專利名稱：一種熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，運用于熱鍍鋁鋅鋼板的電阻點焊連接，尤其涉及 一種熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法。
背景技術(shù)：
點焊方法廣泛運用于各種鈑金加工領(lǐng)域，包括家電、汽車零部件以及五金等眾多 行業(yè)。作為主流的金屬薄板材料連接技術(shù)之一，點焊具有高生產(chǎn)效率、低生產(chǎn)成本、過程易 于自動化等優(yōu)點。熱鍍鋁鋅鋼板鍍層結(jié)構(gòu)是由鋁_鐵-娃_鋅形成的致密四元結(jié)晶體，這種鍍層綜 合了鋁的高抗腐蝕性和鋅對切邊有保護(hù)作用的優(yōu)點，具有優(yōu)良的抗腐蝕性、高抗熱性等特 點。與傳統(tǒng)的鍍鋅鋼板相比，熱鍍鋁鋅鋼板的防腐能力為同等條件的鍍鋅鋼板的4-6倍， 在重量和鍍層厚度相同的條件下，鍍鋁鋅層比鍍鋅層的面積大30%以上，可以大幅節(jié)省生 產(chǎn)及使用成本。熱鍍鋁鋅鋼板在電阻點焊過程中，鍍層與銅電極的粘附現(xiàn)象非常嚴(yán)重，除了影響 焊點表面外觀及焊點強度的穩(wěn)定性，最關(guān)鍵的問題是大幅降低了銅電極壽命，導(dǎo)致生產(chǎn)效 率低、電極消耗大，嚴(yán)重影響流水生產(chǎn)作業(yè)節(jié)拍，成為生產(chǎn)瓶頸，焊接工程技術(shù)人員長期以 來一直認(rèn)為熱鍍鋁鋅鋼板點焊不適合運用于規(guī)模生產(chǎn)，直到目前熱鍍鋁鋅鋼板仍主要使用 在依靠鉚接等機械連接方法的場合，國內(nèi)外公開文獻(xiàn)及資料幾乎沒有任何關(guān)于熱鍍鋁鋅板 電阻點焊技術(shù)方面的報道。專利方面，弗羅紐斯公司專利《電阻焊接方法》中國申請公開號為CN1665636A的 專利，專利名稱為“電極保護(hù)裝置、點焊工具和電阻焊方法”，涉及鍍層板相關(guān)點焊方法，其 選用的金屬帶為兩層及以上不同的材料組成，配合專用電極鉗才能實現(xiàn)相關(guān)功能，設(shè)備復(fù) 雜，使用成本高，適合于鋁板的點焊；美國專利，專利號US5552573A,專利名稱“Resistance Welding Processfor Aluminum and Aluminum Alloy Materials”即《鋁合金點焊方法》也涉及保護(hù)電極的箔帶， 采用雙面涂層，涂層材料由鎳、鈦、鈮、鉬、鉻、鈷等貴重金屬組成，生產(chǎn)成本極高?？傮w上來說，上述方法分別存在以下缺陷粘極現(xiàn)象嚴(yán)重，電極壽命低；箔帶生產(chǎn) 消耗成本高；設(shè)備復(fù)雜，很難在已有設(shè)備上配合簡單的工裝即可實現(xiàn)可靠運用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，以實際運用條件為先導(dǎo)，在 電極與鍍層工件間墊入輔助金屬箔帶，來避免電極直接受到鍍層粘附的方案，由于箔帶的 加入在電極與工件接觸處形成次高溫區(qū)，接頭區(qū)域溫度場趨于均勻，從而利于工件間熔核 的形成。解決熱鍍鋁鋅鋼板普通電阻點焊方法電極壽命極短的致命弱點。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提出點焊方法，從根本上提高了鍍鋅鋁鋼板點焊 電極的使用壽命和焊點質(zhì)量。箔帶與原有電極的組合其實也可以看作一種復(fù)合電極，但與常規(guī)的復(fù)合電極有所區(qū)別，常規(guī)的復(fù)合電極是指在銅或銅合金電極基體上鑲嵌W或Mo等耐 熱材料得到的一種電極。本發(fā)明的復(fù)合電極是在工件與銅電極之間增加一層箔帶材料，該 箔帶材料作為耗材起到隔離電極與工件的作用，每焊一個焊點箔帶移動一個位置，保證每 個焊點焊接前電極與箔帶，箔帶與工件的接觸表面都是新鮮的。工件與箔帶在焊接過程中 形成的鍍層不均勻或其它少量合金化物質(zhì)隨著箔帶的移動而被帶走，相當(dāng)于每焊一個焊點 電極修磨一次。由于銅電極僅與箔帶未鍍錫面接觸，從根本上消除了電極被鋅層合金化的 問題，提高了電極使用壽命。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在電極和熱鍍鋁鋅鋼板工件間增加箔帶；電極采用 端部為臺階式平面電極；采用兩段式焊接電流模式，第一段電流熔化鍍錫層使其充分填充 箔帶與工件間接觸區(qū)域，第二段電流用于形成工件間熔核(熔核nugget是指進(jìn)行電阻點 焊、凸焊和縫焊時，在焊件貼合面上熔化金屬凝固后形成的金屬核)。