用于铝工件胶接点焊的电极帽制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于铝工件胶接点焊的电极帽，包括：位于电极帽的中心并围绕中心轴线向电极帽的外侧凸出的第一表面；环绕第一表面外侧的第二表面；以及设置在第二表面上具有围绕中心轴线回转凸出或凹陷的多个环形脊，环形脊的数量为2

【技术实现步骤摘要】
用于铝工件胶接点焊的电极帽


[0001]本技术涉及电阻点焊领域，更具体地涉及一种用于铝工件胶接点焊的电极帽。

技术介绍

[0002]铝合金电阻点焊是当前工业中重要的制造工艺方法。在实际生产中为了提高焊接接合部位的强度和提高密封性，往往需要增加一层结构胶；在进行电阻点焊时，需要预先施加一段压力以排除中间界面的胶层，然后再接通焊接电流形成电阻点焊焊点；而在实际生产中往往由于中心胶层排出不干净，导致高电阻率的胶层残留，在接通焊接电流后会导致产生焊穿，甚至炸枪现象，严重影响焊接质量和生产效率；但是如果使用曲率半径较小的球面电极时，在焊接过程中会导致大量的热集中在焊点中心部位而产生严重的电极粘连和表面裂纹产生，造成连续焊接时产热不稳定而焊点性能不稳定，电极使用寿命降低需要高频次的修磨，造成制造成本升高和效率下降。
[0003]因此，本领域急需一种能保证胶接点焊时高焊接质量的方法和焊接电极帽。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种用于铝工件胶接点焊的电极帽，本技术的电极帽能够有效防止胶层残留而导致的焊接缺陷，同时由于表面环形脊的存在可降低电极与工件之间的温度，加快散热，减少电极粘连，提升电极寿命，同时由于外侧环形脊的存在，降低了熔核周围热影响区的温度，有助于减少液化裂纹的产生。
[0005]在本技术的第一方面，提供了一种用于铝工件胶接点焊的电极帽，该电极帽包括：位于所述电极帽的中心并围绕中心轴线向所述电极帽的外侧凸出的整体呈穹顶状的第一表面；环绕所述第一表面外侧的第二表面；以及设置在所述第二表面上具有围绕所述中心轴线回转凸出或凹陷的多个环形脊，所述环形脊的数量为2
‑
5个；其中，单个所述环形脊的截面中心轴线垂直于所述第二表面；所述第一表面的高度超过所述环形脊的高度不小于0.02mm；其中，以所述电极帽的中心为中心，直径为的圆柱侧曲面与所述第二表面的交汇处(其为以所述电极帽的中心为中心的圆)上的一点p距离所述第一表面最高点的高度为h0，满足h0≤0.15T，其中T为所述铝工件的厚度。
[0006]在另一优选例中，所述第一表面的外径d1为3
‑
8mm，且其中T为所述铝工件的板厚。
[0007]在另一优选例中，所述第一表面上凸起的高度h1为0.02
‑
0.6mm；优选地，0.02
‑
0.5mm；更佳地，0.05
‑
0.4mm。
[0008]在另一优选例中，所述凸起的截面形状为弧面。
[0009]在另一优选例中，所述第一表面为弧面，其曲率半径R为15
‑
100mm；优选地，为20
‑
80mm；且其中T为所述铝工件的板厚。
[0010]在另一优选例中，所述第二表面为平面，或曲率半径r在20
‑
100mm之间的曲面；
[0011]在另一优选例中，所述第二表面的外径d2为8
‑
15mm，优选地为10
‑
12mm。
[0012]在另一优选例中，每个所述环形脊的高度为20
‑
300μm；优选地，50
‑
250μm；更佳地，100
‑
200μm；所述环形脊的底部宽度为0.1
‑
0.5mm。
[0013]在另一优选例中，最内侧所述环形脊的高度为50
‑
200μm。
[0014]在另一优选例中，所述第二表面外径处距离第一表面最高点的高度为h2,其中h2不超过板厚的0.3倍，优选地为不超过板厚的0.2倍。
[0015]在另一优选例中，多个所述环形脊的顶点在一个球面上，所述球面的球心与所述第二表面所在球面的球心为同一个。
