專利名稱：一種用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及焊接技術領域，具體是ー種用于降低鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極端面溫度，提高電極使用壽命的方法。
背景技術：
為了滿足汽車輕量化、安全性與燃油經(jīng)濟性的需要，大量鍍鋅高強度薄鋼板應用于車身制造中。電阻點焊是ー種重要的薄板連接技術，是車身制造的主要焊接裝配方法。相較于無鍍層鋼板，點焊鍍鋅鋼板需要更強的焊接規(guī)范且鍍鋅層易與電極發(fā)生合金化，使電極磨損嚴重。隨著鋼板厚度的減薄(〈O. 6毫米)，焊接區(qū)域的熱量更易傳導至電極帽，導致電極端面溫度過高并加劇電極端面合金化反應，加快電極磨損。在鍍鋅薄鋼板點焊過程中，需要頻繁修整或更換電極，導致生產(chǎn)率的嚴重下降和生產(chǎn)成本的提升。 通過改變電極材料特性的方法，如使用能承受更高溫度的材料來替換現(xiàn)有電極材料或通過熱處理、表面滲層處理、電極端面熔敷涂層等達到硬化電極的作用，常用于延長電極使用壽命。但上述方法僅在點焊較厚鋼板(>0. 75毫米)中證實有效，在鍍鋅薄鋼板點焊中，該方法的效用并不明確。此外，上述方法成本過高無法廣泛應用于生產(chǎn)實踐。通過優(yōu)化電極冷卻系統(tǒng)能有效降低電極端面溫度，但研究結(jié)果表明使用該方法冷卻效果有限，仍難以有效電極端面溫度，延長鍍鋅薄鋼板點焊電極使用壽命。通過在電極與被焊材料間插人工藝墊片的方法，或能有效降低鍍鋅薄鋼板電阻點焊過程中電極端面溫度，從而提高電極使用壽命。エ藝墊片的作用主要體現(xiàn)在兩方面。一方面，通電加熱過程中，エ藝墊片本身的電阻生熱能夠促進點焊熔核的形成和生長，所需焊接電流也可適當降低；另一方面，エ藝墊片的存在増大了電極端面與焊接區(qū)域間的距離，或能降低電極端面溫度，提高電極使用壽命。對于鍍鋅鋼板而言，エ藝墊片阻隔了電極端面與鋅層的接觸，防止其發(fā)生金屬合金化反應，能進ー步延長電極使用壽命。エ藝墊片材料、厚度等屬性的選擇與被焊材料特征密切相關，エ藝墊片屬性選擇的好壞將直接影響該方法的實施效果。然而，目前未發(fā)現(xiàn)有關適用于鍍鋅薄鋼板的エ藝墊片材料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于降低鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極端面溫度，提高電極使用壽命的方法。通過在電極與被焊鍍鋅薄鋼板間插入銅鎳合金薄片，不僅促進了熔核形成和生長，降低所需焊接電流，更能有效降低電極端面溫度，減少電極磨損延長電極使用壽命。本發(fā)明的技術解決方案如下
一種用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特點在于，在鍍鋅薄鋼板電阻點焊連接時，在上電極和上層待焊鍍鋅鋼板之間插入上層銅鎳合金工藝墊片，在下電極和下層待焊鍍鋅鋼板之間插入下層銅鎳合金エ藝墊片。本發(fā)明方法的具體步驟如下將上層銅鎳合金工藝墊片、上層待焊鍍鋅鋼板、下層待焊鍍鋅鋼板、下層銅鎳合金エ藝墊片由上至下依次疊放，并夾緊固定；
使上電極和下電極閉合，以常規(guī)電極カ壓緊并保持一定時間；
預壓完成后，以常規(guī)的焊接參數(shù)使上電極和下電極通電完成一個焊點的焊接；
完成焊接后切斷電流，上電極和下電極繼續(xù)保持閉合以常規(guī)電極力壓緊并保持一定時
間；