優(yōu)選地，所述箔帶選取單面電鍍錫鋼板，鍍錫面與工件接觸，未鍍錫面與電極接 觸。這樣有效避免了工件鍍層與銅電極的直接接觸及由此帶來的粘極、合金化等問題，在一 個焊接周期完成后箔帶移動一個固定間隔，這就重新建立與前一個焊接周期完全一致的技 術(shù)條件，確保了所有點焊過程的相對穩(wěn)定性。優(yōu)選地，所述箔帶與電極接觸面為冷軋態(tài)，厚度范圍為0.05-0. 35mm，材質(zhì)為低成 本高導(dǎo)電性能的低碳鋼。優(yōu)選地，所述鍍錫面的鍍錫量為l-10g/m2。優(yōu)選地，所述臺階式平面電極接觸面直徑為所需熔核直徑的2-3倍，確保獲得良 好的接觸及冷卻條件。大平面與工件接觸可以增大接觸面積并創(chuàng)造更好的電極冷卻條件，獨特的臺階式 電極除了能在接觸面產(chǎn)生由圓周向圓心的附加力矩有利于熔核形成外，內(nèi)側(cè)圓柱面也可以 作為電極修磨的基準(zhǔn)面，使修磨工作簡單便捷而且尺寸精度也可以很好的得到保證，實際 操作性良好。在焊接過程中，第一段電流熔化鍍錫層使其充分填充箔帶與工件間接觸區(qū)域，改 固態(tài)點、線狀接觸為液態(tài)面狀接觸，有效降低接觸電阻，增大電流通過面積和熱量傳導(dǎo)路 徑，降低該處熱量的產(chǎn)生；中間冷卻時間可以迅速降低接觸區(qū)域溫度，有效降低飛濺發(fā)生概 率，從而保證后續(xù)焊接過程穩(wěn)定性；第二段電流用于形成工件間熔核，在前期箔帶與工件接 觸良好的基礎(chǔ)上，第二端電流要比第一段電流大，通過大電流產(chǎn)生較大熱量集中于工件間， 從而得到需要的工件間點焊熔核。優(yōu)選地，所述兩段式焊接電流都采用恒電流控制模式。焊接完成后，由于錫熔點遠(yuǎn)低于鋁鋅鍍層熔點，當(dāng)焊接時箔帶與工件接觸處溫度 控制較低時，薄帶與工件、銅電極均不會粘附，錫鍍層冷卻凝固后箔帶與工件、銅電極會自 然分離。當(dāng)然點焊過程總體來說對焊接電源的控制精度要求較高，通常焊接設(shè)備會采用恒 電流控制模式，兩段式電流也都采用恒電流控制模式。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極效 果1)利用本發(fā)明的點焊方法，箔帶與工件及電極均不粘附，焊點外觀良好，質(zhì)量穩(wěn)定。
2)利用本發(fā)明的點焊方法，熱鍍鋁鋅鋼板電阻點焊時可以大幅提高電極壽命，提 高生產(chǎn)效率的同時穩(wěn)定焊點熔核質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。
以下結(jié)合附圖和具體實施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明點焊方法預(yù)壓前(ai)、預(yù)壓后(b)階段示意圖；圖2為本發(fā)明點焊方法預(yù)熱(C)、焊接(e)階段示意圖；圖3為臺階式銅電極；圖4為單面鍍錫板；圖5為本發(fā)明點焊方法電流、壓力時序圖；圖6為常規(guī)點焊方法熱鍍鋁鋅板電極壽命測試曲線；圖7為采用本點焊方法的熱鍍鋁鋅點焊電極壽命測試曲線；圖8為本發(fā)明點焊方法A與普通點焊方法B區(qū)別示意圖。圖中1-上電極、2-上箔帶、3-鍍錫層、4-上工件、5-下工件、6-下箔帶、7-下電 極、8-熔核、9-冷軋基板、10-接觸面、11-臺階、12-水冷卻通道、ai-預(yù)壓前、b-預(yù)壓、C-預(yù) 熱、d-間隔、e-焊接、f-保載、a2-卸載。
具體實施例方式如圖8所示為本發(fā)明點焊方法A與普通點焊方法B區(qū)別示意圖，在上、下電極和 上、下工件間插入上、下箔帶，值得特別指出的是，本發(fā)明中箔帶為單面鍍錫薄鋼板(如圖 4所示)且鍍錫面均與工件接觸，而未鍍錫面則與銅電極接觸，隔開銅電極與工件鋁鋅鍍層 的直接接觸，避免了鋁、鋅元素與銅發(fā)生合金化的先決條件。如圖1、圖2所示。此外，為了實現(xiàn)后續(xù)焊接過程穩(wěn)定及實際操作簡便，本方法采用臺階式點焊電極 如圖3所示，并配合兩段式焊接電流模式如圖5所示。具體為預(yù)壓前ai，在準(zhǔn)備就緒的點 焊上電極1和上工件4之間以及下電極7和下工件5之間分別插入箔帶2、6，其中箔帶鍍錫 面3朝向工件，而未鍍錫面則朝向上、下銅電極；預(yù)壓b，固定好相對位置后對上、下電極施 加電極壓力，使上、下電極在待焊處壓緊箔帶和工件；隨后在預(yù)熱c階段通過電極導(dǎo)通第一 段小電流，來改善和穩(wěn)定各接觸面特別是箔帶與工件間接觸情況，確實降低箔帶與工件間 接觸電阻；經(jīng)過一小段間隔d冷卻，在焊接e時導(dǎo)通第二點焊接電流，形成所需的工件間焊 點熔核8 保載f，保持電極壓力一段時間卸載a2，卸載壓力，上、下電極打開，錫鍍層冷卻 凝固后箔帶與銅電極、工件自動分離；上、下電極隨后移動到下一待焊位置進(jìn)行下一個焊接 周期。