铝合金电阻点焊技术研究与分析

铝合金电阻点焊技术研究与分析

唐晓卫

唐山开元阻焊设备有限公司河北唐山063020

摘要：随着生产轻量化车辆这一需求的增长，以铝材取代传统钢材的用材转变也开始在汽车行业蔚蓝成风。目前铝材的应用主要集中在汽车的开闭件上。然而汽车行业仍在寻求将铝材的应用扩展到白车身中。据预测到2025年全铝车身所占比重将由现在的4%增长到18%。虽然铝材的电阻点焊对汽车行业而言并非新鲜事物，但是到目前为止，它仅在较低生产率车辆或批量制造开闭件上获得用武之地。

关键词：铝合金；电阻点焊；特性

1铝合金的物理特性

铝合金是铝基合金的总称，合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，其次是镍、铁、钛、铬、锂等合金元素。但强度高，接近或高于优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，广泛应用于工业中。铝合金与碳钢、铜材物理特性比较，如表1所示。

由上表可知，铝合金与碳钢比较：铝合金具有更低的熔点；塑形变形温度铝合金90℃，钢材540℃；低电阻率以及高导热系数；铝合金表面具有高电阻、高熔点的氧化物阻碍电流形成回路。

2铝合金的电阻点焊特性

2.1铝合金点焊时间、电流分析

由铝合金的物理特性分析得知，铝合金的热导率比钢材更大、热损失率更高，因此，铝合金的点焊过程需要较短的焊接时间和更大的焊接电流。在电阻率方面，铝合金电阻率低于钢材，约为钢材的40%，因此，铝合金的分流效应造成的电流损失比钢材更大，所以也需要较短的焊接时间和更大的焊接电流。铝合金与钢材电阻点焊时间、电流对比如图1所示。

2.2铝合金热导率与熔核温度

铝合金具有高导热率导致焊接过程中会产生很大的软化区域，因此需要较大直径平面电极帽才能覆盖住铝合金焊接过程中产生的熔核和全部软化区域。铝合金与碳钢点焊熔核对如图2所示，焊接移动受力分析模型如图4所示：

由图2、3可看出，铝合金点焊必须使用较大直径平面电极帽才能焊处合格的焊点。另外由于铝合金表面容易形成高电阻率的氧化膜，因此焊接过程与其他材料也不相同，对其点焊质量也会导致很大的影响，通用铝合金板材与通用镀锌钢板及理想铝合金板材附加有效的电极冷却点焊过程中热量产生位置对比如图3所示：

3.2电极带电阻焊技术

通过设计一种特殊的电极带式输送机，电极带可以在上电极与工件、下电极和工件之间移动。与工件的实际接触不是电极而是电极带，在各点焊接后，电极带通过自动输送装置自动移动到下一位置，确保每个焊接接头可以100%重复，可以说每个焊点都是由新的电极焊接而成的。通过电极带技术的应用，保证了各焊点在焊接过程中的电极清洁，保证了各焊接点的焊接质量。

3.3中频自适应电阻点焊技术

通过分析铝合金电阻点焊特性及铝合金自身物理特性，铝合金电阻点焊采用预热工艺，即在短时间内用小电流对铝合金进行预热。当测量干扰因子时，可以延长或缩短预热时间。在主焊接开始前，检查和比较预热处理后的电阻与正常电阻。通过设置初始条件，可以减少焊接过程的变化。在铝合金点焊过程中，由于铝合金焊接过程中动态电阻变化没有明显的特征，所以在焊接过程中采用压力测量信号。因此，焊接压力测量信号是铝焊接正常调整的必要测量信号。

3.4中频直流脉冲电阻焊技术

通过直流脉冲控制正极热量累积，减少电极接触面烧损，同时每段脉冲可分别调整，适应不同工艺需求。

3.5中频交流方波电阻焊技术

采用中频直流电阻焊加热，热量集中，极性效应导致一侧过热熔核偏移;电极磨损不一致（寿命相差30%以上），特别在铝焊接时正极侧极易发生粘连飞溅。因此通过正负交替的方波电流解决了两极热量不平衡问题，寿命通常可以增加2-3倍。

4结语

铝合金的焊接工艺直接影响铝合金结构的外观和力学性能。因此有必要对铝合金的焊接工艺进行优化。在铝合金焊接工艺的选择中，必须考虑到焊接工艺的先进程度、焊接效率和成本，并不断改进现有的焊接方法，以便提高铝合金焊接的整体性能。

参考文献：

[1]殷春喜，黄军庆，熊震东.铝及铝合金TIG焊接特性[J].热加工工艺，2011

[2]康鲁迪.杨发展.佟春明.铝合金高速加工关键技术研究现状及分析[J].现代制造工程.2014.