[发明专利]一种可控旋转磁场作用下的电阻点焊方法

说明书

一种可控旋转磁场作用下的电阻点焊方法，属于焊接技术领域。本发明解决了电阻点焊焊点强度低，组织粗大的缺陷，以及磁控电阻点焊磁场方向不平行于工件，磁场作用下产生的洛伦兹力的搅拌作用依赖于传导电流的问题。具体步骤为：焊接工件装夹固定；调整电阻焊机焊接参数；当焊接系统开启时，打开磁场发生装置，设定励磁三相交流电的频率，强度，相位；检查气压系统，确定焊接位置；启动磁场发生装置，发送信号至焊接系统；焊接系统监测磁场监测系统的信号；启动焊接系统，进行焊接；焊接过程结束，电极头抬起，关闭磁场发生装置。本发明可用于工业领域用金属板材电阻点焊，焊后接头熔核区晶粒细化作用明显，抗拉强度得到提升，焊接质量提高。

技术领域

本发明涉及一种电阻点焊的方法，具体涉及一种可控旋转磁场作用下的电阻点焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

电阻点焊是一种大量用于车辆结构焊接的传统焊接方法，但实际电阻焊焊接过程中，存在以下的问题：

1)焊接区域小，焊核区域冷却速度快，晶粒粗大，

2)存在较大的内应力，导致接头力学性能相对较差。

为解决以上的问题，受电磁冶金学的启发，将冶金工业中的电磁搅拌原理拓展到电阻点焊的过程中就有可能对电阻点焊接头的熔核区域进行搅拌。同时，受电动机定子线圈上显极式或庶极式绕组可以产生旋转磁场的原理的启发，将电动机定子线圈绕组产生的旋转磁场应用于电阻点焊过程中，利用焊点凝固过程中的不均匀性与不同时性，先凝固的枝晶或形核与旋转磁场产生相对运动，进而于焊点内部产生感应电流，感应电流又受旋转磁场作用，根据左手定则产生与磁场旋转方向同向的电磁力。先凝固枝晶在此电磁力的作用下与焊点内部金属液产生相对运动从而被搅拌，一定程度上破碎枝晶，使凝固组织均匀，从而形成性能较为良好的电阻点焊接头，进而使得接头抗拉强度得到提高，微观组织得到改善。同时，显极式或庶极式绕组产生的旋转磁场的旋转方向，旋转频率以及磁场强度分别由通入绕组的三相交流电的相位，频率和大小决定，故磁场的运动形式可人为进行调控。

沈琦，张忠典等人对高强钢磁控电阻点焊机理进行了研究，探讨了外部磁场的最优施加方向与分布模式，并搭建了磁控电阻点焊原型实验平台；探究发现外加磁场平行于被焊工件的平面时将对熔核区域磁流体产生洛伦兹力，进而产生电磁搅拌作用。但是，论文中选用产生磁场的装置具有一定的局限性：

1)选用磁场装置为永磁体，磁场强度和方向没有变化；

2)洛伦兹力的产生依赖于传导电流，在通电过程结束之后的凝固过程中，磁场对熔核液态金属的作用甚微。

中国发明专利“一种磁控电阻点焊方法及装置”，ZL2011102095407，提出了一种外部磁场与焊接电流可协控、有效提高电阻点焊接头综合机械性能，且适用范围广的磁控电阻点焊方法及装置。通过位于电极头上下的激磁线圈产生交变磁场，激磁线圈为带有铁心的螺线管线圈。所布置的激磁线圈极性相反，磁场方向平行于工件方向，通过上下线圈产生的交变磁场对焊点熔化金属进行搅拌作用，其导致熔核搅拌的原理与永磁体相同，改进使磁场强度可调节，同时减少了工装夹具的干涉，但依旧具有以下局限性：

1)磁场作用下产生的洛伦兹力的搅拌作用依赖于传导电流，通电焊接过程结束后的熔核凝固阶段磁场作用下的搅拌作用很小；

2)磁场的运动模式单一，呈放射状平铺与工件表面，磁场不可旋转、旋转的大小、方向、频率不可调控。

因此，如何产生磁场方向平行于工件表面的磁场，同时不依赖于电阻点焊过程中的传导电流，同时磁场强度、方向，大小均可人为进行调节，已然成为焊接领域亟待突破的技术瓶颈。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。