[發明專利]一種可控旋轉磁場作用下的電阻點焊方法

有效

• 申請號: 201910222180.0
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109759686B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 楊海峰;周利;劉煜純;胡國鵬;周威佳;趙洪運;祁喆;許欣欣;郭孜頌;王宇軒;丁彥華;許子彥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K11/11
• 分類號: B23K11/11;B23K11/36
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

一種可控旋轉磁場作用下的電阻點焊方法，屬于焊接技術領域。本發明解決了電阻點焊焊點強度低，組織粗大的缺陷，以及磁控電阻點焊磁場方向不平行于工件，磁場作用下產生的洛倫茲力的攪拌作用依賴于傳導電流的問題。具體步驟為：焊接工件裝夾固定；調整電阻焊機焊接參數；當焊接系統開啟時，打開磁場發生裝置，設定勵磁三相交流電的頻率，強度，相位；檢查氣壓系統，確定焊接位置；啟動磁場發生裝置，發送信號至焊接系統；焊接系統監測磁場監測系統的信號；啟動焊接系統，進行焊接；焊接過程結束，電極頭抬起，關閉磁場發生裝置。本發明可用于工業領域用金屬板材電阻點焊，焊后接頭熔核區晶粒細化作用明顯，抗拉強度得到提升，焊接質量提高。

技術領域

本發明涉及一種電阻點焊的方法，具體涉及一種可控旋轉磁場作用下的電阻點焊方法，屬于焊接技術領域。

背景技術

電阻點焊是一種大量用于車輛結構焊接的傳統焊接方法，但實際電阻焊焊接過程中，存在以下的問題：

1)焊接區域小，焊核區域冷卻速度快，晶粒粗大，

2)存在較大的內應力，導致接頭力學性能相對較差。

為解決以上的問題，受電磁冶金學的啟發，將冶金工業中的電磁攪拌原理拓展到電阻點焊的過程中就有可能對電阻點焊接頭的熔核區域進行攪拌。同時，受電動機定子線圈上顯極式或庶極式繞組可以產生旋轉磁場的原理的啟發，將電動機定子線圈繞組產生的旋轉磁場應用于電阻點焊過程中，利用焊點凝固過程中的不均勻性與不同時性，先凝固的枝晶或形核與旋轉磁場產生相對運動，進而于焊點內部產生感應電流，感應電流又受旋轉磁場作用，根據左手定則產生與磁場旋轉方向同向的電磁力。先凝固枝晶在此電磁力的作用下與焊點內部金屬液產生相對運動從而被攪拌，一定程度上破碎枝晶，使凝固組織均勻，從而形成性能較為良好的電阻點焊接頭，進而使得接頭抗拉強度得到提高，微觀組織得到改善。同時，顯極式或庶極式繞組產生的旋轉磁場的旋轉方向，旋轉頻率以及磁場強度分別由通入繞組的三相交流電的相位，頻率和大小決定，故磁場的運動形式可人為進行調控。

沈琦，張忠典等人對高強鋼磁控電阻點焊機理進行了研究，探討了外部磁場的最優施加方向與分布模式，并搭建了磁控電阻點焊原型實驗平臺；探究發現外加磁場平行于被焊工件的平面時將對熔核區域磁流體產生洛倫茲力，進而產生電磁攪拌作用。但是，論文中選用產生磁場的裝置具有一定的局限性：

1)選用磁場裝置為永磁體，磁場強度和方向沒有變化；

2)洛倫茲力的產生依賴于傳導電流，在通電過程結束之后的凝固過程中，磁場對熔核液態金屬的作用甚微。

中國發明專利“一種磁控電阻點焊方法及裝置”，ZL2011102095407，提出了一種外部磁場與焊接電流可協控、有效提高電阻點焊接頭綜合機械性能，且適用范圍廣的磁控電阻點焊方法及裝置。通過位于電極頭上下的激磁線圈產生交變磁場，激磁線圈為帶有鐵心的螺線管線圈。所布置的激磁線圈極性相反，磁場方向平行于工件方向，通過上下線圈產生的交變磁場對焊點熔化金屬進行攪拌作用，其導致熔核攪拌的原理與永磁體相同，改進使磁場強度可調節，同時減少了工裝夾具的干涉，但依舊具有以下局限性：

1)磁場作用下產生的洛倫茲力的攪拌作用依賴于傳導電流，通電焊接過程結束后的熔核凝固階段磁場作用下的攪拌作用很小；

2)磁場的運動模式單一，呈放射狀平鋪與工件表面，磁場不可旋轉、旋轉的大小、方向、頻率不可調控。

因此，如何產生磁場方向平行于工件表面的磁場，同時不依賴于電阻點焊過程中的傳導電流，同時磁場強度、方向，大小均可人為進行調節，已然成為焊接領域亟待突破的技術瓶頸。

發明內容

在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。