一种可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可有效防止凸焊时螺母螺纹内黏贴焊渣的焊接装置，属焊接技术领域。
【背景技术】
[0002]制造业中常常需要在板材上凸焊螺母，以便使用螺栓将两个或两个以上的零部件连接在一起。例如汽车制造业中的冷冲压零部件几乎都是采用凸焊螺母的方式进行连接。但由于现有的凸焊设备结构不合理，没有焊渣控制功能，螺母焊接在板材上以后，其螺纹内常常存在焊渣，导致螺栓不能顺利旋入，严重影响了产品的质量。
[0003]目前，解决上述问题的常用方法是通过调整焊接参数来抑制焊渣飞溅，这种方法不仅增加了焊接的操作难度，而且其效果并不理想，不能从根本上杜绝凸焊螺母黏贴焊渣现象，无法保证产品的质量。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，以提高螺母的焊接质量。
[0005]本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的:
[0006]一种可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，构成中包括凸焊机和焊渣抑制装置，所述焊渣抑制装置包括冷却气管、电磁阀和控制电路，所述冷却气管的进气端与气源连接，出气端通过可调支架固定在凸焊机的上电极一侧并与待焊接的螺母相对应，所述电磁阀安装在冷却气管上，其控制线圈与控制电路连接。
[0007]上述可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，所述控制电路包括第一继电器、第二继电器和时间继电器，第一继电器的控制线圈并接在凸焊机的焊接电极电路上，第二继电器的第一常开触点先与时间继电器的断电延时常开触点串联，再与第一继电器的常开触点并联连接后控制时间继电器和第二继电器的控制线圈，第二继电器的第二常开触点控制电磁阀。
[0008]上述可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，所述冷却气管的气路中还设置有调节阀。
[0009]上述可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，所述冷却气管的出气端设置有金属气嘴。
[0010]上述可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，所述冷却气管出气端的可调支架为金属丝，其一端捆绑在冷却气管上，另一端固定在凸焊机的机架上。
[0011]本实用新型在传统的凸焊设备中增设了焊渣抑制装置，该装置采用气流冷却的方式防止焊接部位的塑性环破裂，不仅可以有效避免焊渣，而且气流还可以对焊渣起到导向作用，将焊渣吹出螺母或工件。本实用新型从根本上杜绝了凸焊螺母内黏贴焊渣的问题，从而提高了产品的焊接质量。
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
[0013]图1为本实用新型的结构示意图；
[0014]图2为控制电路的电原理图。
[0015]图中各标号清单为:1、下电极，2、螺母，3、工件，4、输母枪，5、上电极，6、金属气嘴，7、调节阀，8、冷却气管，9、电缆，10、控制电路，11、可调支架，YV、电磁阀，SB、断路器，SCR、可控娃，KA1、第一继电器，KA1-1、第一继电器的常开触点，KA2、第二继电器，KA2-1、第二继电器的第一常开触点，KA2-2、第二继电器的第二常开触点，KTl、时间继电器，KTl-1、时间继电器的断电延时常开触点。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型对焊接焊渣产生机理以及焊接的整个过程进行了分析研宄:
[0017]—、焊接过程
[0018]1.操作者踏触开关，上电极下行与螺母接触，对螺母与工件施加压力，使螺母底部均匀分布的焊脚与工件紧密接触并出现压塌现象，压塌量大约占螺母焊脚高度的1/3?1/2。
[0019]2.压塌后上下电极间通过电流，一般M6螺母焊接电流大小为9.0ΚΑ，通电时间为10-15周波，通电过程中焊脚压溃，形成熔核。
[0020]3.通电结束后电极间维持压力约5周波，上电极回程，完成凸焊螺母的整个过程。
[0021]二、焊渣飞溅产生于熔核形成过程
[0022]1.上下电极通电起始阶段螺母焊脚与工件接触点处首先熔化，形成液态。
[0023]2.随液态金属的不断增大，在液态金属周围有一层高温金属，称为塑性环，塑性环先于熔核形成，起到隔绝空气、保护熔核的作用。
[0024]3.由于电流过高熔核生长过快，塑性环生长速度小于熔核速度，造成塑性环破裂，液态金属喷溅形成飞溅，或电极间压力过小、电流维持时间过长，造成熔核过生长过大，当熔核大于电极间压力范围后，塑性环破裂，形成喷溅，造成焊渣。
[0025]操作中中因设备电压或设备自身不稳定，造成焊接参数波动，进而导致螺母螺纹内黏贴焊渣，焊渣原为熔核内部的液态金属，在飞溅过程中部分热量散失，但其余大部分热量传递给接触到的工件或其他物品，并黏贴至工件或螺母上，造成螺纹不良，后续使用不顺。
[0026]三、本实用新型的设计机理
[0027]根据热平衡方程，工件的散热量Q可由下式表示:
[0028]Q=LX P XCpX At
[0029]式中:
[0030]Q为散热量；
[0031]L为冷却空气流量；
[0032]P为空气密度；
[0033]Cp为空气的比热；
[0034]At温度变化值。
[0035]在焊接过程中通过加大工件周围气体流量，可以起到提升散热速度的作用。
[0036]一方面根据焊渣形成原理，在形成熔核过程中加大散热量能有效提升塑性环的壁厚，提升塑性环的稳定性，减少塑性环的破裂，从根本上防止焊渣的产生。
[0037]另一方面，通过加速散热，使焊渣在飞溅过程中降温，削弱其黏贴性，减少了焊渣黏贴至螺母或工件表面所引起的品质问题。
