[發明專利]一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備及方法

有效

• 申請號: 202011040170.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112139647B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 楊彪;檀財旺;吳來軍;陳波;宋曉國;馮吉才
• 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

1.一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備，其特征在于：包括電阻焊機（1）、波形發生器（2）、超聲振動裝置（3）、空氣壓縮機（4）、水冷裝置（5）和夾持平臺（6），電阻焊機（1）和超聲振動裝置（3）分別對稱設置在夾持平臺（6）的上下兩側，波形發生器（2）與超聲振動裝置（3）電性連接，空氣壓縮機（4）分別與電阻焊機（1）和超聲振動裝置（3）連接安裝，水冷裝置（5）與電阻焊機（1）連接安裝；

所述電阻焊機（1）包括焊接電源（11）、第一焊接氣缸（12）、電極臂（13）、阻焊壓頭（14）和安裝架（15），安裝架（15）上端安裝有第一焊接氣缸（12），安裝架（15）下端安裝有電極臂（13），第一焊接氣缸（12）與電極臂（13）連接安裝，電極臂（13）與阻焊壓頭（14）連接安裝，焊接電源（11）與電極臂（13）和阻焊壓頭（14）電性連接，第一焊接氣缸（12）與空氣壓縮機（4）連接安裝；

所述阻焊壓頭（14）為雙層式阻焊壓頭，阻焊壓頭（14）包括內側圓柱電極（141）、外側圓柱套筒電極（142）、電極環（143）和密封墊片（144），外側圓柱套筒電極（142）左右兩端分別加工有進水口（1421）和出水口（1422），冷卻水管（51）通過進水口（1421）和出水口（1422）與外側圓柱套筒電極（142）連通安裝，焊接電源（11）分別與內側圓柱電極和外側圓柱套筒電極（142）電性連接，電極臂（13）通過電極環（143）安裝在外側圓柱套筒電極（142）頂部，內側圓柱電極（141）和外側圓柱套筒電極（142）之間的上下兩端分別安裝有密封墊片（144）。

2.根據權利要求1所述的一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備，其特征在于：所述超聲振動裝置（3）包括超聲振動槍（31）和第二焊接氣缸（32），第二焊接氣缸（32）底部通過橫梁（61）安裝在夾持平臺（6）下端，超聲振動槍（31）連接安裝在第二焊接氣缸（32）頂部，第二焊接氣缸（32）與空氣壓縮機（4）連接安裝。

3.根據權利要求2所述的一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備，其特征在于：所述夾持平臺（6）上端面加工有焊接孔（62），夾持平臺（6）上端面焊接孔（62）的兩側安裝有夾緊塊（63），超聲振動槍（31）的槍頭端布置在焊接孔（62）內，超聲振動槍（31）與阻焊壓頭（14）的中心豎直軸線設置在同一豎直軸線上。

4.根據權利要求3所述的一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備，其特征在于：所述水冷裝置（5）為機械水泵，水冷裝置（5）通過冷卻水管（51）與阻焊壓頭（14）連通安裝。

5.根據權利要求4所述的一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備，其特征在于：所述冷卻水管（51）內的冷卻水通過冷卻水管（51）進入內側圓柱電極（141）與外側圓柱套筒電極（142）之間的間隙。

6.根據權利要求5所述的一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備，其特征在于：所述焊接電源（11）與阻焊變壓器（111）電性連接安裝。

7.根據權利要求6所述的一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備，其特征在于：還包括數控系統（7），所述數控系統（7）分別與波形發生器（2）、空氣壓縮機（4）、水冷裝置（5）和焊接電源（11）電性連接。

8.一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊方法，其依托權利要求7所述的一種超聲振動輔助金屬塑料搭接電阻點焊設備實現的，其特征在于：

步驟一：將待焊金屬-塑料搭接接頭（8）裝夾到夾持平臺（6）上，使待焊金屬-塑料搭接接頭（8）焊接處對準超聲振動槍（31）槍頭端的中心處，打開空氣壓縮機（4）；

步驟二：空氣壓縮機（4）用于產生高壓氣體通過第一焊接氣缸（12）和第二焊接氣缸（32）調節第一焊接氣缸（12）和第二焊接氣缸（32）氣壓，驅動超聲振動槍（31）上移頂住待焊金屬-塑料搭接接頭（8）底面，阻焊壓頭（14）下移頂住待焊金屬-塑料搭接接頭（8）上面，并施加適當壓力；

步驟三：通過數控系統（7），輸入焊接參數，所述焊接參數為：焊接電流、電極壓力、通電時間、超聲頻率、振動幅度；

步驟四：按照步驟三所述焊接參數打開焊接電源（11）、波形發生器（2）以及水冷裝置（5）；

步驟五：電極臂（13）下壓并通電，電流流過待焊金屬-塑料搭接接頭（8）上的金屬板產生電阻熱實現焊接；波形發生器（2）產生超聲振動所需要的高頻電信號給超聲振動槍（31），超聲振動槍（31）接受電信號并轉換為機械振動，通過超聲振動槍（31）的槍頭端作用于待焊金屬-塑料搭接接頭（8）底面；

步驟六：水冷裝置（5）中的冷卻水在中阻焊壓頭（14）循環，冷卻阻焊壓頭（14），完成焊接任務。