[0016]在另一优选例中，所述环形脊为沿所述电极帽的轴向整体向下凸出。
[0017]在本技术的第二方面提供了一种电阻点焊方法，该方法包括：
[0018](a)提供一对上述的电极帽；
[0019](b)预压阶段：将一对所述电极帽分别置于堆叠的所述铝工件两侧，执行预压，施加的电极压力为2000
‑
8000N，持续时间为200
‑
1500ms，使所述电极帽的最中心穹顶面首先与所述铝工件接触；在所述铝工件之间包含一层用于胶接的胶层；
[0020](c)通电焊接阶段：将所述电极帽导通一段或多段焊接电流，所述焊接电流的有效值为22KA
‑
65KA，随着时间的进行，所述铝工件与所述第一表面接触区域逐渐向外扩展并使所述第二表面上的所述环形脊由内向外逐渐接触；电流首先由电极中心通过并逐渐向外扩展至所述环形脊部位，随着焊接时间的进行，所述铝工件中心接触部位熔化形成焊接熔池；
[0021](d)冷凝阶段：停止焊接电流，维持所述电极帽和所述铝工件的状态持续30
‑
300ms，熔化金属凝固形成完整焊点。
[0022]在另一优选例中，所述焊接电流为多个脉冲形式，所述通电焊接阶段至少包括3个阶段以上的焊接电流脉冲，每个所述焊接电流脉冲之间具有冷却间隔；
[0023]其中，每个焊接电流脉冲的作用时间t
n
不超过20ms，所述冷却间隔的时间t
n
‑
n+1
不超过5ms，且
[0024]在另一优选例中，所述焊接电流脉冲的作用时间t
n
不超过15ms，所述冷却间隔的时间t
n
‑
n+1
为2
‑
5ms。
[0025]在另一优选例中，所述焊接电流脉冲的数量为不少于4个。
[0026]在另一优选例中，每一个所述焊接脉冲电流的幅值可以是不相同的，例如，呈逐渐增大趋势。
[0027]本技术的主要优点包括：
[0028]本技术通过在中心部位设置最高的接触面，在初期能保证胶层顺利向外排出，而由于电极外圈具有多个环形凸起的脊能刺破氧化膜而与铝工件建立更稳定的接触，降低界面接触电阻并增大接触表面，提升散热能力，最终减少电极与铝工件的合金化反应，提升电极寿命。同时，与传统球面电极相比，本技术电极在初期时中心先接触随着时间的进行，外侧接触时环形脊逐渐接触，扩大了散热面积，同时提供了更充足的压力，有利于降低焊核热影响区温度，并减少其冷却时的收缩应力，从而减少热影响区裂纹的产生。
[0029]应理解，在本技术范围内中，本技术的上述各技术特征和在下文(如实施
例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铝工件胶接点焊的电极帽，其特征在于，所述电极帽包括：位于所述电极帽的中心并围绕中心轴线向所述电极帽的外侧凸出的整体呈穹顶状的第一表面；环绕所述第一表面外侧的第二表面；以及设置在所述第二表面上具有围绕所述中心轴线回转凸出或凹陷的多个环形脊，所述环形脊的数量为2
‑
5个；其中，单个所述环形脊的截面中心轴线垂直于所述第二表面；所述第一表面的高度超过所述环形脊的高度不小于0.02mm；其中，以所述电极帽的中心为中心，直径为的圆柱侧曲面与所述第二表面的交汇处上的一点p距离所述第一表面最高点的高度为h0，满足h0≤0.15T，其中T为所述铝工件的厚度。2.根据权利要求1所述的电极帽，其特征在于，所述第一表面的外径d1为3
‑
8mm，且其中T为所述铝工件的板厚。3.根据权利要求1所述的电极帽，其特征在于，所述第一表面上凸起的高度h1为0.02
‑
0.6mm。4.根据权利要求1所述的电极帽，其特征在于，所述第一表面为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳俊，杨上陆，白瑾瑜，陈双建，
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：