分，這里的合金成分和基體金屬的合金固相線溫度要比基體金屬和成形導(dǎo) 電插件材料的固相線溫度低，但是其溫度應(yīng)當高于助熔成分的熔化溫度。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在成形插件表面上可以沉積 活化的亞微米涂層。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在焊接過程中或在輸入能量進行加熱的過程中，焊接電流的變化依賴于部件的位移。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接過程中或在輸入能量進行加熱的過程中，依賴于部件的位移執(zhí)行對部件的頂鍛操作。
全文摘要
一種電阻焊接方法，其中在待焊部件之間的間隙放入可導(dǎo)電的插件，施加軸向壓力，并通入電流。其中，導(dǎo)電金屬成形插件的空腔內(nèi)充有焊劑，該導(dǎo)電金屬成形插件被放置在待焊部件之間的間隙內(nèi)。本發(fā)明通過在焊接區(qū)形成渣保護，在焊縫金屬以及近焊區(qū)產(chǎn)生冶金效應(yīng)，確保均勻的溫度場以及強化被加熱的焊接部件，從而改善電阻對接焊的效率以及質(zhì)量，減小預(yù)熱和頂鍛產(chǎn)生的余量，以此為焊接大橫截面接頭提供機會。
文檔編號B23K11/02GK101195189SQ20061006394
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者安德烈·A·納科尼克尼, 安德烈·G·薩卡特斯基, 維克托·S·庫丘克-亞特森科 申請人:烏克蘭國家科學(xué)學(xué)會E.O.派頓電子焊接協(xié)會