[發明專利]一種直接接觸式交流梯形波鋁電阻焊工藝方法

有效

• 申請號: 201710259885.0
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107088701B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 聶蘭民;趙繼華
• 申請（專利權）人: 天津商科數控技術股份有限公司
• 主分類號: B23K11/00
• 分類號: B23K11/00;B23K11/11
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

本發明涉及一種直接接觸式交流梯形波鋁電阻焊工藝方法，包括能控制正負半波電流上升速度的交流梯形波逆變控制器，以及輸出電壓10?30伏、峰值電流3.2?7萬安培、頻率25?80赫茲的交流變壓器(變壓器次級無整流器或可控硅)；將逆變控制器、交流變壓器利用導體、焊接電極與加壓機構及冷卻系統相連組成電阻焊設備，使其能在加壓焊接工件時，在電極兩側輸出正負交變的梯形波電流，并按指定占空比、焊接電流、頻率、焊接周波數、焊接壓力大小進行焊接。實踐證明該方法每修磨一次電極能焊50?150焊點,電極壽命延長了2?5倍，極大提高生產效率和焊接質量，降低了生產成本，使鋁及鋁合金電阻焊工藝發生了質的飛躍。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，涉及有關電阻焊技術，尤其是一種直接接觸式交流梯形波鋁電阻焊工藝方法。

背景技術

我們知道，大部分電阻焊工藝及設備都是針對碳鋼、不銹鋼、高溫合金、銀、銅進行開發與研究應用，對于鋁及鋁合金的焊接工藝，也僅限于在直流電源范圍內，研究壓力、電極形狀、附加工裝、多脈沖對焊接質量、電極壽命、生產效率的影響，對使用交流電源焊鋁沒有過太多的關注和研究。

傳統的汽車鋁車身電阻焊工藝都是采用直流電阻焊電源，每次修磨電極后只能焊10-20個焊點，當采用同心圓電極或其它直接接觸式直流焊(電極與工件直接接觸)，最多也只能在焊30多個焊點后，設備停止工作，再次修磨電極，因此生產效率下降,電極使用壽命減少,成本加大。特別是焊接3層及以上薄板組合時每層之間熔核大小相差太大現象，焊接質量難以保證。究其原因，是因為直流焊接存在極性效應，即電流自正極流向負極側時，兩側電極與工件接觸具有方向性，接觸產生的電勢差是矢量，即在電場作用下導致銅鋁接觸的電勢差與鋁銅接觸的電勢差不同，經測試電勢差相差約25％；即在焊接時,正極側銅鋁接觸電壓高于負極側鋁銅接觸電壓，根據公式Q＝0.24·I·U·t，由于電流I通電時間t相同，造成兩側的熱量也相差約25％，導致兩側電極鋁向銅電極擴散滲透性不同。根本原因是由于正極側銅鋁接觸電阻熱量大于負極側鋁銅接觸電阻熱量，造成了焊接區域溫度場發生了改變，使得正極側銅電極與鋁極容易粘連，其結果影響了電阻點焊的焊接效率,電極壽命及焊接質量。

申請人公司作為電阻焊的專業公司，研制并開發了如下三種焊接專利技術：

1、一種脈寬可調式交直流逆變電阻焊接的工藝方法(CN103008865A)，該方法實施步驟如下：首先，將焊接變壓器裝在機身內，變壓器初級線圈接控制器U、V輸出端，次級通過銅導體和焊接電極固定在加壓機構上，用于壓緊焊接工件；采用脈寬可調式焊接變壓器用于輸出低電壓大焊接電流，脈寬可調式逆變控制器用于控制焊接波形；根據公式U＝4.44·f·N·B·S·10^-4導出公式：脈寬T/2＝1000/2·f＝2.22·N·B·S·10^-1/U來設計脈寬可調焊接變壓器；通過調整不同時刻的脈寬和焊接電流，以完成不同的波形圖相對應的焊接工藝方法。

2、一種汽車金屬薄板無飛濺動態加熱自適應電阻焊接的方法(CN103394801A)，其實施步驟如下：首先利用無次級整流焊接變壓器及脈寬可調交流逆變電源，通過調用不同金屬材料熱平衡因子，使熔核形成過程中始終處于無飛濺的通電加熱熔化、冷卻結晶熱平衡過程；并通過檢測電極兩端的動態電阻變化率來控制熔核大小。

3、一種電阻焊熔核質量控制方法(CN102107323A)，實施步驟如下：將三相電源接入控制器，經限流電阻整流二極管及全波半控整流電路整流，電容器濾波經控制電路，將交流電變為直流電，再將直流電輸入由IGBT組成的H橋回路中，按主控制電路及程序從U.V端輸出正負半波交替變化的交流電。