【技术实现步骤摘要】
本技术专利涉及电阻点焊领域，更具体地涉及一种用于铝工件电阻点焊的电极帽。
技术介绍
1、随着汽车工业的发展，化石燃料消耗急剧增加，这导致温室气体排放增加，而减少燃料消耗和提高燃油效率是减少温室气体排放的有效途径之一，减轻汽车重量和提升发动机效率均可有效较少燃料消耗。
2、铝合金因密度小，强度和刚度与重量比高，故其成为代替钢材的理想配件之一，在汽车工业中，它们可以在不影响车身强度和安全性的前提，比传统材料减轻50％的重量。故它们有望取代钢铁成为汽车工业的主要材料。而铝合金具有较低的熔点和低的电阻率及高的导热性和膨胀系数等特性，这给铝合金电阻点焊带来一定的挑战，且铝合金表面存在绝缘氧化膜，焊接过程中容易在铝工件和铜电极之间产生大电阻热使电极出现粘连，加速电极磨损。这些挑战和焊接特性更容易使铝合金点焊产生飞溅，气孔，裂纹等缺陷，并且影响焊缝表面质量和焊缝性能的稳定性。
3、专利cn104043898a公开了一种在球面电极上设置多个凸起的环形脊的新电极，主要通过凸环来刺破表面氧化膜来提升电极寿命和表面质量的方法，但是该方法由于焊接热量仍主要集中于焊点中心，极易导致焊点中心因热输入过高而提前出现电极点蚀，进而影响焊接效率；
4、专利cn220112537u公开了一种电阻点焊电极，该电极通过在焊接端面设计凸出的环形脊来刺破铝表面氧化膜来提升电极寿命，并且该电极通过在电极焊接端面设计凹坑，使焊接端面中心在初始阶段不参与焊接，从而改善焊点中心热量集中导致的电极焊接端面中心提前点蚀失效的问题。但凹坑的存在也使电
技术实现思路
1、在本技术的第一方面，本技术的目的在于提供一种用于铝工件电阻点焊的电极帽，本技术的电极帽能有效焊接铝合金件，并使电流在电极帽焊接端面均匀分布，避免热量集中从而有效减缓电极点蚀，提高电极使用寿命，提升生产效率。
2、在本技术提供了一种用于铝工件电阻点焊的电极帽，所述电极帽包括：位于所述电极帽第一焊接端面中心具有向内凹陷的凹坑5；围绕所述凹坑5的外侧的第一焊接端面4上具有与凹坑5同轴的凸出的0-5个环形脊，所述环形脊的最外侧环存在第二焊接端面3，所述的第二焊接端面3不与第一焊接端面4接壤，而是相对第一焊接端面提升一定高度h1。
3、在所述环形脊之间还存在沟槽，凹坑与最外侧环形脊直接存在一个第一环形焊接端面。
4、在另一优选例中，电阻点焊电极帽包括侧面2，电极帽本体1与焊接端面通过侧面2过渡连接，侧面2为弧面或锥面。
5、在另一优选例中，侧面2和第二焊接端面3通过圆弧过渡或倒角连接。
6、在另一优选例中，抬升的第二焊接端面3与第一焊接端面4通过弧面过渡或平面连接。
7、在另一优选例中，第二焊接端面3相对第一焊接端面4的高度h1满足0＜h1≤1.5h2。
8、在另一优选例中，第二焊接端面3与第一焊接端面的最外侧凸环的距离9为d2，且满足0＜d2＜2mm。
9、在另一优选例中，第一焊接端面4的环形脊数量为0-5个。
10、所述第一焊接端面为弧面时，该弧面的曲率半径为20-100mm；所述第一焊接端面为锥形面时，该锥形面的锥形夹角为120°-179°。
11、所述第二焊接端面与第一焊接端面上最外侧环形脊的间距为d2，且满足0＜d2≤1.5d1。
12、所述第一焊接端面由环形脊、环形脊直接的沟槽、第一环形焊接端面和第二环形焊接端面组成。
13、在另一优选例中，相邻两个环形脊之间的距离即沟槽10的宽度为50-1500μm。
14、在另一优选例中，最内侧环形脊与凹坑之间存在一个第一环形焊接端面，该第一环形焊接端面与凹坑通过圆弧或倒角连接。
15、在另一优选例中，凹坑的形状为球面，凹坑直径d为1-4mm。
16、在本技术的第二方面提供了一种电阻点焊方法，该方法包括：
17、(a)提供了一对上述电极帽；
18、(b)预压阶段：将一对所述电极帽分别置于堆叠的两片或多片所述铝工件两侧，执行预压，两电极向铝合金板材靠拢，直至电极第一焊接端面的最内侧环形脊与板材紧密贴合，施加2000-8000n的压力，预压持续时间为200-2000ms；
19、(c)通电焊接阶段：通入一段或多段焊接电流，所述焊接电流的有效值为18-60ka，在焊接的初始阶段，由于电极中间存在凹坑，故第一焊接端面的最内侧环8最先通过电流，这也使得熔核在环8对应的两板材的接触位置优先形核，随焊接的进行，熔核从环8对应的位置向内扩展最终将凹坑处的两板材熔化并形成熔核，随熔核的形成，板材也相应软化，电极继续压入板材外，使得外侧的环7和环6也参与分流，熔核也在凸环对应的板材接触面形核；之后第二焊接端面也参与分流并形成熔核。
20、(d)冷却阶段：焊接电流停止之后，电极帽保持压在板材两侧并持续30-400ms，熔化的金属凝固形成焊点。
21、在另一优选例中，所述焊接电流为3个以上的脉冲，且每个脉冲电流之间有冷却间隔。
22、在另一优选例中，所述每个脉冲电流作用时间tn为7-25ms，n为脉冲个数，所述冷却间隔时间为tn-1，且满足0.1tn≤tn-1＜10ms，其中冷却间隔时间个数从第二个焊接脉冲开始计算。
23、在另一优选例中，所述脉冲的焊接电流的值可以不同，如电流值逐步增大。
24、应用理解，在本技术范围内中，本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。
25、本技术的机理为：以焊接两层铝合金工件为例，焊接时，由于靠近凹坑的最内侧环先接触铝合金工件，相应对应位置的铝合金工件之间也相互接触，并在该接触区域产生电阻热、形成环形熔池，随焊接的进行，外侧的环形脊和凹坑5依次参与焊接，在最外层环形脊参与焊接之后第二焊接端面3也开始参与焊接。熔核也随焊接的进行逐渐长大直至焊接完成。
