【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电阻点焊领域，具体涉及一种非对称环电极帽及其配套焊接装置，能够有效控制铝工件电阻点焊熔核偏移。
技术介绍
1、电阻点焊是一个复杂且涉及多变量耦合的工艺过程，在汽车制造业中占据了举足轻重的地位，尤其是在钢材连接领域展现出了广泛的应用价值。然而，随着全球对节能减排的日益重视以及新能源汽车产业的蓬勃发展，汽车轻量化已成为缓解能源紧张与环境污染问题的关键途径，而铝合金的应用是减轻汽车重量的有效方法之一，在众多铝合金连接技术中，电阻点焊因其高效率、低成本、高柔韧性、不增加重量等独特优势，成为了实现铝合金部件大规模量产连接的首选方法。
2、但汽车的不同部位所采用的铝合金板材种类及厚度往往存在较大差异，甚至在某些情况下会出现大厚度比(如3:1至4:1)的焊接需求，这种大厚度比条件下的电阻点焊面临着一项严峻挑战：熔核往往过度集中于厚板一侧，而薄板一侧则几乎无熔核形成，这直接导致了焊接接头强度的下降，进而对汽车的整体安全性构成了潜在威胁。。
3、专利cn109014535a公开了一种不等厚铝板的点焊方法，通过设置不同的电极帽端面弧度来改变电极帽与板材的有效接触面积，进而改变电流密度和熔深，有效平衡了不等厚板的热量分布，进而改善熔核偏移问题。然而，一个不容忽视的副作用是，较高的电流密度加速了电极的点蚀过程，导致电极需要频繁修磨，进而影响了电阻点焊的整体效率。。
4、专利cn111014923a公开了一种不等厚板的电阻点焊装置及方法，该方法通过在薄板侧使用小截面的环形截面电极，并在电极环内添加陶瓷材料
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种种非对称环电极帽及其配套焊接装置，能有效焊接不等厚铝合金件，使熔核向薄板侧偏移，增大薄板侧熔深，使熔核满足铝合金电阻点焊标准的要求。
2、本专利技术的技术解决方案如下；
3、一种非对称环电极帽，其特点在于，由配套使用的薄板侧电极帽(11)和厚板侧电极帽(12)构成，
4、所述薄板侧电极帽，包括电极帽本体、薄板侧面(3)及薄板焊接端面(4)，所述薄板焊接端面(4)的直径为d2，曲率半径为r1，其中6mm≤d2≤14mm，40mm≤r1≤100mm；
5、所述厚板侧电极帽，包括电极帽本体、厚板侧面(8)及厚板焊接端面(5)，所述厚板焊接端面(5)的直径为d3，曲率半径为r2，其中d2≤d3≤14mm，r1≤r2≤100mm；
6、其中，所述薄板焊接端面(4)为对应薄板侧的焊接端面，所述厚板焊接端面(5)为对应厚板侧的焊接端面；
7、所述薄板焊接端面(4)上具有三个环，其中内环中间有形状为圆锥凹坑的结构，所述圆锥凹坑的深度为h1，直径为d6，到内环的直径为d7，且满足0.05mm≤h1≤1mm，0.05mm≤d6≤d7≤14mm；所述中环的高度为h3，环宽度为d4，环间距为d5，各环截面尺寸相等，截面形状为等腰梯形，斜边为45°，且0.05mm≤h3≤1mm,0.05mm≤d4≤d5≤1mm；
8、所述厚板焊接端面(5)上具有三个环，其中内环中间有形状为圆锥凹坑的结构，所述圆锥凹坑的深度为h2，直径为d10，到内环的直径为d11，且满足0.05mm≤h2≤1mm，0.05mm≤d10≤d11≤14mm；所述中环的高度为h4，环宽度为d8，环间距为d9，各环截面尺寸相等，截面形状为等边三角形，且0.05mm≤h4≤1mm,0.05mm≤d8≤d9≤1mm。
9、进一步，所述薄板焊接端面(4)的直径为d2，所述厚板焊接端面(5)的直径为d3，且6mm≤d2≤d3≤14mm。
10、进一步，所述薄板焊接端面(4)的曲面半径为r1，所述厚板焊接端面(5)的曲面半径为r2，且40mm≤r1≤r2≤100mm。
11、另一方面，本专利技术还提供一种采用上述非对称环电极帽焊接铝工件的焊接装置，用于焊接薄板铝工件(15)和厚板铝工件(14)，其特点在于，包括：
12、第一焊枪臂(9)和第二焊枪臂(10)；
13、安装于所述第一焊枪臂(9)上的薄板侧电极帽(11)；
14、安装于所述第二焊枪臂(10)上的厚板侧电极帽(12)；