最后打開上電極、下電極，待焊件自然冷卻，取出上層銅鎳合金工藝墊片和下層銅鎳合金工藝墊片即可。 所述的上、下電極由銅及銅合金制成,如Cu-Cr-Zr電極，Cu-W電極或Cu-Al2O3電極等，電極無需特殊處理。電極端部形狀不限，球面電極，圓頂電極，錐形電極或平面電極皆可。所述的上、下層待焊鍍鋅鋼板的材料、厚度等屬性完全相同，其基體金屬為低碳鋼、高強鋼、先進高強鋼或超高強鋼等。鋼板的厚度為O. 2-0. 6毫米，鍍層厚度為0-30微米，即本發(fā)明方法亦可用于無鍍層裸鋼板。所述的銅鎳合金エ藝墊片是由銅鎳合金材料制成的薄片，組分及其質(zhì)量百分比為鎳含量40%-45%，錳含量1%_1. 5%，余量為銅。所述的銅鎳合金工藝墊片的電阻率約為O. 45-0. 51 ιιΩ 取。所述的銅鎳合金工藝墊片的厚度為O. 05-0. 20毫米。與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過在點焊電極與待焊鍍鋅薄鋼板之間加入銅鎳合金薄片，能夠有效降低電極端面溫度，降低電極磨損，延長電極使用壽命。焊后鍍鋅鋼板無鍍鋅層的破壞，無泛銅，有利于提高焊件的耐腐蝕性及電極壽命。所使用的銅鎳合金墊片，與電極材料不易發(fā)生合金化反應，則可進ー步降低磨損，提高電極壽命。此夕卜，エ藝墊片本身的電阻生熱能夠促進點焊熔核的形成和生長，提高點焊接頭質(zhì)量，同時也能降低焊接所需電流降低能耗。


圖I本發(fā)明實施例エ藝方法示意圖
圖2本發(fā)明實施例電極端面直徑隨電極磨損的變化規(guī)律圖 圖3本發(fā)明實施例熔核直徑隨電極磨損的變化規(guī)律圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖I所示，一種用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，是在鍍鋅薄鋼板電阻點焊連接時，在上電極I和上層待焊鍍鋅鋼板3之間插入上層銅鎳合金エ藝墊片2，在下電極6和下層待焊鍍鋅4之間插入下層銅鎳合金工藝墊片5。本發(fā)明方法具體包括如下步驟在上電極I和下電極6之間將上層銅鎳合金工藝墊片2、上層待焊鍍鋅鋼板3、下層待焊鍍鋅鋼板4、下層銅鎳合金工藝墊片5由上至下依次疊放，并夾緊固定；
使上電極I和下電極6閉合，以預定電極カ壓緊并保持一定時間；
預壓完成后，以預定的焊接參數(shù)使上電極和下電極通電完成一個焊點的焊接；
在達到預先設定好的焊接時間后切斷電流，上、下電極繼續(xù)保持閉合以既定電極カ壓緊エ件防止產(chǎn)生焊接飛濺；
最后打開上電極、下電極，待焊件自然冷卻，取出上、下層銅鎳合金エ藝墊片即可。上電極I和下電極6均為Class I鉻鋯銅電極，電極端面直徑為5 mm。上層待焊鍍鋅鋼板3和下層待焊鍍鋅鋼板4都為雙面鍍鋅低碳鋼板(質(zhì)量百分比C 0. 04C, Si :0.01, Mn :0.23, P 0. 01P, S 0. 01,余量為 Fe)，鋼板厚 O. 4 mm，雙面鍍層厚度為46g/m2。 所述的上層銅鎳合金工藝墊片2和下層銅鎳合金工藝墊片5都由組分及質(zhì)量百分比為44%鎳，1%錳，55%銅的銅鎳合金材料制成，其電阻率為O.厚度為O. 12毫米。エ藝參數(shù)預定電極カ壓力I. 8 kN，預壓時間200 ms，焊接電流為5. 7 kA，焊接時間160 ms，焊后保壓時間40 ms。以30焊點/分鐘的焊接速度連續(xù)焊接，測試電極端面直徑，熔核直徑隨電極磨損的變化規(guī)律，結(jié)果如圖2，圖3所示。從圖2，圖3的結(jié)果可明顯看出，本發(fā)明實例中通過使用O. 12 _厚組分及質(zhì)量百分比為44%鎳，1%錳，55%銅的銅鎳合金材料エ藝墊片，電極端面直徑增長速率明顯降低。完成600個連續(xù)焊點后，傳統(tǒng)電阻點焊電極端面直徑增至6 mm，而使用エ藝墊片后，電極端面直徑僅為5. 18 mm。如圖3所示，傳統(tǒng)電阻點焊エ藝在完成300個連續(xù)焊點后，熔核直徑下降至低于最低合格標準3. O mm。本實施例中使用エ藝墊片后，連續(xù)焊接2000點后，熔核質(zhì)量仍然合格。
