一种车身焊接装置和采用铜板保护的焊接方法与流程

1.本发明涉及车身焊接工艺设备技术领域，具体涉及一种车身焊接装置和采用铜板保护的焊接方法。


背景技术：

2.由于组成车身的钢板较薄，为防止焊接变形，目前车身焊接的工艺方法还是以电阻焊为主，即将工件压紧在两个电极之间，利用电流通过工件时产生的电阻热来加热工件进行焊接，其焊接方式主要以点焊、缝焊、凸焊和对焊，其具有加热时间短，无噪声和不产生有害气体的优点。
3.然而，电阻焊工艺应用到车身焊接方面，也存在一定的缺陷和问题，例如，运行的功率过大，电能的利用率较低，因此给电网造成一定的负担，甚至为了避免电极温度过高，还要通过水冷的方式给电极降温，此外在焊接过程中，需要在母材焊缝处施加一定的压力，以便电流可以充分经过母材产生电阻热焊接车身，而在焊接过程中，常常由于电阻焊在焊点处施加压力过大导致出现裂纹的问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种车身焊接装和采用铜板保护的焊接方法，采用新的焊接工艺以解决现有技术中由于在焊点处施加的压力过大导致在焊点上出现飞溅或裂纹的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：根据本发明的第一方面，本发明公开了一种车身焊接装置，包括固定在焊把上成对设置的弹性筒架；任意一个所述弹性筒架内弹性滑动设设置有电磁振动焊接组件，两个对称设置的所述电磁振动焊接组件与母材位置互相垂直，且两个所述电磁振动焊接组件上螺接固定有保护铜板。
6.进一步的，所述电磁振动焊接组件包括焊接头、铁芯线圈、撞击帽和永磁体，所述弹性筒架内滑动设置有焊接头，所述焊接头内固定插设有电磁线圈，所述铁芯线圈中铁芯的一端与保护铜板螺接固定，所述铁芯线圈中铁芯的另一端与永磁体磁性连接，所述永磁体镶嵌在撞击帽的一端，所述撞击帽的另一端活动插设在焊接头内。
7.进一步的，还包括所述直流电源和振荡器，所述直流电源与振荡器电连接，所述振荡器与成对设置的两个铁芯线圈上的线圈串联，且所述两个铁芯线圈上线圈的绕线方向相同。
8.进一步的，所述撞击帽包括帽体、导向柱和复位弹簧，所述永磁体镶嵌在帽体的一端，所述帽体的另一端设置有导向柱，所述导向柱上套设有复位弹簧，所述复位弹簧与焊接头相抵。
9.进一步的，所述焊接头包括滑动槽、连接件、中心孔和限位槽，所述铁芯线圈固定设置在连接件的中心处，所述连接件的中心处设置有中心孔，所述中心孔外侧设置有限位
槽。
10.进一步的，所述弹性筒架包括端盖、压力弹簧和筒架管，所述筒架管一端与端盖螺接固定，所述端盖与压力弹簧的一端相抵，所述压力弹簧的另一端与帽体相抵。
11.进一步的，所述筒架管另一端向内设置有限位凸起，所述限位凸起滑动设置在滑动槽内。
12.进一步的，所述保护铜板包括铜板体、防转凸起和中心螺孔，所述限位槽与防转凸起嵌入配合，所述铜板体的背侧设置有防转凸起，所述防转凸起的中心处设置有中心螺孔。
13.根据本发明的第二方面，本发明公开了一种采用铜板保护的焊接方法，应用如上所述的一种车身焊接装置，包括以下步骤；s1、首先利用焊把带动一对筒架管以垂直与母材表面的方向互相夹持；s2、启动直流电源，将直流电经过振荡器转化为高频交流电，高频交流电经过串联设置的一对铁芯线圈，从而产生交变磁场，但一对铁芯线圈之间始终极性相反，因此可以夹持住母材，一对铁芯线圈两端的极性始终变化，从而带动永磁体往返运动，继而通过永磁体带动撞击帽不断撞击铁芯线圈，由此产生高频振动作用在母材上；s3、母材经过交变磁场作用产生涡流，同时产生高频振动，并作用在母材上，由此在母材之间产生熔核，然后断开直流电源。
14.本发明具有如下优点：本发明通过向铁芯线圈通入高频交流电，在铁芯线圈上产生交变磁场，一方面作用在母材上产生涡流，从而加热母材使其软化，另一方面，铁芯线圈上产生交变磁场转化为高频振动并作用在母材上，由此一方面由于线圈通过电流强度较低，铁芯线圈本身的发热量并不大，提高了电能的利用效率，与电阻焊工艺相比，无需通过水冷为磁极降温，因此相比较电阻焊机，大大简化了整体设备的结构和重量，降低设备造价；此外当焊缝金属在受热软化或融化状态时，振动可以使组织发生变化，就可使得晶粒得以细化，而焊缝晶粒细化必将使材料力学性能得到提高，同时无需在焊点上施加较大的压力，高频振动就可以使得焊接残余应力得到降低或均化，从而保证了焊接质量，解决现有技术中由于在焊点处施加的压力过大导致在焊点上出现飞溅或裂纹的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
