[发明专利]一种焊接料片、输送系统、焊接装置及方法

说明书

本发明提供一种焊接料片，用于包括熔点不超过800℃的第一金属板和熔点高于800℃的第二金属板的异种金属焊接，焊接料片与第一金属板接触的表面围绕中心设置有棱状结构，以容许在焊接过程中棱状结构能够嵌入第一金属板的表面。本发明能够有效实现异种金属间的电阻焊连接，提高接头强度，改善焊接质量，制造简单，成本低。本发明还提供一种料片输送系统，一种焊接装置及焊接方法。

技术领域

本发明属于电阻焊领域，具体涉及一种焊接料片、输送系统、焊接装置及方法。

背景技术

随着材料加工和机械制造技术的快速发展，在航空航天、车辆、船舶、轨道交通及各类装备制造领域，多种金属材料综合应用越来越受到行业青睐。其中，铝合金、镁合金、钛合金等新型合金以其轻质高强的优点，得到了越来越广泛的应用。这使得轻合金与传统合金钢之间的异种金属连接工艺变得越来越重要。

传统工艺中异种金属间多采用铆接等机械方式进行连接，工艺复杂成本较高。而由于异种金属间熔点、塑性、强度等物理性能差异很大，且异种金属由于冶金相容性差，在焊接时容易形成脆性金属间化合物，焊缝组织很容易产生气孔、裂纹等缺陷，导致异种金属间焊接接头的强度始终难以满足工业需求，大大限制了焊接技术在异种合金材料连接上的应用。

为了解决异种金属焊接的强度问题，现有焊接技术除了优化焊接参数外，还尝试采用激光-电弧复合焊、超声波辅助焊接、搅拌摩擦铆焊及电磁场辅助焊接等新型焊接工艺。这些新工艺在部分应用场景下能够抑制裂纹萌生，减少热影响区性能衰退，减少脆性化合物层的形成，或改善焊缝组织。但这些工艺都无法完全避免异种金属焊接过程中焊接区域生成脆性金属间化合物的问题。如铝/钢或镁/钢进行异种金属间焊接时，即使采用诸如搅拌摩擦焊的固态焊接和激光电弧复合焊等工艺，焊接界面仍然会产生大量脆性相，导致最终接头强度显著弱于焊接母材。

有部分工艺尝试采用两层以上的异种金属叠加，将焊接性能好、熔点较高的金属如钢材置于外侧，将可熔点较低的合金如铝合金置于内侧，对外侧钢材进行点焊，将熔化的铝合金挤出焊接区域，实现钢材-钢材的稳定焊接，使钢-钢焊点在异种金属接头中发挥类似铆钉的固定作用，这种工艺在一定程度上解决了铝-钢焊接界面结合强度差的问题。然而，发明人认识到，虽然焊核内部的铝合金基本被清除，钢-钢点焊接头能够保证一定的结合强度，但焊点周围仍然存在部分熔融铝合金与钢接触产生的脆性金属间化合物环，使这一区域内裂纹极易萌生和扩展，导致铝合金板与焊点脱离，削弱异种金属接头的强度和耐久性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接料片，进一步提高异种金属焊接接头的强度，改善焊接质量。本发明还提供一种焊接料片输送系统、一种焊接装置及焊接方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种焊接料片，用于包括熔点不超过800℃的第一金属板和熔点高于800℃的第二金属板的异种金属电阻焊。该焊接料片包括在焊接过程中与焊接电极接触的第一表面，和与第一金属板接触的第二表面，在焊接过程中，焊接料片与第二金属板件的第一金属板被排出，最终焊接料片与第二金属板直接焊接在一起，其特征在于：所述焊接料片包括环绕所述第二表面中心设置的凸起的棱状结构，以容许在焊接过程中至少部分所述棱状结构嵌入所述第一金属板表面，所述焊接料片的熔点高于所述第一金属板。棱状结构为异种金属接头提供了额外的机械结合力，能够缓解焊点周围的应力集中，避免脆性金属间化合物区域过早开裂，进而提高接头的强度和可靠性；同时棱状结构能阻止电解质溶液进入到焊点周围，避免焊接头在服役过程中产生化学腐蚀或电化学腐蚀，提升接头的耐腐蚀性能。该料片结构简单，易于设计和制造，成本低廉。

优选地，所述棱状凸起的宽度为0.1mm至0.8mm，所述棱状凸起结构末端与所述第二表面的垂直距离为0.1t至0.5t，其中t为所述焊接料片的最大厚度。

优选地，所述焊接料片的第一表面和第二表面配置为相同的中心对称的几何形状。