權(quán)利要求
1.一種用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于 在鍍鋅薄鋼板電阻點焊連接時，在上電極和上層待焊鍍鋅鋼板之間插入上層銅鎳合金工藝墊片，在下電極和下層待焊鍍鋅鋼板之間插入下層銅鎳合金工藝墊片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下 將上層銅鎳合金工藝墊片、上層待焊鍍鋅鋼板、下層待焊鍍鋅鋼板、下層銅鎳合金工藝墊片由上至下依次疊放，并夾緊固定； 使上電極和下電極閉合，以常規(guī)電極力壓緊并保持一定時間； 預壓完成后，以常規(guī)的焊接參數(shù)使上電極和下電極通電完成一個焊點的焊接； 完成焊接后切斷電流，上電極和下電極繼續(xù)保持閉合以常規(guī)電極力壓緊并保持一定時間； 最后打開上電極、下電極，待焊件自然冷卻，取出上層銅鎳合金工藝墊片和下層銅鎳合金工藝墊片即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于所述的上層銅鎳合金工藝墊片和下層銅鎳合金工藝墊片的組分及其質(zhì)量百分比為鎳含量40%-45%，錳含量1%-1. 5%，余量為銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于，所述上層銅鎳合金工藝墊片和下層銅鎳合金工藝墊片的電阻率分別為0. 45-0. 51
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于，所述的上層銅鎳合金工藝墊片和下層銅鎳合金工藝墊片的厚度分別為0. 05-0. 2毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于所述上層待焊鍍鋅鋼板和下層待焊鍍鋅鋼板的厚度分別為0.2 -0.6毫米，鍍層厚度為0-30微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于所述上層待焊鍍鋅鋼板和下層待焊鍍鋅鋼板的基體金屬為低碳鋼、高強鋼、先進高強鋼或超高強鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于所述的上電極和下電極分別由銅及銅合金材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，其特征在于所述的上電極和下電極的端部形狀為球形、圓頂形，錐形或平面。
全文摘要
一種用于延長鍍鋅薄鋼板電阻點焊電極使用壽命的方法，在鍍鋅薄鋼板電阻點焊連接時，在上電極和上層待焊鍍鋅鋼板之間插入上層銅鎳合金工藝墊片，在下電極和下層待焊鍍鋅鋼板之間插入下層銅鎳合金工藝墊片，銅鎳合金工藝墊片的組分及其質(zhì)量百分比為鎳含量40%-45%，錳含量1%-1.5%，余量為銅，電阻率為0.45-0.51厚度為0.05-0.2毫米。本發(fā)明方法能夠有效降低電極端面溫度，降低電極磨損，延長電極使用壽命，銅鎳合金墊片，與電極材料不易發(fā)生合金化反應，可進一步降低磨損，銅鎳合金墊片本身的電阻生熱能夠促進點焊熔核的形成和生長，提高點焊接頭質(zhì)量，同時也能降低焊接所需電流降低能耗。
文檔編號B23K11/34GK102672332SQ20121014952
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者張延松, 來新民, 王培中, 趙楊洋, 陳關龍 申請人:上海交通大學, 通用汽車環(huán)球科技運作有限公司