專(zhuān)利名稱(chēng)：一種異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用外加磁場(chǎng)輔助的電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
釬焊技術(shù)是以熔點(diǎn)低于母材的焊絲作為焊接材料(釬料)，焊接時(shí)焊絲(釬料)熔 化而母材不熔化，實(shí)現(xiàn)同種或異種金屬材料間的連接。電阻釬焊是利用電流通過(guò)焊件或與 焊件接觸的加熱塊所產(chǎn)生的電阻熱加熱焊件和熔化釬料的釬焊方法，釬焊時(shí)需對(duì)釬焊處應(yīng) 施加一定的壓力。電阻釬焊的基本原理與電阻焊相同，與其他的釬焊方法相比，具有加熱迅 速、生產(chǎn)率高、熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)，且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此，常用于成分與性能差異較大的 異種金屬間連接，是一種具有較高實(shí)用價(jià)值的焊接技術(shù)，有著廣泛的發(fā)展空間。電磁攪拌技術(shù)(EMS)，是近年來(lái)發(fā)展和逐漸完善起來(lái)的一種新型焊接技術(shù)，1971 年Tseng和Savage深入研究了 TIG焊時(shí)電磁攪拌對(duì)微觀(guān)組織和性能的影響，隨后，國(guó)內(nèi)外 開(kāi)始對(duì)外加磁場(chǎng)作用下的焊接技術(shù)開(kāi)展了廣泛研究。電阻釬焊過(guò)程中利用焊接電弧作為熱 源且填充焊絲(釬料)發(fā)生了熔化和重新凝固，因此輔助電磁攪拌用于電阻釬焊過(guò)程中可 以細(xì)化液態(tài)釬料結(jié)晶組織，影響初生相與共晶組織的形貌和尺寸，促進(jìn)成分均勻化以及控 制界面形狀。在外加磁場(chǎng)作用下，熔池中的液態(tài)金屬受洛侖茲力的作用發(fā)生旋轉(zhuǎn)，前端液態(tài)金 屬沿熔池一側(cè)向尾部流動(dòng)，相應(yīng)的熔池尾部液態(tài)金屬沿另一側(cè)向前端流動(dòng)，有利于電阻釬 焊過(guò)程中液態(tài)釬料的流動(dòng)及其對(duì)固態(tài)母材的潤(rùn)濕與鋪展。液態(tài)釬料充分流入并致密地填滿(mǎn)全部釬縫間隙，又與母材發(fā)生很好的相互作用， 是形成優(yōu)質(zhì)釬焊接頭的前提。目前，單一釬焊方法在使用時(shí)常受到設(shè)備或工藝特點(diǎn)的限制； 復(fù)合釬焊方法已經(jīng)逐漸受到重視并開(kāi)展了相應(yīng)的研究和應(yīng)用，如電弧釬焊、激光釬焊等。一般的電阻釬焊被加熱的只是零件的釬焊處，加熱速度較快，因而在釬焊過(guò)程中， 對(duì)零件釬焊面貼合緊密程度要求高，否則，易因接觸不良造成母材局部過(guò)熱或接頭嚴(yán)重未 釬透等缺陷。此外，為防止母材熔化，電阻釬焊過(guò)程中由釬料形成的液態(tài)熔池保持時(shí)間較 短，不利于液態(tài)釬料在母材表面充分鋪展和形成擴(kuò)散層。將電磁攪拌技術(shù)復(fù)合到電阻釬焊 工藝中，通過(guò)在焊接區(qū)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)來(lái)促進(jìn)液態(tài)釬料流動(dòng)及在母材上的潤(rùn)濕與鋪展，促進(jìn) 釬料與母材間的相互擴(kuò)散，可以有效地改善電阻釬焊連接質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有電阻釬焊技術(shù)由于釬料形成的液態(tài)熔池 保持時(shí)間較短，不利于液態(tài)釬料在母材表面充分鋪展和與母材相互擴(kuò)散，以及接頭易產(chǎn)生 缺陷等問(wèn)題，利用外加磁場(chǎng)輔助的異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備， 在異種金屬材料電阻熔-釬焊過(guò)程中，利用勵(lì)磁線(xiàn)圈在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變磁場(chǎng)，對(duì)液 態(tài)釬料進(jìn)行輔助電磁攪拌和有序控制，對(duì)熔化的液態(tài)釬料進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料方向性流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高金屬材料表面破膜、潤(rùn)濕、鋪展與擴(kuò) 散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料熔化的母材充分地混合，促進(jìn)釬料與母材間元素、成 