16.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
17.图1为本发明提供的一种车身焊接装置的立体图；图2为本发明提供的图1的a-a处的剖视图；
图3为本发明提供的撞击帽的立体图；图4为本发明提供的限位凸起立体图；图5为本发明提供的保护铜板立体图；图6为本发明提供的焊接头的立体图；图7为本发明提供的铁芯线圈的电路连接框图；图中：1弹性筒架；11端盖；12压力弹簧；13筒架管；2电磁振动焊接组件；21焊接头；211滑动槽；212连接件；213中心孔；214限位槽；22铁芯线圈；23撞击帽；231帽体；232导向柱；233复位弹簧；24永磁体；3保护铜板；31铜板体；32防转凸起；33中心螺孔；4限位凸起；5直流电源；6振荡器。
具体实施方式
18.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1-7，本发明实施例一种车身焊接装置，包括固定在焊把上成对设置的弹性筒架1；任意一个弹性筒架1内弹性滑动设置有电磁振动焊接组件2，电磁振动焊接组件2同时释放高频的交变磁场和振动，作用在母材上从而形成熔核，如图2所示。两个对称设置的电磁振动焊接组件2与母材位置互相垂直，以便于高频振动能充分作用在母材上。两个电磁振动焊接组件2上螺接固定有保护铜板3，在具体对车身进行焊接时保护铜板3覆盖在焊点处，同时可以和车身外表面充分贴合，由此避免在车身外表面留下压痕。
20.根据本发明公开的一个具体实施例，电磁振动焊接组件2包括焊接头21、铁芯线圈22、撞击帽23和永磁体24，如图2所示，弹性筒架1内滑动设置有焊接头21，焊接头21内固定插设有电磁线圈22，电磁线圈22通入高频电流，相应可以产生高频的交变电磁场，如图2所示，铁芯线圈22中铁芯的一端与保护铜板3螺接固定，铁芯线圈22中铁芯的另一端与永磁体24磁性连接，由于交变磁场的方向不断变化，因此就可以带动永磁体24反复做往返运动。
21.如上，由于永磁体24镶嵌在撞击帽23的一端，撞击帽23的另一端活动插设在焊接头21内，因此通过永磁体24即可带动撞击帽23反复撞击铁芯线圈22，由此产生高频振动。此外在对称布置的铁芯线圈22之间还会产生高频交变磁场，交变磁场作用在母材上就可以产生涡流，涡流在母材内产生电阻热，由此即可使得母材点焊处受热软化，分子在高频振动的作用下加速扩散，从而将母材牢固焊接在一起。相比较现有技术采用电阻焊的方式，采用本技术方案的设备，可以从从焊接开始就起到细化晶粒的作用，接着在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力。因此，可以说振动焊接从一开始就起到了防止焊接裂纹和减少变形的作用，从而提高了焊接质量。
22.此外在本实施例中产生的交变磁场和高频振动均是通过铁芯线圈22完成的，并且由于通过铁芯线圈22的电流强度较低，铁芯线圈22本身的发热量并不大，与电阻焊工艺相比，无需通过水冷的方式为磁极降温，因此相比较电阻焊机，大大简化了整体设备的结构，并降低设备的重量和造价，有利于设备推广使用。
23.根据本发明公开的一个具体实施例，还包括直流电源5和振荡器6，如图7，直流电源5与振荡器6电连接，直流电通过振荡器6转化为高频交流电，由于振荡器6与成对设置的两个铁芯线圈22上的线圈串联，因此铁芯线圈22之间的磁极会反复转换，但由于两个铁芯线圈22上线圈的绕线方向相同，因此两个铁芯线圈22之间由于磁极不同，所以可以一直磁吸在一起，从而始终夹持在焊点上，以便于向焊点的位置传递高频振动，提高焊接质量。
