[發明專利]一種基于同側電極的異種材料連接裝置

有效

• 申請號: 201710936455.8
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107891220B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張永強;付參;汪小培;伊日貴;鞠建斌;楊建煒;章軍
• 申請（專利權）人: 首鋼集團有限公司
• 主分類號: B23K11/20
• 分類號: B23K11/20;B23K11/36
• 代理公司: 11207 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 王普玉

一種基于同側電極的異種材料連接裝置，屬于異種材料連接技術領域。包括壓頭、電源、輔助電極、工作電極、導電體和連接件等；輔助電極和工作電極通過導電體與電源相連，輔助電極與工作電極位于下層試樣的同側，連接件位于上層試樣與壓頭之間；連接件的熔點T₈高于上層試樣熔點T₆，即T₈>T₆；焊點接頭強度滿足F₈₇>F₆₇；在工作電極與壓頭間施加壓力N；電源輸出刺穿電流I₁，鋼質連接件刺穿試后部分擠出的上層試樣進入鋼質連接件的凹槽中；電源通過工作電極與輔助電極之間的回路輸出焊接電流I₂，實現焊接并形成焊核。優點在于，有效實現異種材料的電阻點焊連接,操作簡單、成本低廉。

技術領域

本發明屬于異種材料連接技術領域，特別涉及一種基于同側電極的異種材料連接裝置。適用于連接傳統焊接方式不易焊接的異種金屬，接頭具有較高的強度，且可有效避免縮孔和縮松缺陷。

背景技術

電阻點焊是一種重要的材料連接方法，在汽車等行業被廣泛應用。其焊接過程是在壓力作用下實現，焊接時必須依靠外力使得被焊工件緊密接觸，焊接電流通過工件釋放電阻熱實現焊接。

傳統電阻點焊通常采用將上層試樣和下層試樣置于電阻點焊設備的上電極和下電極之間，其中上電極與下電極分別通過導電體與電源相連。通過在上電極和下電極之間施加壓力，將上層試樣和下層試樣夾緊，再通過電源輸出電流，電流經過上電極、上層試樣、下層試樣、下電極。根據焦耳定律，在上層試樣和下層試樣之間產生熱量，最終形成焊核，使得上層試樣和下層試樣之間形成冶金結合，達到連接的目的。

上述方法被廣泛的應用于同種材料，尤其是鋼鐵材料的連接中。近年來，隨著輕量化材料的應用，異種材料的連接需求日益增加，傳統的電阻點焊方法不能適應異種材料連接的需求。主要原因是：不同材料之間物理和化學特性差異很大，并且在不同材料之間易發生化學反應生成脆性相，造成連接強度不足。比如，在鋼和鋁的電阻點焊中，就遇到了很大問題，主要表現在：鋼與鋁合金之間的固溶度較低、物理性能差異較大。鋼的熔點比鋁合金的熔點高，在焊接過程中，當鋁合金完全熔化為液態時，鋼仍處于固態。鋁合金和鋼在點焊時會在連接界面處生成脆硬的金屬間化合物，直接影響接頭的使用性能,；鋁合金凝固過程中易產生縮孔和縮松缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于同側電極的異種材料連接裝置，解決了傳統裝置在物理及化學性能差異大的材料間焊接強度低，難以實現有效連接的問題。

一種基于同側電極的異種材料連接裝置，包括壓頭1、電源2、輔助電極3、工作電極4、導電體5、上層試樣6、下層試樣7和連接件8。輔助電極3和工作電極4通過導電體5與電源2相連接，輔助電極3與下層試樣7相接觸，下層試樣7位于工作電極4與壓頭1之間，上層試樣6位于下層試樣7與壓頭1之間，連接件8位于上層試樣6與壓頭1之間；

輔助電極3與工作電極4位于下層試樣7的同側；

上層試樣6、下層試樣7及連接件8均為導電材料；

連接件8由軸端和凸臺端構成；軸端為有尖端或錐狀，與上層試樣6相接觸；凸臺端與軸端接觸的部位有向內凹陷的凹槽。

連接件8的熔點T₈高于的上層試樣6的熔點T₆，即T₈>T₆。

下層試樣7的熔點T₇高于上層試樣6的熔點T₆，即T₇>T₆。