份的相互擴(kuò)散及其合金化，提高釬縫成分均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬縫組織與性 能，提高電阻釬焊接頭質(zhì)量，并且該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，成本較低，效果較佳，易于實(shí) 現(xiàn)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案根據(jù)工件具體情況和焊接位置，設(shè)計(jì)形式靈活的勵(lì)磁線(xiàn)圈；電源經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)向勵(lì)磁線(xiàn) 圈供電，產(chǎn)生頻率與強(qiáng)度可調(diào)的磁場(chǎng)對(duì)熔融態(tài)釬料進(jìn)行輔助電磁攪拌，從而促進(jìn)液態(tài)釬料 流動(dòng)及在母材表面的潤(rùn)濕與鋪展，促進(jìn)釬料與母材間的相互擴(kuò)散，提高電阻釬焊連接質(zhì)量。 為保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定以及調(diào)節(jié)的可靠性，由單獨(dú)專(zhuān)用電源向勵(lì)磁線(xiàn)圈供電，產(chǎn)生的磁場(chǎng) 頻率與強(qiáng)度根據(jù)是可調(diào)的，配合電阻釬焊不同工藝條件使用。具體是異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，A、B異種金屬材料 連接的電阻熔-釬焊過(guò)程中，利用勵(lì)磁線(xiàn)圈在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變混合磁場(chǎng)控制釬焊的 液態(tài)釬料進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料有序流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較 高的金屬材料B表面破膜、潤(rùn)濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料A熔化的 母材充分地混合，促進(jìn)釬料與熔化的母材間元素、成份的相互擴(kuò)散及其合金化，提高釬焊焊 縫成分的均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬焊焊縫組織與性能，以提高釬焊接頭質(zhì)量；電磁激勵(lì)電阻點(diǎn)焊熔-釬焊的工藝參數(shù)為熔點(diǎn)較低的金屬材料置于熔點(diǎn)較高的 金屬材料上面，上電極端面面積大于下電極端面面積，電極端面為截錐形，上電極端面尺寸 為Φ10-40πιπι，下電極端面尺寸為Φ6-20πιπι ；焊接電流為0. 1-60ΚΑ ；焊接時(shí)間為0. 2_3s ；電 極壓力0. 1-6. 8KN，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-8000Gs，占空比為30-80 %，頻率為20_200Hz ；或者電磁激勵(lì)電阻縫焊熔-釬焊的工藝參數(shù)為熔點(diǎn)較低的金屬材料置于熔 點(diǎn)較高的金屬材料上面，滾輪寬度尺寸為3-20mm，滾輪直徑為120_300mm，焊接電流為 4-90KA ；焊接速度150-300cm/min ；電極壓力1-12KN，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為20_8000Gs，占空比為 30-80 %，頻率為 20-200Hz。異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，所使用的勵(lì)磁線(xiàn)圈單獨(dú)由 基于A(yíng)RM微處理器的數(shù)字化專(zhuān)用勵(lì)磁電源供給精準(zhǔn)的勵(lì)磁電流，其勵(lì)磁電流波形為間歇變 極性的長(zhǎng)方波形，產(chǎn)生出相應(yīng)的間歇交變混合磁場(chǎng)，外加磁場(chǎng)頻率與強(qiáng)度精確可調(diào)，配合相 應(yīng)的電阻熔_釬焊方法使用；外加輔助磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)和電磁攪拌作用，使液態(tài)釬料在短 暫的焊接過(guò)程中更充分地在固態(tài)母材基體上潤(rùn)濕與鋪展，且與發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材充 分均勻混合，促進(jìn)電弧熔釬焊工藝過(guò)程中釬料與母材間的相互擴(kuò)散、合金化和成分均勻化， 并能實(shí)現(xiàn)電磁凈化、電磁熱處理的獨(dú)特功能，抑制有害物質(zhì)的形成，提高釬焊接頭的強(qiáng)度， 綜合改善電弧熔-釬焊的連接質(zhì)量；對(duì)于活性金屬的焊接，采用氣罩或噴嘴對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行 局部氣體保護(hù)，防止焊縫金屬氧化，保護(hù)氣體的流量為15-30L/min。