一种电阻点焊钢铝异种金属的方法技术

本发明专利技术针对钢制工件与铝制工件电阻点焊存在的问题，提出了一种电阻点焊钢铝异种金属的方法。在铝工件侧通过多个焊接电极，而在钢侧只保留一个焊接电极进行电阻点焊，由于在整个电流回路中铝侧流电流更分散而钢侧电流集中，使钢侧所受热量更多，进而能快速传导至铝工件侧，减小由于钢铝工件熔点、电阻率和导热性差异而造成的铝侧温度过于集中使飞溅、气孔及过厚的金属间化合物产生的问题，有助于调控钢铝点焊时的温度场分布，减少焊接缺陷，提升接头性能以及铝板侧表面粘连的问题。接头性能以及铝板侧表面粘连的问题。接头性能以及铝板侧表面粘连的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电阻点焊钢铝异种金属的方法


[0001]本专利技术涉及电阻点焊领域，并且更具体地涉及钢工件与铝工件异种材料堆叠件电阻点焊的方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流，因为铝合金、镁合金等轻合金材料的密度远小于钢材而受到各大汽车厂商的青睐，但是钢材的总体力学性能要优于轻合金材料，因此使轻合金材料与钢材连接成为汽车轻量化的优选方案，这就涉及到轻合金与钢之间的连接问题。
[0003]电阻点焊是依靠电流流动通过接触的金属工件并穿过他们之间的接触面电阻来产生热量，进而熔化焊接连接在一起。但是在焊接异种材料时，特别是铝合金与钢，由于铝钢的熔点不同(钢的熔点在1300℃以上，铝的熔点只有660℃，铝合金的熔点更低，强度差也很大)，电阻率、导热性、热膨胀系数等的差异，导致将两者熔焊在一起非常困难。铝合金熔点低，在结合面产生的热量使铝合金熔化而钢还未熔化，并且在电流停止时，铝冷却速度较快，而钢冷却较慢，界面处凝固收缩率相差很大，导致在最后的结合处容易出现气孔、裂纹等明显的缺陷，无法实现可靠的焊接。此外，由于钢工件较高的电阻率，导致在界面结合处产生更高的温度会使产生的脆性的金属件化合物Fe
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Al层生长，而更多更厚的脆性金属件化合物会严重降低焊接接头的强度。因此如何更好地控制铝工件与钢工件之间的热平衡非常重要，从而使熔化金属能够以理想的受控的方式熔化和冷却凝固显得非常重要。同时由于铝工件表面存在氧化膜的原因，导致钢铝润湿困难，且极易在接头内部形成气孔等缺陷，而导致接头性能低。
[0004]CN106736000A公开了一种用于铝钢异种材料电阻点焊的方法，通过在钢侧使用小端面的电极在铝侧使用具有凸出环的球面电极来改善钢铝界面的热量分布，进而提升焊点性能；该方法需要在钢铝两侧均使用特定比例大小的焊接电极，对于其形状尺寸要求较高，难以保证稳定的焊接质量。
[0005]CN110280880A公开了一种6系铝合金与钢接触界面上增加铜材料以此来提升接头性能的方法；该方法需要增加额外的材料成本较高，同时需精确控制多个焊接参数，针对材料范围小，难以保证稳定性；而且热量会在铝侧大量产生，也会降低铝侧电极的使用寿命。
[0006]CN110270750A公开了一种用于铝工件与钢工件电阻点焊的方法，其通过预先在钢侧表面添加一钢制工件，从而提升钢侧材料的产热效率；该方法虽然在一定程度上能提升铝钢接头性能，但是其在执行点焊过程中始终是双面通电，热量大部分仍主要是依靠钢侧传导过去，所以热效率利用低。
[0007]因此，本领域缺少一种既能方便、低成本、高效率实现钢铝点焊接头性能提升的电阻点焊方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对上述问题，提出了一种抑制钢铝工件电阻点焊缺陷多，提升接头性能的方法。
[0009]为解决上述问题，本专利技术采用的一个技术方案是：
[0010]一种电阻点焊钢铝异种金属的方法，其特点在于，所述方法包括以下步骤：
[0011]将待焊接的钢工件与铝工件堆叠，形成堆叠结构，
[0012]在所述堆叠结构的上下表面分别放置极性相反的一对焊接电极对；
[0013]在所述堆叠结构的任一表面并联放置与该表面电极极性相同的至少1个焊接电极，使流经所述铝工件的电流分散，而流经所述钢工件的电流集中；
[0014]所述的铝工件电流流经区发生熔化，与所述的钢工件形成金属间化合物，冷却凝固后形成钢铝异质工件接头。
[0015]优选的，通电过程中所述焊接电流在所述焊接电极内均有电流通过。
[0016]优选的，所述焊接电流在铝工件侧形成更平缓更低的温度场，在钢工件侧形成温度更高的温度场分布。
[0017]优选的，所述并联的各焊接电极间具有不小于2毫米的间距。
[0018]优选的，任一所述并联的各焊接电极与焊接电极对中极性相反的焊接电极均可构成电流回路，且每个电流回路可单独控制。
[0019]在一优选例中，焊接过程中，钢工件两侧焊接电流回路电流先流过一段时间后再接通铝工件侧电极与钢工件第一表面侧电极形成回路并施加一段时间的焊接电流。
[0020]应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