26、技术效果：当第二焊接端面不提升高度时，第二焊接端面需在最外侧环参与焊接之后才能参与焊接，并且由于焊接端面曲率的存在，第二焊接端面所分布的焊接电流较少，电流主要在环形脊上分布，极易造成环形脊因电流密度大产热集中而提前发生点蚀；而当第二焊接端面提升一定高度之后，焊接过程中第二焊接端面会提前参与焊接，并且参与更多的焊接电流分布，使整个焊接端面的电流密度分布更均匀，避免了在环形脊上的电流过于集中，产热过大而提前发生点蚀。故可有效提升电极使用寿命。
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1.一种铝电阻点焊电极帽，包括电极帽本体、侧面和焊接端面，其特征在于，所述焊接端面分为两个具有高度落差的第一焊接端面和第二焊接端面，所述第二焊接端面位于所述第一焊接端面外侧，将所述第二焊接端面相对所述第一焊接端面抬升一定高度h1，所述第一焊接端面的中心存在向内凹陷的凹坑。
2.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第一焊接端面上围绕所述凹坑具有多个凸出同心圆环形脊。
3.如权利要求2所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，在所述环形脊之间还存在沟槽，凹坑与最外侧环形脊直接存在一个第一环形焊接端面；第二焊接端面与环形脊之间存在一个第二环形焊接端面，该第二环形焊接端面与第二焊接端面之间存在一个高度差h1，即第二焊接端面的抬升高度。
4.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述凹坑深度h为0.01-1mm，凹坑直径为1.0-4.0mm。
5.如权利要求2所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述环形脊的高度h2为50-220μm。
6.如权利要求3所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述环形脊之间沟槽的宽度
7.如权利要求2所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述环形脊的数量为0-5个。
8.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第一焊接端面为弧面时，该弧面的曲率半径为20-100mm；所述第一焊接端面为锥形面时，该锥形面的锥形夹角为120°-179°。
9.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第二焊接端面的抬升高度h1，且满足0＜h1≤1.5h2。
10.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第二焊接端面与第一焊接端面上最外侧环形脊的间距为d2，且满足0＜d2≤1.5d1。
11.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第二焊接端面与第一焊接端面上最外侧环形脊通过弧面或平面相连。
12.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第二焊接端面包围着第一焊接端面。
13.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第一焊接端面由环形脊、环形脊直接的沟槽、第一环形焊接端面和第二环形焊接端面组成。
...【技术特征摘要】
1.一种铝电阻点焊电极帽，包括电极帽本体、侧面和焊接端面，其特征在于，所述焊接端面分为两个具有高度落差的第一焊接端面和第二焊接端面，所述第二焊接端面位于所述第一焊接端面外侧，将所述第二焊接端面相对所述第一焊接端面抬升一定高度h1，所述第一焊接端面的中心存在向内凹陷的凹坑。
2.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述第一焊接端面上围绕所述凹坑具有多个凸出同心圆环形脊。
3.如权利要求2所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，在所述环形脊之间还存在沟槽，凹坑与最外侧环形脊直接存在一个第一环形焊接端面；第二焊接端面与环形脊之间存在一个第二环形焊接端面，该第二环形焊接端面与第二焊接端面之间存在一个高度差h1，即第二焊接端面的抬升高度。
4.如权利要求1所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述凹坑深度h为0.01-1mm，凹坑直径为1.0-4.0mm。
5.如权利要求2所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述环形脊的高度h2为50-220μm。
6.如权利要求3所述的铝电阻点焊电极帽，其特征在于，所述环形脊之间沟槽的宽度...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱云明，杨上陆，王艳俊，白瑾瑜，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：
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