在具體實(shí)施過(guò)程中，也 不局限于線(xiàn)圈勵(lì)磁，采用其它電磁產(chǎn)生裝置或永磁場(chǎng)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，適用搭接、折邊、凸點(diǎn)、凸 環(huán)、T型、塔邊、對(duì)接的接頭形式；將勵(lì)磁線(xiàn)圈安裝在上電極上，在工件正面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施 電磁激勵(lì)作用；或者將勵(lì)磁線(xiàn)圈安裝下電極上，在工件背面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用； 或者在上下電極上同時(shí)安裝勵(lì)磁線(xiàn)圈，在正面和背面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者將焊接區(qū)置于勵(lì)磁線(xiàn)圈的中心空腔內(nèi)進(jìn)行焊接；或者外加輔助磁場(chǎng)傾斜施加于焊點(diǎn)，磁場(chǎng) 與工件母材水平面的夾角為25-75°、以電極中心線(xiàn)為軸線(xiàn)的立體圓錐面的任意位置；或 者外加橫向輔助磁場(chǎng)，工件母材平行，形成電磁激勵(lì)電弧熔_釬焊復(fù)合方式，改善電阻釬焊 連接質(zhì)量；用于異種材料或同種材料間電阻熔釬焊的連接，根據(jù)焊機(jī)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行調(diào)整，使 其可以用于普通的電阻焊機(jī)，也可用于專(zhuān)門(mén)的電阻釬焊設(shè)備，半自動(dòng)/自動(dòng)電阻釬焊焊接 工藝。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)在異種金屬材料連接的電阻熔-釬焊過(guò)程中，利用外加輔助磁場(chǎng)對(duì)液態(tài)釬料 進(jìn)行電磁有序控制，對(duì)液態(tài)釬料熔池進(jìn)行輔助電磁攪拌和電磁處理作用，促進(jìn)液態(tài)釬料流 動(dòng)及在高熔點(diǎn)母材上的潤(rùn)濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與低熔點(diǎn)母材發(fā)生局部熔化的金 屬相互充分均勻混合，調(diào)節(jié)凝固前沿形狀，減少熔體中徑向、軸向的溫度梯度，提高釬縫成 分均勻化程度以及合金化焊縫，形成高質(zhì)量的焊縫組織。(2)外加輔助磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)、電磁攪拌、電磁處理、電磁凈化作用使液態(tài)釬料在 短暫的焊接過(guò)程中更充分地在固態(tài)母材基體上潤(rùn)濕與鋪展，且與發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材 充分均勻混合，促進(jìn)電阻熔釬-焊工藝過(guò)程中釬料與母材間的相互擴(kuò)散和成分均勻化，并 能實(shí)現(xiàn)電阻焊的焊前電磁預(yù)熱和焊后電磁熱處理的獨(dú)特功能，抑制有害物質(zhì)的形成，提高 釬焊接頭的強(qiáng)度，綜合改善電弧熔_釬焊的連接質(zhì)量，消除或減少電阻焊飛濺，降低電極的 熱磨損，提高電極的使用壽命。(3)外加輔助磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁攪拌能夠細(xì)化接頭晶粒，改變結(jié)晶方向，使釬縫出現(xiàn) 等軸晶，促進(jìn)第二相化合物細(xì)小彌散分布；能夠減小偏析和電阻釬縫裂紋傾向，抑制焊接氣 孔和減少縮孔縮松，有助于提高接頭的力學(xué)性能。(4)所使用的附加勵(lì)磁裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用基于A(yíng)RM微處理器的勵(lì)磁電源性能可 靠，輸出波形形式多樣，精度較高，功能穩(wěn)定，成本不高，易于實(shí)現(xiàn)；且適用于搭接、折邊、凸 點(diǎn)、凸環(huán)、T型、塔邊、對(duì)接的接頭形式等多種常用接頭形式?？捎糜谕N或異種材料間電阻 釬焊連接。