本实用新型专利技术涉及一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件，用于电阻点焊焊接异种金属叠层材料；所述焊接元件整体呈圆形结构，具有上、下相对的第一表面、第二表面；所述第二表面中心区域存在凸起结构，所述凸起结构用于在焊接电极挤压下进一步凸起变形以穿越第一金属并与第二金属焊接起来；所述焊接元件第一表面与所述凸起结构相对应的区域存在下沉结构，所述下沉结构用于容纳焊接电极；所述焊接元件外围存在由第一表面整体向第二表面卷曲形成的容纳腔，所述容纳腔横截面呈“C”型折边状，所述容纳腔用于收集从焊点中挤压出或喷射出的第一金属。有益效果是电阻点焊焊接异种金属时，防止从焊点中喷溅出金属造成污染和破坏构件表面质量。面质量。面质量。
【技术实现步骤摘要】
一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件
[0001]本技术涉及异种金属焊接
，具体涉及一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件。
技术介绍
[0002]在航天航空、轨道交通和汽车等领域中，为了降低构件的重量，提升燃油经济效率，都向着装备轻量化方向发展。而采用异种金属的构件连接去组装而成的装备或交通工具不仅能发挥两种材料的各自性能，还能实现减重和降低成本的效果；例如钛合金和铝合金构件连接、钢与铝合金的构件连接和钢与镁合金的构件连接等等。因此异种金属的连接在许多领域都有广泛的应用需求。然而异种金属连接面临巨大的挑战，特别是在焊接过程中，容易在焊缝中形成脆性化合和裂纹等缺陷，这极大地降低接头的力学性能，进而限制了焊接工艺在该领域的应用。
[0003]为了实现异种金属焊接，只有从根本上避免脆性化合物的形成，即由异种金属焊接问题转变为同种金属焊接问题，可以极大地提高接头的连接强度。因此在电阻点焊异种金属的过程中，在焊点中加入额外的元件，将额外的元件穿越中间的低熔点金属，并与另一和元件材质相同的金属工件焊接，进而形成锁合结构将中间的低熔点工件连接起来，这种焊接思路可以很好地解决异种金属焊接的问题。
[0004]专利CN113857637A的技术中，轻金属与钢异种金属电阻点焊的焊接中，在焊点表面的轻金属(例如铝合金)一侧放置钢材质的料片，利用电阻点焊通过控制焊接电流变化，快速熔化焊接料片与钢之间的轻金属，通过飞溅的形式瞬间完全排出焊点中的轻金属，从而形成仅有微量轻金属残留的焊接界面；然后通过电流变化使得焊接料片与钢工件的相互接触界面直接熔化而实现冶金连接。该方法具有效率高，接头强度高的焊接效果，具有广泛的应用前景。然而故意诱导的焊点飞溅过程导致的液态金属从焊点排出时，液态金属可能会从料片和轻金属接触面之间喷出，进而会降低焊点表面质量、污染周围的构件和设备。
[0005]为了解决上述轻金属与钢或轻金属与钛合金等异种金属电阻点焊时，故意诱导的飞溅过程排出的液态金属所带来的问题，亟需一种方法能实现低成本且快速收集焊点中飞溅而出的飞溅金属。
技术实现思路
[0006]本技术的目的是，提供一种电阻点焊焊接异种金属时，防止从焊点中喷溅出金属造成污染和破坏构件表面质量的焊接元件。
[0007]为实现上述目的，本技术采取的技术方案是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件，用于电阻点焊焊接异种金属叠层材料，所述异种金属叠层材料包括熔点小的第一金属板和熔点大的第二金属板，在焊接过程中，所述焊接元件与第一金属板接触，通过电阻点焊的焊接电极挤压和施加焊接电流后，快速将焊点中的部分第一金属通过飞溅过程排出焊点区域，所述焊接元件在电阻热力学作用下快速变形，并穿越第一金属板，实现与第二
金属板直接的接触并焊接起来；所述焊接元件整体呈圆形结构，具有上、下相对的第一表面、第二表面；所述第二表面中心区域存在凸起结构，所述凸起结构用于在焊接电极挤压下进一步凸起变形以穿越第一金属并与第二金属焊接起来；所述焊接元件第一表面与所述凸起结构相对应的区域存在下沉结构，所述下沉结构用于容纳焊接电极；所述焊接元件外围存在由第一表面整体向第二表面卷曲形成的容纳腔，所述容纳腔横截面呈“C”型折边状，所述容纳腔用于收集从焊点中挤压出或喷射出的第一金属。
[0008]优选地，所述容纳腔的开口指向焊接元件中心方向，所述“C”型折边端部与第二表面垂直距离H2大于所述凸起结构高度H。
[0009]优选地，由第一表面向第二表面的“C”型折边端部始终与第二表面边缘存在水平距离L，其中L≥1mm。
[0010]优选地，所述容纳腔的壁厚t2的范围为0.1t≤t2≤0.8t，其中t为所述焊接元件的最大厚度。
[0011]优选地，所述异种金属叠层材料包括熔点小于750℃的第一金属板和熔点大于1300℃的第二金属板。
[0012]优选地，所述凸起结构表面为圆形的平面，且凸起结构平面的直径D1范围为D≤D1≤1.5D，其中D为所述焊接电极的端面直径。
[0013]优选地，所述凸起结构突出所述第二表面的高度H的范围为0.2t≤H≤0.9t，其中t为所述焊接元件的最大厚度。
[0014]优选地，所述下沉结构底面为圆形的平面或凹球面，且下沉结构底面直径D2范围为D≤D1≤1.2D，其中D为所述焊接电极的端面直径。
