專利名稱：雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種焊接技術(shù)領(lǐng)域的方法，尤其是一種雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法。
背景技術(shù)：
在汽車生產(chǎn)中，為了減輕汽車的整體質(zhì)量，以節(jié)省汽車運(yùn)行中的能耗，現(xiàn)在越來(lái)越多地采用低合金中高強(qiáng)度鋼材。由于汽車車身及零部件裝配中經(jīng)常需要采用電阻凸焊或點(diǎn)焊工藝，而與普通低碳鋼相比，低合金鋼的電阻焊接頭往往會(huì)出現(xiàn)韌性下降、脆性增加的現(xiàn)象。目前通常采用的交流單脈沖電阻點(diǎn)(凸)焊方法對(duì)低合金鋼焊接，不僅接頭表面質(zhì)量低、韌性差，且對(duì)于焊接接觸面較大的工件所需電網(wǎng)功率要求較大。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，楊思乾等在《航空制造技術(shù)》2002(11)上撰文“TC3鈦合金的雙脈沖點(diǎn)焊試驗(yàn)研究”，該文研究表明在焊接熱循環(huán)下，TC3鈦合金的焊接接頭及熱影響區(qū)產(chǎn)生大量的鈦馬氏體組織，使接頭塑性明顯下降，用第二次脈沖對(duì)其點(diǎn)焊接頭進(jìn)行熱處理，可提高接頭的塑性，但該文采用的是采用常規(guī)的工頻交流點(diǎn)焊機(jī)，只能用于鋼板厚度和焊接面積較小的點(diǎn)焊情況。采用大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法可以產(chǎn)生集中的熱量，保證厚板、較大焊接面積接頭的強(qiáng)度，而且對(duì)電網(wǎng)輸入功率要求低，但由于電容器充放電切換上的難點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)目前還未見(jiàn)雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法的研究和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于連接較大厚度低合金鋼的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法。使其針對(duì)現(xiàn)有低合金鋼電阻焊連接方法技術(shù)中的局限性，提高低合金鋼連接接頭的強(qiáng)度和韌性，以及低合金鋼連接接頭的表面平整性，顯著降低對(duì)電網(wǎng)功率的容量要求。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明將被焊的兩個(gè)低合金鋼工件(其中一件預(yù)先加工有凸緣)搭接置于靜止的下電極上，上電極下降，將工件接頭部分相對(duì)下電極壓實(shí)后，電容器組采用電壓跟蹤式限流充電方式充電至Uc1，并由程序控制換向器閉合、放電可控硅觸發(fā)，向焊接變壓器放電一次(焊接脈沖)后斷開(kāi)換向器；經(jīng)冷卻后，同時(shí)使電容器組充電至Uc2，再通過(guò)換向器閉合及可控硅觸發(fā)向焊接變壓器進(jìn)行第二次放電(回火脈沖)。通電結(jié)束斷開(kāi)換向器，經(jīng)恒壓維持后釋放上電極，完成一次焊接過(guò)程，形成凸焊接頭。
Uc2通常小于Uc1其比例為Uc2＝0.5～0.7Uc1；焊接脈沖與回火脈沖間的冷卻時(shí)間為0.5s～1s，接頭越大、板厚越厚，冷卻時(shí)間越長(zhǎng)。
所述的電壓跟蹤式限流充電方式，即通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)電容器組的電壓，按預(yù)先設(shè)定的規(guī)律反饋調(diào)節(jié)充電可控硅的導(dǎo)通角大小，使充電電流基本保持恒定，以減小對(duì)供電電網(wǎng)的瞬時(shí)沖擊。
本發(fā)明所采用的電容儲(chǔ)能焊接設(shè)備的最大輸入功率為72kVA，最高允許充電電壓為440V，每次脈沖的最大放電能量為28000焦耳，電極最大壓力為60kN，最大焊接效率為4.5秒/次。
本發(fā)明利用大容量電容儲(chǔ)能焊接方法能量集中的優(yōu)點(diǎn)，用瞬時(shí)大電流儲(chǔ)能焊接脈沖完成低合金厚板的凸焊過(guò)程，再用第二次放電脈沖對(duì)已形成的焊接接頭進(jìn)行回火，消除接頭脆性，改善其韌性。用此種方法，可以解決汽車零部件生產(chǎn)中越來(lái)越推廣使用的較大厚度的低合金中高強(qiáng)度鋼的凸焊問(wèn)題，并保證接頭強(qiáng)度和韌性，改善接頭表面質(zhì)量，同時(shí)也減小焊接電流對(duì)供電電網(wǎng)的沖擊。