(5)在異種金屬材料連接的電阻熔-釬焊過(guò)程中，外加輔助磁場(chǎng)可以通過(guò)焊縫正 面或背面、垂直或傾斜、單個(gè)或多個(gè)復(fù)合、縱向磁場(chǎng)和橫向磁場(chǎng)以及混合磁場(chǎng)等多種形式靈 活地對(duì)液態(tài)釬料熔池實(shí)施電磁激勵(lì)作用，以滿(mǎn)足不同的要求；特別是單側(cè)輔助磁場(chǎng)可以單 獨(dú)有效控制使低熔點(diǎn)活性金屬母材不至于過(guò)熱，加快焊縫氣孔溢出，也可以單獨(dú)控制釬料 在高熔點(diǎn)金屬母材上的破膜、鋪展、潤(rùn)濕和流動(dòng)等作用。(6)本發(fā)明可以采用多種焊接熱源，如TIG、MIG、激光焊、等離子弧焊、變極性等離 子弧焊、真空電子束焊接、非真空電子束焊、軸向摩擦焊、徑向摩擦焊、電弧焊等；本發(fā)明也 可應(yīng)用于同種材料、復(fù)合材料、非金屬材料等領(lǐng)域的熔_釬焊連接技術(shù)。(7)本發(fā)明利用外加磁場(chǎng)輔助電阻釬焊的復(fù)合焊接方法，可以根據(jù)需要將通電線(xiàn) 圈安裝在電極或焊機(jī)特定位置由工件正面或背面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施輔助電磁作用；本發(fā)明 可根據(jù)焊機(jī)結(jié)構(gòu)形式調(diào)整勵(lì)磁線(xiàn)圈具體結(jié)構(gòu)和固定方式，可用于半自動(dòng)/自動(dòng)電阻釬焊工 藝，使其可以用于普通的電阻焊機(jī)，也可用于專(zhuān)門(mén)的電阻釬焊設(shè)備。本發(fā)明也不局限于線(xiàn)圈 勵(lì)磁，采用其它電磁產(chǎn)生裝置或永磁場(chǎng)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。



圖1異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備橫截面示意圖(磁場(chǎng)線(xiàn) 圈位于上電極)；圖2勵(lì)磁線(xiàn)圈位于下電極的示意圖；圖3焊接區(qū)置于勵(lì)磁線(xiàn)圈的中心空腔 內(nèi)的示意圖；圖4外加輔助橫向磁場(chǎng)施加的示意圖；圖5外加輔助磁場(chǎng)傾斜施加的示意圖。圖中1、導(dǎo)線(xiàn)；2、勵(lì)磁線(xiàn)圈；3、絕緣層；4、水冷電極；5、A材料工件；6、釬料；7、B材 料工件。附圖給出的異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備的示意圖，僅為 幫助理解本發(fā)明的要點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體情況進(jìn)行改造，不限于此結(jié)構(gòu)和形式。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要包含一種異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備。下面結(jié)合 附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示外加磁場(chǎng)輔助復(fù)合電阻釬焊工藝中，可以將勵(lì)磁線(xiàn)圈2套在上側(cè)水冷 電極4外，之間絕緣層3起到絕緣和輔助夾緊的作用。勵(lì)磁電源經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)1向勵(lì)磁線(xiàn)圈供電， 產(chǎn)生頻率與強(qiáng)度可調(diào)的磁場(chǎng)，對(duì)熔化的液態(tài)釬料6進(jìn)行輔助電磁攪拌、電磁激勵(lì)等作用，從 而促進(jìn)液態(tài)釬料流動(dòng)及在兩種焊接金屬材料工件5和7表面的潤(rùn)濕與鋪展，促進(jìn)釬料與金 屬材料母材間的相互擴(kuò)散，提高電阻釬焊連接質(zhì)量。在具體實(shí)施過(guò)程中，異種材料電磁激勵(lì)電阻熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，A、B異種金 屬材料連接的電阻熔_釬焊過(guò)程中，利用勵(lì)磁線(xiàn)圈2在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變混合磁場(chǎng)控 制釬焊的液態(tài)釬料9進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料有序流動(dòng)及 其在熔點(diǎn)較高的B金屬材料7表面破膜、潤(rùn)濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低A金 屬材料5熔化的母材充分地混合，促進(jìn)釬料與熔化的母材間元素、成份的相互擴(kuò)散及其合 金化，提高釬焊焊縫成分的均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬焊焊縫組織與性能，以提高 釬焊接頭質(zhì)量；其中，如果采用電阻點(diǎn)焊包括凸焊和對(duì)焊，其電磁激勵(lì)電阻點(diǎn)焊熔_釬焊的工 藝參數(shù)為熔點(diǎn)較低的金屬材料置于熔點(diǎn)較高的金屬材料上面，上電極端面面積大于下 電極端面面積，電極端面為截錐形，上電極端面尺寸為Φ10-40·，下電極端面尺寸為 O6-20mm ；焊接電流為0. 