[發明專利]一種應用電阻與電弧復合熱源的螺柱焊接方法及裝置

有效

• 申請號: 201310717148.2
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103692094A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 周琦;張惠蕓;王克鴻;楊立;張德庫;彭勇;趙江濤;陶娟;孫宏宇;蔡雅君
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;泰州南京理工大學研究院
• 主分類號: B23K28/00
• 分類號: B23K28/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳樹山

1.一種應用電阻與電弧復合熱源的螺柱焊接方法，其特征在于將金屬螺柱與金屬基板經電阻預熱、振動均化引弧毛刺、電阻電源延時控制、金屬螺柱端面均勻加熱、熱補償冶金結合和焊后熱處理步驟，而制得性能優良的金屬螺柱與金屬基板的焊接接頭成品，具體步驟如下：

步驟一，電阻預熱：將經過預處理后的金屬螺柱（1）與金屬基板（2）在壓力10～100MPa條件下壓緊，開啟電阻電源（4），控制電流為500～2000A，在電阻熱的作用下預熱金屬螺柱（1）與金屬基板（2），預熱時間0.5～5s；

步驟二，振動均化引弧毛刺：將步驟一預熱后的金屬螺柱（1）與金屬基板（2）通過電阻加熱至300～700℃，使得金屬螺柱（1）與金屬基板（2）接觸部分均勻受熱，金屬螺柱（1）在軸向位移裝置（5）的作用下，再以5～10Hz的頻率振動，振幅1～2mm，振動2～5s，打開電弧電源（6），控制電流為600～3000A，使金屬螺柱（1）與金屬基板（2）連接處產生多量化和均勻化的引弧毛刺；

步驟三，電阻電源延時控制：在步驟二的基礎上，保持引弧前的溫度的條件下，將金屬螺柱（1）在軸向位移裝置（5）的作用下向上提起，上升到1.5～2mm時，關閉電阻電源（4）；

步驟四，金屬螺柱端面均勻加熱：在步驟三的基礎上，金屬螺柱（1）上升至1.5～7mm時，引燃均化電弧，使電弧置于金屬螺柱（1）與金屬基板（2）之間，均化電弧使金屬螺柱（1）與金屬基板（2）的連接界面局部熔化，電弧加熱時間700～1500ms；

步驟五，熱補償冶金結合：在步驟四的基礎上，電弧使金屬螺柱（1）與金屬基板（2）的連接界面形成熔池后，關閉電弧電源（6），電弧熄滅，金屬螺柱（1）在軸向位移裝置（5）的作用下，以速度為100～200mm/s向金屬基板（2）移動，金屬螺柱（1）與金屬基板（2）接觸的同時打開電阻電源（4），控制電流為200～1000A，金屬螺柱（1）與金屬基板（2）進行局部擠壓，同時擠出部分液態金屬，金屬螺柱（1）與金屬基板（2）在電阻熱補償的過程中實現冶金結合；?

步驟六，焊后熱處理：將步驟五實現冶金結合的金屬螺柱（1）與金屬基板（2）在電阻電源（4）加熱條件下進行焊后熱處理，電阻加熱時間1～10s，關閉電阻電源（4），得到焊接接頭成品。

2.基于實現權利要求1所述的一種應用電阻與電弧復合熱源的螺柱焊接方法的裝置，它包括金屬螺柱（1）、金屬基板（2），金屬基板（2）固定在外部工作臺上，其特征在于還包括防止熔池金屬被氧化的陶瓷環（3）、電阻電源（4）、軸向位移裝置（5）和電弧電源（6），其中：金屬螺柱（1）裝夾在軸向位移裝置（5）上，陶瓷環（3）套在金屬螺柱（1）的端部，電阻電源（4）的陰極與金屬基板（2）連接，電阻電源（4）的陽極與金屬螺柱（1）連接，電弧電源（6）的陽極與金屬基板（2）連接，電弧電源（6）的陰極與金屬螺柱（1）連接。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于電阻電源（4）為數字式逆變電阻焊焊接電源。

4.根據權利要求2或3所述的裝置，其特征在于電弧電源（6）為晶閘管式弧焊電源、數字式逆變弧焊電源或晶體管式弧焊電源。