雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法
2023-06-01 22:08:51 1
專利名稱：雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法
技術領域：
本發明涉及的是一種焊接技術領域的方法，尤其是一種雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法。
背景技術：
在汽車生產中，為了減輕汽車的整體質量，以節省汽車運行中的能耗，現在越來越多地採用低合金中高強度鋼材。由於汽車車身及零部件裝配中經常需要採用電阻凸焊或點焊工藝，而與普通低碳鋼相比，低合金鋼的電阻焊接頭往往會出現韌性下降、脆性增加的現象。目前通常採用的交流單脈衝電阻點(凸)焊方法對低合金鋼焊接，不僅接頭表面質量低、韌性差，且對於焊接接觸面較大的工件所需電網功率要求較大。
經對現有技術文獻檢索發現，楊思乾等在《航空製造技術》2002(11)上撰文「TC3鈦合金的雙脈衝點焊試驗研究」，該文研究表明在焊接熱循環下，TC3鈦合金的焊接接頭及熱影響區產生大量的鈦馬氏體組織，使接頭塑性明顯下降，用第二次脈衝對其點焊接頭進行熱處理，可提高接頭的塑性，但該文採用的是採用常規的工頻交流點焊機，只能用於鋼板厚度和焊接面積較小的點焊情況。採用大容量電容儲能凸焊方法可以產生集中的熱量，保證厚板、較大焊接面積接頭的強度，而且對電網輸入功率要求低，但由於電容器充放電切換上的難點，在國內目前還未見雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法的研究和應用。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種用於連接較大厚度低合金鋼的雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法。使其針對現有低合金鋼電阻焊連接方法技術中的局限性，提高低合金鋼連接接頭的強度和韌性，以及低合金鋼連接接頭的表面平整性，顯著降低對電網功率的容量要求。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明將被焊的兩個低合金鋼工件(其中一件預先加工有凸緣)搭接置於靜止的下電極上，上電極下降，將工件接頭部分相對下電極壓實後，電容器組採用電壓跟蹤式限流充電方式充電至Uc1，並由程序控制換向器閉合、放電可控矽觸發，向焊接變壓器放電一次(焊接脈衝)後斷開換向器；經冷卻後，同時使電容器組充電至Uc2，再通過換向器閉合及可控矽觸發向焊接變壓器進行第二次放電(回火脈衝)。通電結束斷開換向器，經恆壓維持後釋放上電極，完成一次焊接過程，形成凸焊接頭。
Uc2通常小於Uc1其比例為Uc2＝0.5～0.7Uc1；焊接脈衝與回火脈衝間的冷卻時間為0.5s～1s，接頭越大、板厚越厚，冷卻時間越長。
所述的電壓跟蹤式限流充電方式，即通過實時檢測電容器組的電壓，按預先設定的規律反饋調節充電可控矽的導通角大小，使充電電流基本保持恆定，以減小對供電電網的瞬時衝擊。
本發明所採用的電容儲能焊接設備的最大輸入功率為72kVA，最高允許充電電壓為440V，每次脈衝的最大放電能量為28000焦耳，電極最大壓力為60kN，最大焊接效率為4.5秒/次。
本發明利用大容量電容儲能焊接方法能量集中的優點，用瞬時大電流儲能焊接脈衝完成低合金厚板的凸焊過程，再用第二次放電脈衝對已形成的焊接接頭進行回火，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中越來越推廣使用的較大厚度的低合金中高強度鋼的凸焊問題，並保證接頭強度和韌性，改善接頭表面質量，同時也減小焊接電流對供電電網的衝擊。
具體實施例方式
以下提供實施例，對本發明技術方案作詳細的陳述。
實施例由Q15低合金鋼材製成的汽車座椅轉角器的雙脈衝大容量電容儲能凸焊，其實施過程如下1、採用雙脈衝三相電容儲能電阻焊機焊接上述的汽車座椅轉角器。
2、將轉角器加工有兩個凸緣的一件(厚度4mm)，凸緣向上放在焊機的平面型下電極上(每個凸緣是內徑Φ4.6、外徑Φ11、高為2mm的球形環)，並將轉角器的另一部分(厚度4mm)按夾具定位放於其上。
3、平面型上電極下降，並將轉角器接頭部分相對下電極壓實(電極壓力為47kN)。
4、電容器組採用電壓跟蹤式限流充電方式充電至Uc1＝400V，並由程序控制換向器閉合、放電可控矽觸發，向焊接變壓器放電一次(焊接脈衝峰值為172kA，脈衝寬度為25ms)後斷開換向器。
5、經冷卻0.5s後，同時使電容器組充電至Uc2＝0.5Uc1再通過換向器閉合及可控矽觸發向焊接變壓器進行第二次放電(回火脈衝峰值為100kA，脈衝寬度為15ms)。
6、通電結束斷開換向器，經恆壓維持後釋放上電極，完成一次焊接過程，形成轉角器凸焊接頭。
以上實例所用的電網實際供電功率為60kVA，是常規交流焊接時的五分之一左右，焊接接頭靜拉伸強度達到3600N，超過產品合格要求(3100N)，斷口為韌性斷口，消除了單脈衝下形成的粗大馬氏體組織，焊後兩表面無明顯壓痕。
權利要求
1.一種雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法，其特徵在於將被焊的兩個低合金鋼工件搭接置於靜止的下電極上，上電極下降，將工件接頭部分相對下電極壓實後，將電容器組充電至Uc1，並由程序控制換向器閉合、放電可控矽觸發，向焊接變壓器放電一次後斷開換向器；經冷卻後，同時使電容器組充電至Uc2，再通過換向器閉合及可控矽觸發向焊接變壓器進行第二次放電；通電結束斷開換向器，經恆壓維持後釋放上電極，完成一次焊接過程。
2.根據權利1所述的雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法，其特徵是，其中一個低合金鋼工件焊接接觸面上預先加工有凸緣。
3.根據權利1所述的雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法，其特徵是，Uc2＝0.5～0.7Uc1。
4.根據權利1所述的雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法，其特徵是，焊接脈衝與回火脈衝間的冷卻時間為0.5s～1s，接頭越大、板厚越厚，冷卻時間越長。
5.根據權利1所述的雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法，其特徵是，所述的電容器組充電，採用電壓跟蹤式限流充電方式，即通過實時檢測電容器組的電壓，按預先設定的規律反饋調節充電可控矽的導通角大小，使充電電流基本保持恆定，以減小對供電電網的瞬時衝擊。
6.根據權利1所述的雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法，其特徵是，所採用的電容儲能焊接設備最大輸入功率為72kVA，最高允許充電電壓為440V，每次脈衝的最大放電能量為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
一種焊接技術領域的雙脈衝大容量電容儲能凸焊方法，將被焊的兩個低合金鋼工件搭接置於靜止的下電極上，上電極下降，將工件接頭部分相對下電極壓實後，將電容器組充電至U
文檔編號B23K11/26GK1736649SQ20051002949
公開日2006年2月22日 申請日期2005年9月8日 優先權日2005年9月8日
發明者王敏, 阮慎孝, 倪純珍, 蘆鳳桂, 錢靜峰 申請人:上海交通大學