1-60KA ；焊接時(shí)間為0. 2_3s ；電極壓力0. 1-6. 8KN，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度 為 20-8000Gs,占空比為 30-80%，頻率為 20_200Hz ；其中，如果采用電阻縫焊，其電磁激勵(lì)電阻縫焊熔-釬焊的工藝參數(shù)為熔點(diǎn) 較低的金屬材料置于熔點(diǎn)較高的金屬材料上面，滾輪寬度尺寸為3-20mm，滾輪直徑為 120-300mm，焊接電流為4-90KA ；焊接速度150-300cm/min ；電極壓力1-12KN，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度 為 20-8000Gs，占空比為 30-80%，頻率為 20_200Hz。異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，所使用的勵(lì)磁線(xiàn)圈單獨(dú)由 基于A(yíng)RM微處理器的數(shù)字化專(zhuān)用勵(lì)磁電源供給精準(zhǔn)的勵(lì)磁電流，其勵(lì)磁電流波形為間歇變 極性的長(zhǎng)方波形，產(chǎn)生出相應(yīng)的間歇交變混合磁場(chǎng)，外加磁場(chǎng)頻率與強(qiáng)度精確可調(diào)，配合相 應(yīng)的電阻熔_釬焊方法使用；外加輔助磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)和電磁攪拌作用，使液態(tài)釬料在短 暫的焊接過(guò)程中更充分地在固態(tài)母材基體上潤(rùn)濕與鋪展，且與發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材充 分均勻混合，促進(jìn)電弧熔釬焊工藝過(guò)程中釬料與母材間的相互擴(kuò)散、合金化和成分均勻化，并能實(shí)現(xiàn)電磁凈化、電磁熱處理的獨(dú)特功能，抑制有害物質(zhì)的形成，提高釬焊接頭的強(qiáng)度， 綜合改善電弧熔-釬焊的連接質(zhì)量；對(duì)于活性金屬的焊接，采用氣罩或噴嘴對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行 局部氣體保護(hù)，防止焊縫金屬氧化，保護(hù)氣體的流量為15-30L/min。異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，其特征在于適用搭接、折 邊、凸點(diǎn)、凸環(huán)、T型、塔邊、對(duì)接的接頭形式；將勵(lì)磁線(xiàn)圈安裝在上電極上，如圖1所示，在工 件正面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者將勵(lì)磁線(xiàn)圈安裝下電極上，如圖2所示，在工件 背面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者在上下電極上同時(shí)安裝勵(lì)磁線(xiàn)圈，在正面和背面 對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者將焊接區(qū)置于勵(lì)磁線(xiàn)圈的中心空腔內(nèi)進(jìn)行焊接，如圖 3所示；或者外加輔助磁場(chǎng)傾斜施加于焊點(diǎn)，磁場(chǎng)與工件母材水平面的夾角為25-75°、以 電極中心線(xiàn)為軸線(xiàn)的立體圓錐面的任意位置，如圖5所示或者外加橫向輔助磁場(chǎng)，工件母 材平行，如圖4所示，形成電磁激勵(lì)電弧熔_釬焊復(fù)合方式，改善電阻釬焊連接質(zhì)量。本發(fā)明利用所設(shè)計(jì)的外加磁場(chǎng)輔助電阻釬焊的復(fù)合焊接方法，利用外加磁場(chǎng)對(duì)液 態(tài)釬料熔池進(jìn)行輔助電磁作用，其具體工作原理與常規(guī)電阻釬焊有所不同；可用于異種材 料或同種材料間電阻熔釬焊的連接，根據(jù)焊機(jī)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行調(diào)整，使其可以用于普通的電 阻焊機(jī)，也可用于專(zhuān)門(mén)的電阻釬焊設(shè)備，半自動(dòng)/自動(dòng)電阻釬焊焊接工藝。本發(fā)明也不局限 于線(xiàn)圈勵(lì)磁，采用其它電磁產(chǎn)生裝置或永磁場(chǎng)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
