工件3的焊接接触面保持接触，所述待焊工件3可选择板材厚度为0-5mm的钢材、铝合金、镁铝合金、钛合金和铝合金。上电极焊头I和下电极焊头2分别置于所述待焊工件3两侧且保持所述上电极焊头I和所述下电极焊头2同轴，所述上电极焊头I和所述下电极焊头2均为电阻焊和超声波焊共用的电极焊头；与所述上电极焊头I和所述下电极焊头2连接的电阻点焊设备为电阻电焊机或电阻滚焊机，所述电阻点焊设备的焊接电流为直流、直流脉冲或交流。所述超声波方向可为垂直电极焊头或平行电极焊头；所述超声波加载在所述上电极焊头1、所述下电极焊头2，或所述上电极焊头I和所述下电极焊头2均加载。
[0026]S2、焊接阶段:在所述上电极焊头I和所述下电极焊头2之间接通电流，同时所述上电极焊头I和所述下电极焊头2在待焊工件3表面施加超声波，利用电流通过待焊工件3接触面产生的电阻热和超声波产生的振动、摩擦热，加热待焊工件3使其达到熔化状态，形成超声波-电阻复合焊熔核4 ;所述电极焊头的压力大小为0-4kN，焊接电流为0-30kA，电阻焊维持时间为0-5s，电阻焊后压力及超声波维持时间O-lOs，超声波频率15-80kHz，振幅5-50 μm0
[0027]S3、冷却结晶阶段:随着通电时间延长，待焊工件3中超声波-电阻复合焊熔核4长大到预设尺寸后，继续保持所述上电极焊头I和所述下电极焊头2的压力，停止电阻焊电流和超声波，直至液态金属冷却形成焊点/焊缝5 ;或者仅切断电阻焊电流，待超声波继续作用到预设时间，直至液态金属冷却形成焊点/焊缝5。
[0028]实施例1
[0029]采用本发明焊接6061铝合金结构件，待焊工件3的板材厚度1mm，制备方法包括如下步骤:
[0030]采用电阻/超声波共用的上电极焊头I和下电极焊头2，使待焊工件3焊接接触面保持接触，并保证焊接过程所要求的接触电阻；在上电极焊头I和下电极焊头2之间接通电流，同时上电极焊头I和下电极焊头2在待焊工件3表面施加超声波，焊接参数为:上电极焊头I和下电极焊头2的压力大小为3kN，焊接电流为直流20kA，电阻焊维持时间为ls，超声波频率20kHz，振幅20 μπι;电阻焊后压力及超声波维持时间3s。
[0031]实施例2
[0032]采用本发明焊接AZ31镁合金结构件，待焊工件3板材厚度1.5mm，制备方法包括如下步骤:
[0033]采用电阻/超声波共用的上电极焊头I和下电极焊头2，使待焊工件3焊接接触面保持接触，并保证焊接过程所要求的接触电阻；在上电极焊头I和下电极焊头2之间接通电流，同时上电极焊头I和下电极焊头2在待焊工件3表面施加超声波，焊接参数为:上电极焊头I和下电极焊头2的压力大小为3.5kN，焊接电流为直流15kA，电阻焊维持时间为1.5s，超声波频率15kHz，振幅30 μπι;电阻焊后压力及超声波维持时间4s。
[0034]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超声波-电阻复合焊接方法，其特征在于包括如下步骤: 51、预压阶段:将待焊工件的焊接接触面保持接触，上电极焊头和下电极焊头分别置于所述待焊工件两侧且保持所述上电极焊头和所述下电极焊头同轴，所述上电极焊头和所述下电极焊头均为电阻焊和超声波焊共用的电极焊头； 52、焊接阶段:在所述上电极焊头和所述下电极焊头之间接通电流，同时所述上电极焊头和所述下电极焊头在待焊工件表面施加超声波，利用电流通过待焊工件接触面产生的电阻热和超声波产生的振动、摩擦热，加热待焊工件使其达到熔化状态，形成熔核； 53、冷却结晶阶段:随着通电时间延长，待焊工件中熔核长大到预设尺寸后，继续保持所述上电极焊头和所述下电极焊头的压力，停止电阻焊电流和超声波，直至液态金属冷却形成焊点/焊缝；或者仅切断电阻焊电流，待超声波继续作用到预设时间，直至液态金属冷却形成焊点/焊缝。2.根据权利要求1所述的超声波-电阻复合焊接方法，其特征在于:所述待焊工件可选择板材厚度为0_5mm的钢材、铝合金、镁铝合金、钛合金和铝合金。3.根据权利要求1所述的超声波-电阻复合焊接方法，其特征在于:与所述上电极焊头和所述下电极焊头连接的电阻点焊设备为电阻电焊机或电阻滚焊机，所述电阻点焊设备的焊接电流为直流、直流脉冲或交流。4.根据权利要求1所述的超声波-电阻复合焊接方法，其特征在于:所述超声波方向可为垂直电极焊头或平行电极焊头；所述超声波加载在所述上电极焊头、所述下电极焊头，或所述上电极焊头和所述下电极焊头均加载。5.根据权利要求1所述的超声波-电阻复合焊接方法，其特征在于:所述电极焊头的压力大小为0-4kN，焊接电流为0-30kA，电阻焊维持时间为0-5s，电阻焊后压力及超声波维持时间O-lOs，超声波频率15-80kHz，振幅5-50 μ m。
【专利摘要】本发明公开了一种超声波-电阻复合焊接方法，包括如下步骤：预压阶段：将待焊工件的焊接接触面保持接触，上、下电极焊头分别置于待焊工件两侧且保持电极焊头同轴，电极焊头均为电阻焊和超声波焊共用的电极焊头；焊接阶段：在电极焊头之间接通电流，同时施加超声波，利用电阻热和超声波产生的振动、摩擦热，加热待焊工件使其达到熔化状态，形成熔核；冷却结晶阶段：待焊工件中熔核长大到预设尺寸后，继续保持电极焊头的压力，停止电阻焊电流和超声波，或者仅切断电阻焊电流，待超声波继续作用到预设时间，直至液态金属冷却形成焊点/焊缝。本发明利用超声波产生的高频振动增加待焊工件间的接触，减小压痕焊接缺陷等，从而提高焊接接头的力学性能。
【IPC分类】B23K28/02, B23K101/18
【公开号】CN104907715
【申请号】CN201510357883
【发明人】任大鑫, 赵坤民, 常颖, 李晓东, 潘敏
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月25日