15、其中，所述薄板铝工件(15)为变形铝合金，厚度为0.5-2.5mm；所述厚板铝工件(14)由铸铝或变形铝合金构成，厚度为2.5-6mm。
16、焊接时，操作焊枪臂使所述薄板侧电极帽(11)和厚板侧电极帽(12)紧密贴合所述薄板铝工件(15)和厚板铝工件(14)，并施加压力夹紧，使两铝工件贴合部位熔化形成熔核(16)。
17、在本专利技术还提供了一种电阻点焊方法，该方法包括：
18、(a)提供了一对上述电极帽，焊接端面4的电极帽置于薄板侧，焊接端面5的电极帽置于厚板侧。
19、(b)预压阶段：将所述电极帽分别置于堆叠的不等厚的两铝工件两侧，不对正极和负极进行约束，执行预压，正电极向铝合金板材靠拢，直至焊接端面与板材紧密贴合，施加2500-6000n的压力，预压持续时间为200-2000ms；
20、(c)通电焊接阶段：通入一段焊接电流，所述焊接电流的有效值为15-60ka，通电时间为80-200ms。
21、(d)冷却阶段：焊接电流停止之后，电极帽保持压在板材两侧并持续30-400ms，熔化的金属凝固形成焊点。
22、本专利技术的机理为：以焊接两层不等厚铝合金工件为例，对于无所述特殊设计的对称电极，焊接过程中，由于薄板厚度较小，故在薄板处的电极散热好于厚板处的电极，且厚板体电阻远大于薄板体电阻，故薄板依靠两板材之间的接触电阻产生电阻热，而厚板电阻热由体电阻和接触电阻产生，综合可知，厚板产热远大于薄板，而散热远小于薄板，这就导致薄板和厚板两侧热量不均匀，焊接结束后熔核向厚板侧偏移。而当在焊接时使用所述特殊设计的电极帽时，由于两侧的非对称环设计，薄板侧与电极先接触部分面积小于厚板，在焊接过程中使薄板侧产热增加，保持较高的温度，熔核向该侧板偏移。即控制熔核向薄板侧偏移。增加薄板侧的熔深。
23、技术效果：由于接触面4与薄板6的接触面积在焊接时比接触面5与厚板7的接触面积小。故可通过增加薄板处热量产生，从而使熔核向薄板处延伸一定的深度，使其薄板处熔核深度满足电阻点焊标准。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
25、1)本专利技术通过设计一对非对称环电极帽，分别针对薄板和厚板铝工件进行焊接。这种设计使得电极帽能够更好地适应不同厚度的铝工件，确本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非对称环电极帽，其特征在于，由配套使用的薄板侧电极帽(11)和厚板侧电极帽(12)构成，
2.根据权利要求1所述的非对称环电极帽，其特征在于，所述薄板焊接端面(4)的直径为d2，所述厚板焊接端面(5)的直径为d3，且6mm≤d2≤d3≤14mm。
3.根据权利要求1所述的非对称环电极帽，其特征在于，所述所述薄板焊接端面(4)的曲面半径为R1，所述厚板焊接端面(5)的曲面半径为R2，且40mm≤R1≤R2≤100mm。
4.一种采用权利要求1至3中任一项所述的非对称环电极帽焊接铝工件的焊接装置，用于焊接薄板铝工件(15)和厚板铝工件(14)，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于，焊接时，操作焊枪臂使所述薄板侧电极帽(11)和厚板侧电极帽(12)紧密贴合所述薄板铝工件(15)和厚板铝工件(14)，并施加压力夹紧，使两铝工件贴合部位熔化形成熔核(16)。
【技术特征摘要】
1.一种非对称环电极帽，其特征在于，由配套使用的薄板侧电极帽(11)和厚板侧电极帽(12)构成，
2.根据权利要求1所述的非对称环电极帽，其特征在于，所述薄板焊接端面(4)的直径为d2，所述厚板焊接端面(5)的直径为d3，且6mm≤d2≤d3≤14mm。
3.根据权利要求1所述的非对称环电极帽，其特征在于，所述所述薄板焊接端面(4)的曲面半径为r1，所述厚板焊接端面(5)的曲面半径为r2，且40...
【专利技术属性】
技术研发人员：王艳俊，杨上陆，钱红斌，
申请(专利权)人：上海中科神光光电产业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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