[0021]本专利技术的有益效果是：在铝工件侧通过多个焊接电极，而在钢侧只保留一个焊接电极进行电阻点焊，由于在整个电流回路中铝侧流电流更分散而钢侧电流集中，使钢侧所受热量更多，进而能快速传导至铝工件侧，可减小由于钢铝工件熔点、电阻率和导热性差异而造成的铝侧温度过于集中使飞溅、气孔及过厚的金属间化合物产生的问题，有助于调控钢铝点焊时的温度场分布，减少焊接缺陷，提升接头性能以及铝板侧表面粘连的问题。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的可替代的实施方式。
[0023]图1为本专利技术的焊接过程示意图。
[0024]图2所示为第一焊接电极与第二焊接电极组合时的一种示意图。
[0025]图3所示为第一焊接电极与第二焊接电极间存在镶嵌件时组合的一种示意图。
[0026]图4所示为图3所示结构的顶视图。
[0027]图5所示为第一焊接电极的焊接表面的示意图。
[0028]附图标记，1
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第一焊接电极；2
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第二焊接电极；3
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铝工件；4
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钢工件；5
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第三焊接电
极；11
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电流线；12
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铝熔核；13
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金属间化合物层；11
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第一焊接电极焊接表面；21
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第二焊接电极焊接表面；31
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铝工件第一表面；32
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铝工件第二表面；41
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钢工件第一表面；42
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钢工件第二表面；51
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第三焊接电极表面；d1
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第一焊接电极焊接表面外圆周直径；d2
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第二焊接电极表面外圆周直径；d3
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第三焊接电极焊接表面外径；B
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第一焊接电极与第二焊接电极间距。
具体实施方式
[0029]本专利技术人经过广泛而深入的研究，发现了通过在钢工件侧预制凸起结构后再进行电阻点焊异种金属的方法可以很好地避免通常情况下钢铝异质工件电阻点焊焊接缺陷多、焊接强度低的问题，大幅提高接头强度，得到更好的焊点，在此基础上完成了本专利技术。
[0030]本专利技术焊接异性材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电阻点焊钢铝异种金属的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将待焊接的钢工件与铝工件堆叠，形成堆叠结构，在所述堆叠结构的上下表面分别放置极性相反的一对焊接电极对；在所述堆叠结构的任一表面并联放置与该表面电极极性相同的至少1个焊接电极，使流经所述铝工件的电流分散，而流经所述钢工件的电流集中；所述的铝工件电流流经区发生熔化，与所述的钢工件形成金属间化合物，冷却凝固后形成钢铝异质工件接头。2.根据权利要求1所述的电阻点焊钢铝异种金属的方法，其特征在于：通电过程中所述焊接电流在所述焊接电极内均有电流通过。3.根据权利要求1所述的电阻点焊钢铝异种金属的方法，其特征在于：所述焊接电流在铝工件侧形成更平缓更低的温度场，在钢工件侧形成温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨上陆，王艳俊，刘仁东，徐鑫，吕冬，芦延鹏，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：