电阻点焊方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种电阻点焊方法。

背景技术

目前在电阻点焊用时效强化变形镍基高温合金制成的一种产品时，有70％的电阻点焊焊点产生了飞溅，导致熔核组织出现了疏松、缩孔等缺陷，而本产品要求按航空标准Ⅰ级焊点进行验收，并且在焊接过程中不允许产生任何飞溅。根据现有的焊接理论，电阻点焊时的飞溅一般发生在焊接的前期即熔核形成之初，一方面，如果待焊零件的接触表面存在氧化物夹杂及凹凸不平，使接触点处电流密度瞬间过大，造成金属体积急剧膨胀而产生飞溅；另一方面如果焊点熔核的液态金属扩展过快，超过了塑性环的形成速度而冲破塑性环的包裹，也将产生飞溅。因此，我们需要探索一种合理的工艺流程或工艺方法，以防止飞溅，使焊点完全达到航空行业Ⅰ级的质量要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电阻点焊方法。该方法可以有效防止电阻点焊焊点产生飞溅，克服了熔核组织的疏松、缩孔等缺陷，进而避免了产品内部缺陷的形成。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种电阻点焊方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：

(1)打磨清洗零件；

(2)将步骤(1)得到的零件组合成搭接状态，并放置在下电极上进行预压，然后保持电极压力恒定；

(3)施加预热脉冲进行焊前预热，然后冷却；

(4)施加焊接脉冲，并在焊接脉冲电流前施加缓升电流，在焊接脉冲电流后施加缓降电流；

(5)进行保压。

根据本发明上述实施例的电阻点焊方法，打磨清洗零件，使零件表面的氧化皮、油污及其他脏物尽可能除去，从而提高接触表面的光洁度，尽可能地增大接触面微观上的接触面积，使其有一个稳定的接触电阻；将上述打磨清洗的零件组合成搭接状态，并放置在下电极上，使电焊位置处于下电极端面，然后启动焊机，程序进入预压阶段，上电极下移接触到零件上表面进行预压，然后保持电极压力恒定；施加预热脉冲进行焊前预热，可减小前期的瞬间电流密度，降低前期飞溅的可能，也有利于熔核液态金属外围塑性环的形成，然后冷却；施加焊接脉冲，并在焊接脉冲电流前施加缓升电流(缓升脉冲)，在焊接脉冲电流后施加缓降电流(缓降脉冲)，即在焊接脉冲前施加缓升脉冲，以便有足够的时间让被焊金属在熔核液态金属的外围形成一个塑性环，且使液态金属的扩展速度不致过快而冲破塑性环产生飞溅，在焊接脉冲后施加缓降脉冲，以克服焊点熔核的液态金属因冷却收缩速度过快而导致熔核组织出现疏松、缩孔等缺陷；最后进行保压得到产品。由此，该方法可以有效防止电阻点焊焊点产生飞溅，克服了熔核组织的疏松、缩孔等缺陷，进而避免了产品内部缺陷的形成。

另外，根据本发明上述实施例的电阻点焊方法还可以具有如下技术特征：

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，打磨清洗后所述零件的粗糙度达到Ra3.2以内。由此，可以尽可能地增大接触面微观上的接触面积，使其有稳定的接触电阻。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述预压的时间为600ms～1000ms，所述电极压力为10000N～12000N。由此，可以有效防止产生飞溅。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述预热脉冲的电流控制在4000A～5000A，所述预热脉冲的时间为500ms～700ms。由此，可以有效防止产生飞溅。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述冷却的时间为200ms～400ms。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，施加所述缓升电流的时间为200ms～400ms，所述焊接电流控制在6500A～7000A，所述焊接脉冲的时间为200ms～400ms，施加所述缓降电流的时间为600ms～800ms。由此，可以有效防止产生飞溅，避免产品内部缺陷的形成。

在本发明的一些实施例中，步骤(5)中，所述保压时间控制在800ms～1000ms。

在本发明的一些实施例中，从施加所述缓降电流开始至所述保压结束，增加电极压力至13000N～15000N。由此，可以避免产品内部疏松及缩孔等缺陷的形成。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的电阻点焊方法示意图；

