[发明专利]一种基于同侧电极的异种材料连接装置

说明书

一种基于同侧电极的异种材料连接装置，属于异种材料连接技术领域。包括压头、电源、辅助电极、工作电极、导电体和连接件等；辅助电极和工作电极通过导电体与电源相连，辅助电极与工作电极位于下层试样的同侧，连接件位于上层试样与压头之间；连接件的熔点T₈高于上层试样熔点T₆，即T₈>T₆；焊点接头强度满足F₈₇>F₆₇；在工作电极与压头间施加压力N；电源输出刺穿电流I₁，钢质连接件刺穿试后部分挤出的上层试样进入钢质连接件的凹槽中；电源通过工作电极与辅助电极之间的回路输出焊接电流I₂，实现焊接并形成焊核。优点在于，有效实现异种材料的电阻点焊连接,操作简单、成本低廉。

技术领域

本发明属于异种材料连接技术领域，特别涉及一种基于同侧电极的异种材料连接装置。适用于连接传统焊接方式不易焊接的异种金属，接头具有较高的强度，且可有效避免缩孔和缩松缺陷。

背景技术

电阻点焊是一种重要的材料连接方法，在汽车等行业被广泛应用。其焊接过程是在压力作用下实现，焊接时必须依靠外力使得被焊工件紧密接触，焊接电流通过工件释放电阻热实现焊接。

传统电阻点焊通常采用将上层试样和下层试样置于电阻点焊设备的上电极和下电极之间，其中上电极与下电极分别通过导电体与电源相连。通过在上电极和下电极之间施加压力，将上层试样和下层试样夹紧，再通过电源输出电流，电流经过上电极、上层试样、下层试样、下电极。根据焦耳定律，在上层试样和下层试样之间产生热量，最终形成焊核，使得上层试样和下层试样之间形成冶金结合，达到连接的目的。

上述方法被广泛的应用于同种材料，尤其是钢铁材料的连接中。近年来，随着轻量化材料的应用，异种材料的连接需求日益增加，传统的电阻点焊方法不能适应异种材料连接的需求。主要原因是：不同材料之间物理和化学特性差异很大，并且在不同材料之间易发生化学反应生成脆性相，造成连接强度不足。比如，在钢和铝的电阻点焊中，就遇到了很大问题，主要表现在：钢与铝合金之间的固溶度较低、物理性能差异较大。钢的熔点比铝合金的熔点高，在焊接过程中，当铝合金完全熔化为液态时，钢仍处于固态。铝合金和钢在点焊时会在连接界面处生成脆硬的金属间化合物，直接影响接头的使用性能,；铝合金凝固过程中易产生缩孔和缩松缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于同侧电极的异种材料连接装置，解决了传统装置在物理及化学性能差异大的材料间焊接强度低，难以实现有效连接的问题。

一种基于同侧电极的异种材料连接装置，包括压头1、电源2、辅助电极3、工作电极4、导电体5、上层试样6、下层试样7和连接件8。辅助电极3和工作电极4通过导电体5与电源2相连接，辅助电极3与下层试样7相接触，下层试样7位于工作电极4与压头1之间，上层试样6位于下层试样7与压头1之间，连接件8位于上层试样6与压头1之间；

辅助电极3与工作电极4位于下层试样7的同侧；

上层试样6、下层试样7及连接件8均为导电材料；

连接件8由轴端和凸台端构成；轴端为有尖端或锥状，与上层试样6相接触；凸台端与轴端接触的部位有向内凹陷的凹槽。

连接件8的熔点T₈高于的上层试样6的熔点T₆，即T₈>T₆。

下层试样7的熔点T₇高于上层试样6的熔点T₆，即T₇>T₆。