[发明专利]一种用于异种金属超声电阻点焊装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于异种金属超声电阻点焊装置及方法，属于焊接技术领域，包括第一电极、第二电极、超声发生机构和振动件；第一电极和第二电极同轴设置于被重叠的金属板两侧，且第一电极的焊头与第二电极的焊头相对设置；振动件套设于第二电极的焊头外部且与第二电极的焊头构成振动头并与金属板接触，超声发生机构连接于振动件，用于为振动件提供超声波使其沿第一电极和所述第二电极的轴向方向振动。本发明通过将第二电极套设环状振动件，便于第一电极的移动和第二电极的固定，能够有效减缓上工件压痕率和翘曲，节省焊接工作空间，便于工业化生产制造；此外，避免了第一电极、第二电极与振动件共用的振幅因相位差造成超声波的失效。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，更具体地，涉及一种用于异种金属超声电阻点焊装置及方法。

背景技术

异种金属的电阻点焊通过点焊焊接方法把不同性能的两种或多种材料连接到一起，在满足使用性能同时降低生产成本，实现资源利用最大化。汽车轻量化是现代社会解决资源浪费的重要途径，铝合金和镁合金等轻合金材料因密度低、强度高、耐腐蚀性强、加工性能好，成为重要的车身结构材料。但因价格和承重强度要求，工程中常考虑与钢进行异种金属焊接，既能满足性能要求，又实现汽车的轻量化，经济环保。

具有熔点和导电性差异的异种金属电阻点焊时，在焊接阶段会出现“熔核偏移”现象，特别是钢和铝(熔点相差600℃以上)，即在钢铝接触面上铝首先局部熔化而钢却未熔化，但在工件钢内部往往形成熔核；而传统的电阻点焊在冷却结晶时，焊接形成的接头很容易形成过厚和晶体尺寸较大的脆性相金属间化合物；线胀系数的差异在焊接接头两侧必然会有较大的热应力存在，增加了裂纹产生倾向；铝及铝合金表面受热迅速生成高熔点的氧化膜，形成焊缝夹渣。解决钢铝在点焊时出现的问题就是要扩大铝熔核尺寸，减小接触面钢铝化合物的厚度，细化晶粒尺寸。

一般轻质合金易氧化，超声电阻点焊能够利用超声振动有效地去除工件表面处的氧化膜，焊接时增加液体轻质合金在两工件界面的流动性，铺展性，使两工件有效的结合，并且在冷却凝固时细化晶粒，去除缩孔，弱化残余应力，改善应力场。目前已经将超声波引入电阻点焊中，现有技术中将上下电极都设置为电阻焊和超声波焊共用电极，采用同轴线的双侧单排共用电极对工件施加压力和电流，产生电阻热和摩擦热。然而，超声波点焊机的变幅杆长度决定振幅大小且不利于更换，占用了较大的工作空间；同时，上下电极的振幅因相位差也会造成超声波的失效。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于异种金属超声电阻点焊装置及方法，其目的在于在第二电极套设振动件并使振动头沿第二电极轴向方向振动，由此解决现有技术中上下电极的振幅因相位差造成超声波失效的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于异种金属超声电阻点焊装置，该装置包括：第一电极、第二电极、超声发生机构和振动件；

所述第一电极和所述第二电极同轴设置于被重叠的金属板两侧，且所述第一电极的焊头与所述第二电极的焊头相对设置；

所述振动件套设于所述第二电极的焊头外部且与所述第二电极的焊头构成振动头并与所述金属板接触；所述超声发生机构连接于所述振动件，用于为所述振动件提供超声波使其沿所述第一电极和所述第二电极的轴向方向振动。

优选地，所述超声发生机构包括超声换能器和超声变幅杆，所述超声换能器设置于所述第二电极的一侧，所述超声变幅杆的两端分别连接于所述超声换能器和所述振动件。

优选地，所述超声变幅杆可拆卸连接于所述超声换能器和所述振动件。

优选地，所述第一电极和所述第二电极的内部均设有容纳冷却水的腔体。

优选地，所述第一电极的焊头为球面焊头或环状焊头。

优选地，所述第二电极的焊头为球面焊头或环状焊头。