24.根据本发明公开的一个具体实施例，撞击帽23包括帽体231、导向柱232和复位弹簧233，永磁体24镶嵌在帽体231的一端，如图3，当永磁体24受到交变磁场作用，做往返运动时，可以带动帽体231反复撞击铁芯线圈22，由此使得两个铁芯线圈22同步对母材的两侧撞击产生振动，这种振动是在一定频率范围内的轻微振动，伴随由于交变磁场产生涡流电加热母材的影响，其作用如下：首先，当焊缝金属受热处于熔溶状态时，振动可以使组织发生变化，晶粒得以细化，而焊缝晶粒细化必将使材料力学性能得到提高；其次，在有温度作用下，焊缝处材料屈服极限很低，因此振动很容易使热应力场得到缓解，极易发生热塑性变形，而释放受约束应变，使应力场梯度减少，故使最后的焊接残余应力得到降低或均化；最后，由于振动，在结晶过程中使气泡杂质等容易上浮，氢气易排除，使得焊缝里的熔融材料与母材过渡连接均匀、平缓，从而起到降低应力集中，提高焊接质量的作用。
25.因此，振动焊接可以有效地防止焊接裂纹和变形，提高构件的疲劳寿命，增强机械性能；此外，帽体231的另一端设置有导向柱232，以降低帽体231的磨损程度，导向柱232上套设有复位弹簧233，复位弹簧233与焊接头21相抵，由此使得撞击振动的频率更加稳定。
26.根据本发明公开的一个具体实施例，焊接头21包括滑动槽211、连接件212、中心孔213和限位槽214，如图6所示，铁芯线圈22固定设置在连接件212的中心处，当铁芯线圈22磁力吸附在母材上时，相应的也可以将连接件212连同保护铜板3夹持到焊点上，同时连接件212的中心处设置有中心孔213，中心孔213外侧设置有限位槽214，以防保护铜板3松动或转动。如图4，筒架管13另一端向内设置有限位凸起4，限位凸起4滑动设置在滑动槽211内。由此使得焊接头21可以在筒架管13内伸缩活动。
27.根据本发明公开的一个具体实施例，弹性筒架1包括端盖11、压力弹簧12和筒架管13，筒架管13一端与端盖11螺接固定，端盖11与压力弹簧12的一端相抵，压力弹簧12的另一端与帽体231相抵。如图2所示，由于焊接头21可以在筒架管13内伸缩活动，通过压力弹簧12的弹性支撑作用可以使得焊接头21伸出，因为在对母材焊接时会采用机器人或机械臂自动进行焊接，因此设置压力弹簧12和复位弹簧233可以起到减小冲击载荷的目的，避免在车身上留下印痕。
28.根据本发明公开的一个具体实施例，保护铜板3包括铜板体31、防转凸起32和中心螺孔33，限位槽214与防转凸起32嵌入配合，铜板体31的背侧设置有防转凸起32，防转凸起32的中心处设置有中心螺孔33。在对车身进行焊接时，需要用到不同形状的铜板，以配合车身外观的形状，由此起到保护车身外表面形状，防止车身外表面受热变形的作用。
29.根据本发明公开的一个具体实施例，焊接头21的材质为微晶材料。微晶材料(microcrystalline material)是指通过快速冷凝工艺获得的晶粒尺寸小于5微米的金属和非金属材料，是制备高性能高温结构陶瓷和功能陶瓷的重要原材料，可以有效防止焊接
头受热变形的问题。
30.实施例2本发明公开了一种采用铜板保护的焊接方法，应用如上所述的一种车身焊接装置，包括以下步骤；s1、首先利用焊把带动一对筒架管13以垂直与母材表面的方向互相夹持；s2、启动直流电源5，将直流电经过振荡器6转化为高频交流电，高频交流电经过串联设置的一对铁芯线圈22，从而产生交变磁场，一对铁芯线圈22之间始终极性相反，因此夹持住母材，一对铁芯线圈22两端的极性始终变化，从而带动永磁体24往返运动，继而通过永磁体24带动撞击帽23不断撞击铁芯线圈22，由此产生高频振动作用在母材上；s3、母材经过交变磁场作用产生涡流，同时产生高频振动，并作用在母材上，由此在母材之间产生熔核，然后断开直流电源5。
31.本发明实施例的使用过程如下：本发明公开了一种车身焊接装置和采用铜板保护的焊接方法，其具体使用时，首先利用焊把将一对筒架管13以垂直与母材表面的方向互相对齐，当启动直流电源5后，直流电经过振荡器6会转化为高频交流电，由于一对铁芯线圈22串联且线圈绑定的方向相同，则高频交流电经过铁芯线圈22后，就会产生交变磁场，由于一对铁芯线圈22之间始终极性相反，因此产生吸力可以夹持住母材，而由于单个铁芯线圈22两端的极性始终变化，从而带动永磁体24往返运动，继而通过永磁体24再带动撞击帽23不断撞击铁芯线圈22，由此产生高频振动并作用在母材上；母材经过交变磁场作用产生涡流，同时产生高频振动，在两者共同作用下，会使得母材之间产生熔核，使得母材在原子微观层面接近原子晶格的距离，最后断开直流电源5，等待熔核凝固即可。
32.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。