[0015]优选地，所述焊接元件材质与所述第二金属板材质相同。
[0016]优选地，所述焊接元件的最大厚度t的范围为0.8mm≤t≤2.5mm。
[0017]本技术一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件与现有技术相比有益效果是：将焊接元件与熔点小的第一金属板和熔点大的第二金属板的叠层结构进行焊接，焊接元件边缘设有容纳腔，用来收集从焊点中由飞溅过程喷出的液态金属，进而提高焊点表面质量；使用范围广，焊接效率高能够高效实现异种金属的电阻点焊焊接，改善焊点表面质量，并且焊接元件结构简单，制造成本低，在提升接头连接强度的同时降低了焊接成本。
【附图说明】
[0018]图1是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件示意图。
[0019]图2是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属待焊阶段示意图。
[0020]图3是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属夹持阶段示意图。
[0021]图4是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属飞溅排出起始阶段示意图。
[0022]图5是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属飞溅排出结束阶段示意图。
[0023]图6是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属焊接
阶段示意图。
[0024]图7是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属完成阶段示意图。
[0025]图8是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属第一种电流和电压时序图。
[0026]图9是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属第二种电流和电压时序图。
[0027]图10是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属第三种电流和电压时序图。
[0028]图11是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属第四种电流和电压时序图。
[0029]图12是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接异种金属第五种电流和电压时序图。
[0030]图13是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接第一组异种金属影像图。
[0031]图14是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接第二组异种金属影像图。
[0032]图15是一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件用于电阻点焊连接第三组异种金属影像图。
[0033]附图中涉及的附图标记和组成部分如下：本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件，用于电阻点焊焊接异种金属叠层材料，所述异种金属叠层材料包括熔点小的第一金属板和熔点大的第二金属板，在焊接过程中，所述焊接元件与第一金属板接触，通过电阻点焊的焊接电极挤压和施加焊接电流后，快速将焊点中的部分第一金属以飞溅形式排出焊点区域，所述焊接元件在电阻热力学作用下快速变形，并穿越第一金属板，实现与第二金属板直接的接触并焊接起来，其特征在于：所述焊接元件整体呈圆形结构，具有上、下相对的第一表面、第二表面；所述第二表面中心区域存在凸起结构，所述凸起结构用于在焊接电极挤压下进一步凸起变形以穿越第一金属并与第二金属焊接起来；所述焊接元件第一表面与所述凸起结构相对应的区域存在下沉结构，所述下沉结构用于容纳焊接电极；所述焊接元件外围存在由第一表面整体向第二表面卷曲形成的容纳腔，所述容纳腔横截面呈“C”型折边状，所述容纳腔用于收集从焊点中挤压出或喷射出的第一金属。2.根据权利要求1所述的一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件，其特征在于：所述容纳腔的开口指向焊接元件中心方向，所述“C”型折边端部与第二表面垂直距离H2大于所述凸起结构高度H。3.根据权利要求2所述的一种电阻点焊连接异种金属用的焊接元件，其特征在于：由第一表面向第二表面的“C”型折边端部始终与第二表面边缘存在水平距离L，其中L≥1m...
【专利技术属性】
技术研发人员：李铭锋，杨上陆，王艳俊，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：
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