[发明专利]一种直接接触式交流梯形波铝电阻焊工艺方法

说明书

本发明涉及一种直接接触式交流梯形波铝电阻焊工艺方法，包括能控制正负半波电流上升速度的交流梯形波逆变控制器，以及输出电压10‑30伏、峰值电流3.2‑7万安培、频率25‑80赫兹的交流变压器(变压器次级无整流器或可控硅)；将逆变控制器、交流变压器利用导体、焊接电极与加压机构及冷却系统相连组成电阻焊设备，使其能在加压焊接工件时，在电极两侧输出正负交变的梯形波电流，并按指定占空比、焊接电流、频率、焊接周波数、焊接压力大小进行焊接。实践证明该方法每修磨一次电极能焊50‑150焊点,电极寿命延长了2‑5倍，极大提高生产效率和焊接质量，降低了生产成本，使铝及铝合金电阻焊工艺发生了质的飞跃。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及有关电阻焊技术，尤其是一种直接接触式交流梯形波铝电阻焊工艺方法。

背景技术

我们知道，大部分电阻焊工艺及设备都是针对碳钢、不锈钢、高温合金、银、铜进行开发与研究应用，对于铝及铝合金的焊接工艺，也仅限于在直流电源范围内，研究压力、电极形状、附加工装、多脉冲对焊接质量、电极寿命、生产效率的影响，对使用交流电源焊铝没有过太多的关注和研究。

传统的汽车铝车身电阻焊工艺都是采用直流电阻焊电源，每次修磨电极后只能焊10-20个焊点，当采用同心圆电极或其它直接接触式直流焊(电极与工件直接接触)，最多也只能在焊30多个焊点后，设备停止工作，再次修磨电极，因此生产效率下降,电极使用寿命减少,成本加大。特别是焊接3层及以上薄板组合时每层之间熔核大小相差太大现象，焊接质量难以保证。究其原因，是因为直流焊接存在极性效应，即电流自正极流向负极侧时，两侧电极与工件接触具有方向性，接触产生的电势差是矢量，即在电场作用下导致铜铝接触的电势差与铝铜接触的电势差不同，经测试电势差相差约25％；即在焊接时,正极侧铜铝接触电压高于负极侧铝铜接触电压，根据公式Q＝0.24·I·U·t，由于电流I通电时间t相同，造成两侧的热量也相差约25％，导致两侧电极铝向铜电极扩散渗透性不同。根本原因是由于正极侧铜铝接触电阻热量大于负极侧铝铜接触电阻热量，造成了焊接区域温度场发生了改变，使得正极侧铜电极与铝极容易粘连，其结果影响了电阻点焊的焊接效率,电极寿命及焊接质量。

申请人公司作为电阻焊的专业公司，研制并开发了如下三种焊接专利技术：

1、一种脉宽可调式交直流逆变电阻焊接的工艺方法(CN103008865A)，该方法实施步骤如下：首先，将焊接变压器装在机身内，变压器初级线圈接控制器U、V输出端，次级通过铜导体和焊接电极固定在加压机构上，用于压紧焊接工件；采用脉宽可调式焊接变压器用于输出低电压大焊接电流，脉宽可调式逆变控制器用于控制焊接波形；根据公式U＝4.44·f·N·B·S·10^-4导出公式：脉宽T/2＝1000/2·f＝2.22·N·B·S·10^-1/U来设计脉宽可调焊接变压器；通过调整不同时刻的脉宽和焊接电流，以完成不同的波形图相对应的焊接工艺方法。

2、一种汽车金属薄板无飞溅动态加热自适应电阻焊接的方法(CN103394801A)，其实施步骤如下：首先利用无次级整流焊接变压器及脉宽可调交流逆变电源，通过调用不同金属材料热平衡因子，使熔核形成过程中始终处于无飞溅的通电加热熔化、冷却结晶热平衡过程；并通过检测电极两端的动态电阻变化率来控制熔核大小。

3、一种电阻焊熔核质量控制方法(CN102107323A)，实施步骤如下：将三相电源接入控制器，经限流电阻整流二极管及全波半控整流电路整流，电容器滤波经控制电路，将交流电变为直流电，再将直流电输入由IGBT组成的H桥回路中，按主控制电路及程序从U.V端输出正负半波交替变化的交流电。