運用本發(fā)明方法選用厚度為0. 18mm的低碳鋼單面電鍍錫箔帶(鍍錫量5. 6g/m2) 作為輔助箔帶，對寶鋼0. 8mm厚度規(guī)格的熱鍍鋁鋅鋼板DC52D+AZ (鍍層重量45/45g，環(huán)保鈍 化后處理)進(jìn)行點焊試驗，與普通點焊方法對比其電極壽命結(jié)果分別如下，由圖6可以看出 普通點焊方法情況下鉻銅電極壽命約為150點，彌散強化銅電極壽命約為300點；采用本發(fā) 明的點焊方法，電極壽命可達(dá)1100點左右如圖7所示，基本解決熱鍍鋁鋅板點焊電極壽命 偏低，導(dǎo)致嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和焊點質(zhì)量穩(wěn)定性問題，可規(guī)模運用于實際生產(chǎn)。綜上所述，利用基于本發(fā)明的點焊方法，熱鍍鋁鋅鋼板電阻點焊時可以大幅提高電極壽命，即增大電極更換(修磨)時間間隔，提高生產(chǎn)效率的同時穩(wěn)定焊點熔核質(zhì)量，降 低生產(chǎn)成本，特別對采用熱鍍鋁鋅鋼板作為原材料進(jìn)行加工的工件，其流水線規(guī)模生產(chǎn)基 本與其它常用等厚鍍層如純鋅鍍層材料一致，對于熱鍍鋁鋅鋼板材料充分發(fā)揮其高耐蝕 性、低成本優(yōu)勢，從而進(jìn)一步推廣運用具有很好的價值。 要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的一個具體實施例，顯然本發(fā)明不限于以上 實施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出 或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，其特征在于在電極和熱鍍鋁鋅鋼板工件間增加箔帶；電極采用端部為臺階式平面電極；采用兩段式焊接電流模式，第一段電流熔化鍍錫層使其充分填充箔帶與工件間接觸區(qū)域，第二段電流用于形成工件間熔核。
2.如權(quán)利要求1所述的熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，其特征在于所述箔帶選取單面電 鍍錫鋼板，鍍錫面與工件接觸，未鍍錫面與電極接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，其特征在于所述箔帶與電極接觸 面為冷軋態(tài)，厚度范圍為0. 05-0. 35mm，材質(zhì)為低成本高導(dǎo)電性能的低碳鋼。
4.如權(quán)利要求2所述的熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，其特征在于所述鍍錫面的鍍錫量 為 l-10g/m2。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，其特征在于所述臺階 式平面電極接觸面直徑為所需熔核直徑的2-3倍，確保獲得良好的接觸及冷卻條件。
6.如權(quán)利要求5所述的熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，其特征在于所述兩段式焊接電流 都采用恒電流控制模式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱鍍鋁鋅鋼板的點焊方法，通過在銅電極和熱鍍鋁鋅鋼板工件間增加箔帶；采用臺階式大接觸平面電極；采用兩段式焊接電流模式；兩段式焊接電流采用恒電流控制模式，使箔帶與工件及電極均不粘附，焊點外觀良好，質(zhì)量穩(wěn)定。由于本發(fā)明的銅電極僅與箔帶未鍍錫面接觸，從根本上消除了電極被鋅鋁鍍層合金化的問題，不僅提高了鍍鋅鋁鋼板點焊電極的使用壽命和焊點質(zhì)量還延長了電極使用壽命，因而具備良好的推廣及應(yīng)用前景。
文檔編號B23K103/16GK101961814SQ20091005529
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者傅延安, 包曄峰, 閻啟 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;河海大學(xué)常州校區(qū)