實(shí)施例1 1. 2mm的與ZK60鎂合金工件搭接電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊，焊接工藝參數(shù)為上、 下電極尺寸分別為Φ16πιπι和Φ8πιπι，把42CrMnSi鋼放在下電極上，釬劑和釬料放置于 42CrMnSi鋼和ZK60鎂合金工件之間，ZK60鎂合金工件位于上電極；焊接電流為12KA ；輔助 磁場(chǎng)強(qiáng)度SOOGs ；焊接時(shí)間為0. 2-0. 6s ；電極壓力2. 4-3. 7KN。通過(guò)參數(shù)優(yōu)化，達(dá)到所需電 阻熔_釬焊組織與性能。實(shí)施例2 1. 6mm的7075鋁合金與AZ31B鎂合金工件電磁激勵(lì)電阻縫焊熔-釬焊，焊接工 藝參數(shù)是滾輪圓弧半徑為IOOmm ；焊接電流為36KA ；輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度SOOGs ；每分鐘點(diǎn)數(shù)為 120-150點(diǎn)；電極壓力5. 2-8. 7KN。釬劑和釬料放置于7075鋁合金和AZ31B鎂合金工件之 間，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的電阻熔_釬焊接頭的焊接。實(shí)施例3 3mm厚AZ91鎂合金電磁激勵(lì)電阻點(diǎn)焊熔-釬焊，焊接工藝參數(shù)是上、下電極尺寸 相同，電極球面半徑均為200mm ；焊接電流為12-32KA ；輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度1200Gs，方向?yàn)闄M向磁 場(chǎng)；電極壓力3. 6-5. 8KN，釬料為Zn-Al-Cu共晶成份，釬劑為KCl、NaCl、LiCl和NaF配制的 氯化物釬劑。通過(guò)參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的電阻熔_釬焊接頭的焊接。
權(quán)利要求
一種異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，其特征在于A(yíng)(5)、B(7)異種金屬材料連接的電阻熔-釬焊過(guò)程中，利用勵(lì)磁線(xiàn)圈(2)在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變混合磁場(chǎng)控制釬焊的液態(tài)釬料(9)進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料有序流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高的金屬材料B(7)表面破膜、潤(rùn)濕、輔展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料A(5)熔化的母材充分地混合，促進(jìn)釬料與熔化的母材間元素、成份的相互擴(kuò)散及其合金化，提高釬焊焊縫成分的均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬焊焊縫組織與性能，以提高釬焊接頭質(zhì)量；電磁激勵(lì)電阻點(diǎn)焊熔-釬焊的工藝參數(shù)為熔點(diǎn)較低的金屬材料置于熔點(diǎn)較高的金屬材料上面，上電極端面面積大于下電極端面面積，電極端面為截錐形，上電極端面尺寸為Φ10-40mm，下電極端面尺寸為Φ6-20mm；焊接電流為0.1-60KA；焊接時(shí)間為0.2-3s；電極壓力0.1-6.8KN，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-8000Gs，占空比為30-80％，頻率為20-200Hz；或者電磁激勵(lì)電阻縫焊熔-釬焊的工藝參數(shù)為熔點(diǎn)較低的金屬材料置于熔點(diǎn)較高的金屬材料上面，滾輪寬度尺寸為3-20mm，滾輪直徑為120-300mm，焊接電流為4-90KA；焊接速度150-300cm/min；電極壓力1-12KN，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-8000Gs，占空比為30-80％，頻率為20-200Hz。