图2是本发明实施例的试片搭接结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种电阻点焊方法。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括以下步骤：

S100：打磨清洗零件

该步骤中，打磨清洗零件，使零件表面的的氧化皮、油污及其他脏物尽可能除去，从而提高接触表面的光洁度，尽可能地增大接触面微观上的接触面积，使其有一个稳定的接触电阻。进一步地，打磨清洗后的零件的粗糙度达到Ra3.2以内。

S200：将零件组合搭接，先进行预压，然后保持电极电压恒定

该步骤中，将S100中得到的零件组合成搭接状态，并放置在下电极上，使电焊位置处于下电极端面，然后启动焊机，程序进入预压阶段，上电极下移接触到零件上表面进行预压，然后保持电极压力a恒定。

根据本发明的实施例，预压的时间t1为600ms～1000ms，电极压力a为10000N～12000N。发明人发现，电极压力a为10000N～12000N，可以增大初始的微观接触面积，使初始的瞬间电流密度不致过大而造成飞溅。由此，本申请采用a为10000N～12000N的电极压力，可以有效防止初始瞬间电流密度过大造成的飞溅。

S300：施加预热脉冲进行焊前预热，然后冷却

该步骤中，施加预热脉冲c进行焊前预热，可减小前期的瞬间电流密度，降低前期飞溅的可能，也有利于熔核液态金属外围塑性环的形成，然后冷却。

根据本发明的实施例，预热脉冲c的电流控制在4000A～5000A，预热脉冲的时间t2为500ms～700ms。发明人发现，预热脉冲c的电流过小，则无法防止飞溅，预热脉冲c的电流过大，则也会造成飞溅；预热脉冲的时间t2与预热脉冲c电流的合理匹配，是防止焊接飞溅的关键所在。由此，本申请中预热脉冲c的电流控制在4000A～5000A，预热脉冲的时间t2为500ms～700ms，可以有效防止产生飞溅。进一步地，冷却的时间t3为200ms～400ms。

S400：施加焊接脉冲d，并在焊接脉冲电流前施加缓升电流，在焊接脉冲电流后施加缓降电流

该步骤中，施加焊接脉冲d，并在焊接脉冲电流前施加缓升电流(缓升脉冲e)，在焊接脉冲电流后施加缓降电流(缓降脉冲f)，即在焊接脉冲d前施加缓升脉冲e，以便有足够的时间让被焊金属在熔核液态金属的外围形成一个塑性环，且使液态金属的扩展速度不致过快而冲破塑性环产生飞溅，即在焊接脉冲d后施加缓降脉冲f，以克服焊点熔核的液态金属因冷却收缩速度过快而导致熔核组织出现疏松、缩孔等缺陷。

根据本发明的实施例，施加缓升电流的时间t4为200ms～400ms，焊接电流控制在6500A～7000A，焊接脉冲的时间t5为200ms～400ms，施加缓降电流的时间t6为600ms～800ms。发明人发现，施加缓升电流的时间t4太短，则液态金属膨胀过快，冲破塑性环而造成飞溅，施加缓升电流的时间t4也不宜过长，以不产生飞溅为准，过长则会造成晶粒过热，粗大变脆；焊接电流太小，则不能形成熔核或熔核过小，焊接电流太大，则导致飞溅；焊接脉冲的时间t5太短，同样不能形成熔核或熔核过小，焊接脉冲的时间t5太长，则会造成晶粒过热，粗大变脆；施加缓降电流的时间t6太短，则有可能产生疏松和缩孔，施加缓降电流的时间t6也不宜过长，以不产生缩孔和裂纹为准。由此，本申请采用上述的焊接脉冲参数，可以有效防止产生飞溅，避免产品内部缺陷的形成。

