[发明专利]一种小口径金属电阻对焊的方法

说明书

技术领域

本发明是一种针对小口径电阻对焊的焊接方法，该方法可适用于小口径钢管、线材、环件的焊接，也可用于小口径有色金属如铝、镁线材及管材的接触对焊，属于焊接技术领域。 

背景技术

对于小口径(φ3mm～φ5mm)的金属线材及小口径不锈钢管材的的焊接方法，可采用电阻对焊方法。电阻对焊过程是加压和加热综合作用的过程。传统的电阻对焊加热由一次通电加热完成，整个焊接过程在瞬间完成，所以通常采用短时间大电流的焊接工艺，焊接温度场由焊件电阻热、接触电阻热、焊件表面的散热共同作用完成。 

由于采用一次通电加热，从开始通电到焊接顶锻时间很短，因此通过电极而散失的热量也往往较小。由于接触电阻的影响，所形成的焊接温度场接头处温度最高，接头处的接触电阻产生热大约占总热量的10％～15％，焊接温度场分布如图1所示，该温度场以看做由沿焊件均匀分布的热源和集中于接口处的瞬时平面热源加热的结果(摘自《电阻焊理论与实践》机械工业出版社)。造成这种温度场分布主要是因为接口处的接触电阻所产生的瞬时平面热源加热的结果，而接触电阻的大小与工件的装卡及工件本身的加工精度、工件的对中程度都有着较大的关系，尤其在细径薄壁不锈钢接触对焊中，微小的错边都会产生较大的接触电阻的变化。此外，在焊接过程中，接触电阻的大小随温度的升高而迅速的下降。而在实际焊接过程中，很难保证接触电阻的大小及其变化速度。因此由接触电阻所产生的瞬时平面热量不稳定性很大。导致的结果就是焊接温度场变化较大，焊接收缩量难以精确控制。 

另外，目前的电阻对焊通常采用设定焊接时间来切断焊接电源的方式。该方法是开环控制法，焊接收缩量无法保证。 

发明内容

本发明的目的在于克服了现有电阻对焊方法的上述缺陷，提供了一种断 续加热焊接方法，这种焊接方法会连续不均匀散热的，其焊接温度场通过断续的通电加热及连续的不均匀散热共同作用形成，降低了对焊接电阻的大小要求，进而降低了对工件的装卡要求。 

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：该方法包括以下步骤： 

1)用左夹紧器和右夹紧器夹紧被焊工件。 

2)采用断续通电加热、连续不均匀散热的方式建立焊接温度场，使焊接接头区域的温度达到0.8～0.9T_me，其中T_me表示被测工件材料熔点。被焊工件在与焊接压力保持一致的顶锻压力作用下发生焊接收缩。所述的连续不均匀散热的实现方式为：通过对焊接电极进行水冷却，使焊接电极的温度始终保持恒温。 

3)通过激光测距仪测试被测工件的伸出长度，直至被焊工件的缩短量达到要求的焊接收缩量时，切断焊接电源，完成焊接。 

所述的断续通电的各次通电时间为10～2000ms。 

所述的断续通电的各次断电时间为10～2000ms。 

所述的断续通电加热方式中的通电次数为1～5次。 

所述的与焊接压力保持一致的顶锻压力是通过以下装置实现的，具体结构为：该装置包括底座、左夹紧器、右夹紧器、滑板、导轨、砝码、L形曲柄和绳索。其中：左夹紧器固定在底座的左端，右夹紧器固定在滑板上，滑板通过导轨连接在底座上，被焊工件分别固定在左夹紧器和右夹紧器上，L形曲柄的一个臂与滑板铰接，绳索的一端与L形曲柄的另一个臂连接，绳索穿过底座上设置的通孔后在另一端悬挂有砝码，L形曲柄的拐点处通过转轴固定在底座上，以使L形曲柄能够绕着拐点转动。 

本发明中，散热的能量由两部分组成：一部分是由工件表面散失到空气中的热量，该部分能量很小；另一部分是通过焊接夹具由焊接电极散失。本发明采用热容较大的焊接电极亦可采用冷却水冷却焊接电极的方式，使焊接电极的温度始终保持恒定温度，可认为焊接电极为无限散热源，整个工件散热速度跟距离焊接电极的远近密切相关，距离焊接电极越近，散热速度越快，随着距离焊接越远，散热速度越来越慢，构成了连续的不均匀散热。通过调 整相应的工艺参数，提供给不同材料的工件以充足的散热时间，使接头一周温度缓慢均匀提升至材料的塑性变形温度。在与焊接压力一致的顶锻压力作用下，使焊缝接头处收缩变形。上述方法所建立的焊接温度场与传统的焊接温度场相比，容易控制焊接温度场的变化，且高温塑性区较窄，为精确控制焊接收缩量提供了可能。 

本发明与传统的电阻对焊方法相比，具有以下优点：