具體實(shí)施例方式
以下提供實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作詳細(xì)的陳述。
實(shí)施例由Q15低合金鋼材制成的汽車座椅轉(zhuǎn)角器的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊，其實(shí)施過(guò)程如下1、采用雙脈沖三相電容儲(chǔ)能電阻焊機(jī)焊接上述的汽車座椅轉(zhuǎn)角器。
2、將轉(zhuǎn)角器加工有兩個(gè)凸緣的一件(厚度4mm)，凸緣向上放在焊機(jī)的平面型下電極上(每個(gè)凸緣是內(nèi)徑Φ4.6、外徑Φ11、高為2mm的球形環(huán))，并將轉(zhuǎn)角器的另一部分(厚度4mm)按夾具定位放于其上。
3、平面型上電極下降，并將轉(zhuǎn)角器接頭部分相對(duì)下電極壓實(shí)(電極壓力為47kN)。
4、電容器組采用電壓跟蹤式限流充電方式充電至Uc1＝400V，并由程序控制換向器閉合、放電可控硅觸發(fā)，向焊接變壓器放電一次(焊接脈沖峰值為172kA，脈沖寬度為25ms)后斷開(kāi)換向器。
5、經(jīng)冷卻0.5s后，同時(shí)使電容器組充電至Uc2＝0.5Uc1再通過(guò)換向器閉合及可控硅觸發(fā)向焊接變壓器進(jìn)行第二次放電(回火脈沖峰值為100kA，脈沖寬度為15ms)。
6、通電結(jié)束斷開(kāi)換向器，經(jīng)恒壓維持后釋放上電極，完成一次焊接過(guò)程，形成轉(zhuǎn)角器凸焊接頭。
以上實(shí)例所用的電網(wǎng)實(shí)際供電功率為60kVA，是常規(guī)交流焊接時(shí)的五分之一左右，焊接接頭靜拉伸強(qiáng)度達(dá)到3600N，超過(guò)產(chǎn)品合格要求(3100N)，斷口為韌性斷口，消除了單脈沖下形成的粗大馬氏體組織，焊后兩表面無(wú)明顯壓痕。
權(quán)利要求
1.一種雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法，其特征在于將被焊的兩個(gè)低合金鋼工件搭接置于靜止的下電極上，上電極下降，將工件接頭部分相對(duì)下電極壓實(shí)后，將電容器組充電至Uc1，并由程序控制換向器閉合、放電可控硅觸發(fā)，向焊接變壓器放電一次后斷開(kāi)換向器；經(jīng)冷卻后，同時(shí)使電容器組充電至Uc2，再通過(guò)換向器閉合及可控硅觸發(fā)向焊接變壓器進(jìn)行第二次放電；通電結(jié)束斷開(kāi)換向器，經(jīng)恒壓維持后釋放上電極，完成一次焊接過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法，其特征是，其中一個(gè)低合金鋼工件焊接接觸面上預(yù)先加工有凸緣。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法，其特征是，Uc2＝0.5～0.7Uc1。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法，其特征是，焊接脈沖與回火脈沖間的冷卻時(shí)間為0.5s～1s，接頭越大、板厚越厚，冷卻時(shí)間越長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法，其特征是，所述的電容器組充電，采用電壓跟蹤式限流充電方式，即通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)電容器組的電壓，按預(yù)先設(shè)定的規(guī)律反饋調(diào)節(jié)充電可控硅的導(dǎo)通角大小，使充電電流基本保持恒定，以減小對(duì)供電電網(wǎng)的瞬時(shí)沖擊。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法，其特征是，所采用的電容儲(chǔ)能焊接設(shè)備最大輸入功率為72kVA，最高允許充電電壓為440V，每次脈沖的最大放電能量為28000焦耳，電極最大壓力為60kN，最大焊接效率為4.5秒/次。
全文摘要
一種焊接技術(shù)領(lǐng)域的雙脈沖大容量電容儲(chǔ)能凸焊方法，將被焊的兩個(gè)低合金鋼工件搭接置于靜止的下電極上，上電極下降，將工件接頭部分相對(duì)下電極壓實(shí)后，將電容器組充電至U
文檔編號(hào)B23K11/26GK1736649SQ20051002949
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者王敏, 阮慎孝, 倪純珍, 蘆鳳桂, 錢靜峰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)