[發明專利]一種脈沖焊接方法

在審

• 申請號: 201710083379.0
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106944716A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 薛家祥;金禮;朱強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/09
• 分類號: B23K9/09;B23K9/095
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 劉巧霞

技術領域

本發明屬于焊接研究領域，特別涉及一種脈沖焊接方法，尤其適合于鋁鎂合金材料的焊接。

背景技術

綠色制造是現代制造業的可持續發展模式，是一個綜合考慮環境因素和資源消耗的現代制造模式。輕量化、強韌化、精密化為當今制造業的發展趨勢。在此背景下，鋁合金材料以其輕量化、耐磨耐腐蝕、抗沖擊性能好、可回收利用等優異綜合性能，越來越多的應用于汽車、船艦以及航空航天等領域。

然而在焊接過程中，由于鋁合金材料的熱導率大，存在熱量損失快、材質較軟、易堵絲、熱強性低、容易塌陷焊穿等問題，特別是薄板鋁合金的焊接更是困難。目前常用的鋁鎂合金材料焊接技術在制造過程中存在各種問題：如鋁合金激光焊有成本高、能耗大、容易產生氣孔、合金元素易燒損、裂紋的敏感性較高等問題；電阻點焊在鋁合金結構件的連接中遇到能耗大、電極易失效、點焊質量不穩定等困難；攪拌摩擦焊由于其原理的限制，使被焊工件的厚度受到影響，且攪拌頭磨損快，速度明顯低于熔化極焊接，工藝不成熟，目前只限于結構簡單的結構件加工。雙脈沖熔化極氣體保護焊方法出現后，研究人員從熔滴過渡形式、保護氣體成分、各種焊接參數匹配、電流電壓波形控制等方面對雙脈沖焊鋁進行了細致的研究，取得了一些效果，鋁合金的焊接質量有所改進。但是雙脈沖鋁合金焊接過程對工藝參數匹配區間要求嚴格，在區間以外的焊接質量下降很快，對于薄板的焊接更是如此。

為此，研究一種能夠克服上述缺點，實現對鋁合金薄板良好焊接的焊接方法具有重要的研究意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種脈沖焊接方法，該方法采用高斯函數調制的脈沖焊接電流波形進行焊接，具有良好的焊接效果，尤其適合于對熱量輸入控制要求較高的薄板鋁合金的焊接。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種脈沖焊接方法，其采用的焊接電流波形為周期性循環反復，單位周期波形由一個高斯波強脈沖群和一個矩形波弱脈沖群組成，其中高斯波強脈沖群的高斯函數調制模式有高斯波脈沖峰值調制和高斯波脈沖基值調制兩種，具體是：

當調制模式為高斯波脈沖峰值調制時，單個高斯波強脈沖群的能量E_s和單個矩形波弱脈沖群的能量E_w表示為：

E_w＝U_aw×(I_0pt_pw+I_bwt_bw)×n_w；

其中，U_as為高斯波強脈沖群時的平均電壓，U_aw為矩形波弱脈沖群時的平均電壓，n_s為高斯波強脈沖群中的單個強脈沖個數，n_w為矩形波弱脈沖群的單個弱脈沖個數，I_0p和I_bs分別為矩形波弱脈沖峰值電流和高斯波強脈沖基值電流，t_ps和t_bs分別為單個高斯波強脈沖峰值時間和單個高斯波強脈沖基值時間，I_pw和I_bw為矩形波弱脈沖峰值電流和矩形波弱脈沖基值電流，t_pw和t_bw分別為單個矩形波弱脈沖峰值時間和單個矩形波弱脈沖基值時間，I_0p＝I_pw。

當調制模式為高斯波脈沖基值調制時，單個高斯波強脈沖群的能量E_s和單個矩形波弱脈沖群的能量E_w表示為：

E_w＝U_aw×(I_pwt_pw+I_bwt_bw)×n_w；

其中，I_ps和I_0b分別為高斯波強脈沖峰值電流和矩形波弱脈沖基值電流，I_bw＝I_0b。

進一步地，所述焊接電流波形中所有矩形波弱脈沖的基值電流大小及其持續時間均相等，所有矩形波弱脈沖的峰值電流大小及其持續時間均相等。

進一步地，所述焊接電流波形中所有高斯波強脈沖的基值電流時間相等，所有高斯波強脈沖的峰值電流時間相等。

進一步地，所述高斯波脈沖峰值調制時，該波形高斯波強脈沖的基值電流大小及其持續時間均相等，峰值電流大小按高斯函數調制，峰值電流時間相等。