[發明專利]一種用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法

無效

• 申請號: 201210149523.3
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102672332A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張延松;趙楊洋;王培中;陳關龍;來新民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;通用汽車環球科技運作有限公司
• 主分類號: B23K11/11
• 分類號: B23K11/11;B23K11/34
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體是一種用于降低鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極端面溫度，提高電極使用壽命的方法。

背景技術

為了滿足汽車輕量化、安全性與燃油經濟性的需要，大量鍍鋅高強度薄鋼板應用于車身制造中。電阻點焊是一種重要的薄板連接技術，是車身制造的主要焊接裝配方法。相較于無鍍層鋼板，點焊鍍鋅鋼板需要更強的焊接規范且鍍鋅層易與電極發生合金化，使電極磨損嚴重。隨著鋼板厚度的減薄（<0.6毫米），焊接區域的熱量更易傳導至電極帽，導致電極端面溫度過高并加劇電極端面合金化反應，加快電極磨損。在鍍鋅薄鋼板點焊過程中，需要頻繁修整或更換電極，導致生產率的嚴重下降和生產成本的提升。

通過改變電極材料特性的方法，如使用能承受更高溫度的材料來替換現有電極材料或通過熱處理、表面滲層處理、電極端面熔敷涂層等達到硬化電極的作用，常用于延長電極使用壽命。但上述方法僅在點焊較厚鋼板（>0.75毫米）中證實有效，在鍍鋅薄鋼板點焊中，該方法的效用并不明確。此外，上述方法成本過高無法廣泛應用于生產實踐。通過優化電極冷卻系統能有效降低電極端面溫度，但研究結果表明使用該方法冷卻效果有限，仍難以有效電極端面溫度，延長鍍鋅薄鋼板點焊電極使用壽命。

通過在電極與被焊材料間插入工藝墊片的方法，或能有效降低鍍鋅薄鋼板電阻點焊過程中電極端面溫度，從而提高電極使用壽命。工藝墊片的作用主要體現在兩方面。一方面，通電加熱過程中，工藝墊片本身的電阻生熱能夠促進點焊熔核的形成和生長，所需焊接電流也可適當降低；另一方面，工藝墊片的存在增大了電極端面與焊接區域間的距離，或能降低電極端面溫度，提高電極使用壽命。對于鍍鋅鋼板而言，工藝墊片阻隔了電極端面與鋅層的接觸，防止其發生金屬合金化反應，能進一步延長電極使用壽命。工藝墊片材料、厚度等屬性的選擇與被焊材料特征密切相關，工藝墊片屬性選擇的好壞將直接影響該方法的實施效果。然而，目前未發現有關適用于鍍鋅薄鋼板的工藝墊片材料的報道。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種用于降低鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極端面溫度，提高電極使用壽命的方法。通過在電極與被焊鍍鋅薄鋼板間插入銅鎳合金薄片，不僅促進了熔核形成和生長，降低所需焊接電流，更能有效降低電極端面溫度，減少電極磨損延長電極使用壽命。

本發明的技術解決方案如下：

一種用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特點在于，在鍍鋅薄鋼板電阻點焊連接時，在上電極和上層待焊鍍鋅鋼板之間插入上層銅鎳合金工藝墊片，在下電極和下層待焊鍍鋅鋼板之間插入下層銅鎳合金工藝墊片。

本發明方法的具體步驟如下：

將上層銅鎳合金工藝墊片、上層待焊鍍鋅鋼板、下層待焊鍍鋅鋼板、下層銅鎳合金工藝墊片由上至下依次疊放，并夾緊固定；

使上電極和下電極閉合，以常規電極力壓緊并保持一定時間；

預壓完成后，以常規的焊接參數使上電極和下電極通電完成一個焊點的焊接；

完成焊接后切斷電流，上電極和下電極繼續保持閉合以常規電極力壓緊并保持一定時間；

最后打開上電極、下電極，待焊件自然冷卻，取出上層銅鎳合金工藝墊片和下層銅鎳合金工藝墊片即可。

所述的上、下電極由銅及銅合金制成，如Cu-Cr-Zr電極，Cu-W電極或Cu-Al₂O₃電極等，電極無需特殊處理。電極端部形狀不限，球面電極，圓頂電極，錐形電極或平面電極皆可。

所述的上、下層待焊鍍鋅鋼板的材料、厚度等屬性完全相同，其基體金屬為低碳鋼、高強鋼、先進高強鋼或超高強鋼等。鋼板的厚度為0.2-0.6?毫米，鍍層厚度為0-30微米，即本發明方法亦可用于無鍍層裸鋼板。

所述的銅鎳合金工藝墊片是由銅鎳合金材料制成的薄片，組分及其質量百分比為：鎳含量40%-45%，?錳含量1%-1.5%，余量為銅。

所述的銅鎳合金工藝墊片的電阻率約為0.45-0.51????????????????????????????????????????????????。

所述的銅鎳合金工藝墊片的厚度為0.05-0.20?毫米。