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，其 特征在于所使用的勵(lì)磁線(xiàn)圈單獨(dú)由基于A(yíng)RM微處理器的數(shù)字化專(zhuān)用勵(lì)磁電源供給精準(zhǔn)的 勵(lì)磁電流，其勵(lì)磁電流波形為間歇變極性的長(zhǎng)方波形，產(chǎn)生出相應(yīng)的間歇交變混合磁場(chǎng)，夕卜 加磁場(chǎng)頻率與強(qiáng)度精確可調(diào)，配合相應(yīng)的電阻熔_釬焊方法使用；外加輔助磁場(chǎng)的電磁激 勵(lì)和電磁攪拌作用，使液態(tài)釬料在短暫的焊接過(guò)程中更充分地在固態(tài)母材基體上潤(rùn)濕與鋪 展，且與發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材充分均勻混合，促進(jìn)電弧熔釬焊工藝過(guò)程中釬料與母材 間的相互擴(kuò)散、合金化和成分均勻化，并能實(shí)現(xiàn)電磁凈化、電磁熱處理的獨(dú)特功能，抑制有 害物質(zhì)的形成，提高釬焊接頭的強(qiáng)度，綜合改善電弧熔_釬焊的連接質(zhì)量；對(duì)于活性金屬的 焊接，采用氣罩或噴嘴對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行局部氣體保護(hù)，防止焊縫金屬氧化，保護(hù)氣體的流量為 15_30L/mino
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的異種材料電磁激勵(lì)電阻熔_釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備， 其特征在于適用搭接、折邊、凸點(diǎn)、凸環(huán)、T型、塔邊、對(duì)接的接頭形式；將勵(lì)磁線(xiàn)圈安裝在上 電極上，在工件正面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者將勵(lì)磁線(xiàn)圈安裝下電極上，在工件 背面對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者在上下電極上同時(shí)安裝勵(lì)磁線(xiàn)圈，在正面和背面 對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者將焊接區(qū)置于勵(lì)磁線(xiàn)圈的中心空腔內(nèi)進(jìn)行焊接；或者 外加輔助磁場(chǎng)傾斜施加于焊點(diǎn)，磁場(chǎng)與工件母材水平面的夾角為25-75°、以電極中心線(xiàn)為 軸線(xiàn)的立體圓錐面的任意位置；或者外加橫向輔助磁場(chǎng)，工件母材平行，形成電磁激勵(lì)電弧 熔_釬焊復(fù)合方式，改善電阻釬焊連接質(zhì)量；用于異種材料或同種材料間電阻熔釬焊的連 接，根據(jù)焊機(jī)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行調(diào)整，使其可以用于普通的電阻焊機(jī)，也可用于專(zhuān)門(mén)的電阻釬焊 設(shè)備，半自動(dòng)/自動(dòng)電阻釬焊焊接工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用外加磁場(chǎng)輔助的異種材料電磁激勵(lì)電阻熔-釬焊復(fù)合焊接方法和設(shè)備，在異種金屬材料電阻熔-釬焊過(guò)程中，利用勵(lì)磁線(xiàn)圈在焊接區(qū)或產(chǎn)生外加交變磁場(chǎng)，對(duì)液態(tài)釬料進(jìn)行輔助電磁攪拌和有序控制，對(duì)熔化的液態(tài)釬料進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料方向性流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高金屬材料表面破膜、潤(rùn)濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料熔化的母材充分地混合，促進(jìn)釬料與母材間元素、成份的相互擴(kuò)散及其合金化，提高釬縫成分均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬縫組織與性能，提高電阻釬焊接頭質(zhì)量，并且該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，成本較低，效果較佳，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)B23K3/00GK101844260SQ20101017134
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者冷海波, 劉德佳, 羅鍵, 趙國(guó)際 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)