[0038]其次压缩空气对焊渣的飞溅起到了导向的作用，使焊渣沿气流方向飞去，消除了焊渣飞溅至螺母内侧的问题。
[0039]气流吹向螺母的过程中降低了螺母的温度，减少了因螺母温度过高造成螺纹变形的问题，防止了螺母烧蚀现象的发生。
[0040]气流吹向上下电极时降低了电极的温度，减小了电极的磨损。
[0041]本实用新型的工作原理
[0042]本实用新型的组成元件有:控制电路(继电器2个，时间继电器I个，开关I个)、调节阀、电磁阀、金属气嘴、可调支架、冷却气管(直径10mm，长度1.5m，根据不同设备可自行选取长度)和电缆。
[0043]本实用新型中的控制电路与凸焊机(立点机)通过电缆线连接，以达到焊接与吹气同步进行的目的。气路与电磁阀、调节阀连接，通过调节阀控制气流大小。金属气嘴安装在上电极或输母枪上，金属气嘴安装位置可调节，避免凸焊不同工件时发生的干涉问题，并且金属气嘴端部安装铜管(或铁管)防止因温度过高造成的烧伤问题。
[0044]参看图1，本实用新型的操作过程如下:
[0045]上下电极闭合，焊接电缆通过电流，控制电路感应电流并向电磁阀发送信号，电磁阀得电，气路接通，气流通过调节阀、金属气嘴吹向螺母，气流维持设定时间结束，完成吹气过程。
[0046]控制电路的调节:预先设置时间为(1-30)秒，通常选用I秒即可，因为预压时间、焊接时间以及维持时间总和不会超过50周波，也就是I秒。
[0047]在冷却气管与电磁阀接口处安装了可调节气流大小的调节阀，通过调节阀可使气流量的大小得到控制，从而减少了因气流量大造成的能源浪费问题。
[0048]冷却气管的出气端通入外径为6_的金属气嘴，避免了因电极温度过高造成的金属气管变形问题，同时采用了可调支架固定金属气嘴，使金属气嘴满足了不同外形工件的焊接需求。
[0049]参看图2，控制电路中各个元件的作用如下:
[0050]断路器SB起到控制电路开启与关闭的作用；
[0051]第一继电器KA1、第二继电器KA2和时间继电器KT起到接通电路的作用；时间继电器KT的控制线圈断电后，其断电延时常开触点延时一定时间后断开，时间长度可预先设定，本实用新型使用的延时范围为(1-30)秒；
[0052]电磁阀YV用于控制气路的接通和断开；
[0053]电路的工作过程:
[0054]接通断路器SB，控制电路得电(断路器SB关闭时控制电路不工作，焊接时无冷却气体)。
[0055]当操作者踏触脚踏开关时，上下电极间通过电流，第一继电器KAl线圈得电。
[0056]第一继电器KAl线圈得电后，其常开触点KAl-1闭合，线路接通，时间继电器KT1、第二继电器KA2线圈得电。
[0057]时间继电器KT1、第二继电器KA2线圈得电后，其常开触点闭合，KT1、KA2形成自锁，KA2的第二常开触点闭合，电磁阀YV得电。
[0058]电磁阀YV得电后，其控制的气流管路接通，压缩空气吹向螺母。
[0059]当通电时间达到KTl设定值时，KTl常开触点分离，自锁解除，电路断开，KA2线圈无电流，KA2的常开触点复位，YV断电，气路断开，完成一次焊接过程。
【主权项】
1.一种可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，其特征是，它包括凸焊机和焊渣抑制装置，所述焊渣抑制装置包括冷却气管(8)、电磁阀(YV)和控制电路，所述冷却气管(8)的进气端与气源连接，出气端通过可调支架(11)固定在凸焊机的上电极(5) —侧并与待焊接的螺母(2)位置相对应，所述电磁阀(YV)安装在冷却气管(8)上，其控制线圈与控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，其特征是，所述控制电路包括第一继电器(KA1)、第二继电器(KA2)和时间继电器(KT1)，第一继电器(KAl)的控制线圈并接在凸焊机的焊接电极电路上，第二继电器的第一常开触点(KA2-1)先与时间继电器的断电延时常开触点(KTl-1)串联，再与第一继电器的常开触点(KAl-1)并联连接后控制时间继电器(KTl)和第二继电器(KA2)的控制线圈，第二继电器的第二常开触点(KA2-2)控制电磁阀(YV)。
3.根据权利要求1或2所述的可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，其特征是，所述冷却气管(8)的气路中还设置有调节阀(7)。
4.根据权利要求3所述的可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，其特征是，所述冷却气管(8)的出气端设置有金属气嘴(6)。
5.根据权利要求4所述的可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，其特征是，所述冷却气管(8)出气端的可调支架(11)为金属丝，其一端捆绑在冷却气管(8)上，另一端固定在凸焊机的机架上。
【专利摘要】一种可防止凸焊螺母内黏贴焊渣的焊接装置，它包括凸焊机和焊渣抑制装置，所述焊渣抑制装置包括冷却气管、电磁阀和控制电路，所述冷却气管的进气端与气源连接，出气端通过可调支架固定在凸焊机的上电极一侧并与待焊接的螺母相对应，所述电磁阀安装在冷却气管上，其控制线圈与控制电路连接。本实用新型在传统的凸焊设备中增设了焊渣抑制装置，该装置采用气流冷却的方式防止焊接部位的塑性环破裂，不仅可以有效避免焊渣飞溅，而且气流还可以对焊渣起到导向作用。本实用新型从根本上杜绝了凸焊螺母内黏贴焊渣的问题，从而提高了产品的焊接质量。
【IPC分类】B23K37-00, B23K11-14
【公开号】CN204430543
【申请号】CN201420864171
【发明人】王瑞, 王海威, 郝建民, 姚斌锋, 刘志远
【申请人】天津博信汽车零部件有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月31日