S500：进行保压

该步骤中，保压时间t7控制在800ms～1000ms。发明人发现，保压时间t7的长短，取决于焊点的冷却速度，当焊点金属冷却到一定温度后，不再因收缩而产生疏松和缩孔及裂纹时，可结束保压。由此，本申请采用800ms～1000ms的保压时间t7，可以有效的防止疏松和缩孔及裂纹。

由此，该方法可以有效防止电阻点焊焊点产生飞溅，克服熔核组织的疏松、缩孔等缺陷，进而避免产品内部缺陷的形成。

根据本发明的实施例，从施加缓降电流开始至保压结束(t6+t7)，增加电极压力b至13000N～15000N。发明人发现，从施加缓降电流开始至保压结束，适当的增加电极压力，可以适应焊点熔核的液态金属因冷却而产生的体积收缩，克服熔核组织的疏松、缩孔等缺陷。由此，本申请从施加缓降电流开始至保压结束，增加电极压力b至13000N～15000N，可以避免产品内部缺陷的形成。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

试片材料：GH4169时效强化变形镍基合金；单片试片厚度为1.0mm；

点焊焊接后的要求：

①熔核直径大于φ4.0mm；

②焊透率：30～80％；

③压痕深度不大于0.15mm；

④焊点表面不允许有裂纹、烧伤、飞溅、边缘胀裂及过深压痕等缺陷；

⑤焊点单点最小剪切力不小于6495N/点；

⑥内部质量按HB6737-93《高温合金电阻点焊和缝焊质量检验》Ⅰ级要求执行；

S100打磨清洗零件

可按HB/Z164-90《高温合金钨极氩弧焊工艺》附录B标准中的清洗方法，具体地，试片焊前酸洗并除清，可用不锈钢丝刷或不锈钢丝轮彻底打磨去除试片焊接区表面的锈蚀、油污等脏污，见金属光泽，用细砂纸打磨使焊接区表面的粗糙度在Ra3.2以内，然后用酒精擦洗干净。

S200试片组合搭接

宽度20mm，长度150mm，两试片叠加，可使两试片错位叠加，便于撕裂测试实验，如图2所示。

S300焊接参数

上电极直径8mm，下电极直径8mm，对试片先进行预压，然后保持电极电压恒定，预压时间40周，电极压力是10000N；施加预热脉冲进行焊前预热，然后冷却，预热脉冲时间30周，预热脉冲电流4500A，冷却时间15周；施加焊接脉冲，并在焊接脉冲电流前施加缓升电流，在焊接脉冲电流后施加缓降电流，缓升电流时间15周、焊接时间20周、缓降时间35周、焊接电流6700A；最后保压40周，并从施加缓降电流开始至保压结束，增加电极压力至15000N。

S400检测结果

对试片的熔核直径、压痕深度、焊透率和焊接单点剪切力进行测试，测试结果见表1和表2。

表1

表2

从表1和表2的数据可以看出，采用本申请的焊接参数，得到的试片焊点均符合要求，且经过探伤，内部质量全部合格，均符合HB6737-93标准Ⅰ级要求。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于：

S300焊接参数

采用单脉冲焊接参数：上电极直径8mm，下电极直径8mm，对试片先进行预压，然后保持电极电压恒定，预压时间40周，焊接电流6500A，焊接时间30周，保压40周，电极压力是10000N。

结果：产生飞溅，若减小电流，飞溅消失，但是熔核直径偏小。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于：

S300焊接参数

在焊接脉冲电流前施加缓升电流，在焊接脉冲电流后施加缓降电流，上电极直径8mm，下电极直径8mm，对试片先进行预压，然后保持电极电压恒定，预压时间40周，缓升电流时间15周、焊接时间30周、缓降电流时间35周、焊接电流6500A、保压40周、电极压力是10000N。

结果：撕裂试验时，在一侧试片上撕出孔洞，另一侧凸台直径为4.5mm，即表示熔核直径为4.5mm，大于标准要求，试样合格，但是有70％的焊点产生飞溅，X-探伤检验发现，凡是有飞溅的焊点都有不同程度的疏松和缩孔，探伤不合格。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。