[发明专利]薄膜绝缘芯部不导电电极帽及环状熔核电阻点焊方法

说明书

本发明涉及一种薄膜绝缘芯部不导电电极帽及环状熔核电阻点焊方法，属于电阻点焊技术领域。包括电极帽芯部和电极帽外围部分，两部分都是导热性良好的同质材料。电极帽芯部外侧表面喷涂一层薄膜绝缘材料。带有薄膜绝缘层的电极帽芯部与电极帽外围部分过盈配合。电极帽芯部与电极帽外围部分具有相同的球面半径，两部分在端面交界处呈圆滑过渡。在焊接通电过程中，由于绝缘层的存在，电流将会在电极帽与工件接触面的外围区域流通，形成环状电流分布。在环状热分布的作用下，工件之间形成环状熔核，实现了在相同的连接面积情况下熔透率的降低，因此可以在减小焊接热输入的条件下保证接头强度，从而减小压痕和变形，进一步提高电阻点焊的接头性能。

技术领域

本发明涉及电阻点焊技术领域，特别涉及点焊工艺技术领域的薄膜绝缘芯部不导电电极帽及环状熔核电阻点焊方法。

背景技术

电阻点焊工艺具有成本低，生产效率高，易于实现机械化、自动化等特点，被广泛应用于汽车、轨道客车、航空航天等机械制造业。据统计，目前电阻点焊方法已占整个焊接工作量的四分之一左右，并有继续增加的趋势。大量的结构连接采用了电阻点焊方法。例如在不锈钢轨道客车的制造过程中，车体结构连接广泛采用电阻点焊工艺，约占整个焊接结构的70%，大约有5万个点焊接头。因此，确保电阻点焊接头的质量具有相当重要的意义。

传统的电阻点焊工艺在焊接完成后，工件的表面会产生较深的压痕，板材会发生翘曲变形，尤其是在焊接较大的薄壁结构时。压痕过深，变形过大不仅影响产品的表面质量，还会使接头的有效连接面积减小，产生应力集中，降低接头的抗剪切强度和抗腐蚀能力。

因此，如何在保证点焊接头力学性能的前提下，减小电阻点焊的压痕和变形，是进一步提高电阻点焊接头性能的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜绝缘芯部不导电电极帽及环状熔核电阻点焊方法，解决了传统电阻点焊工艺压痕深，变形大，易降低接头的抗剪切强度和抗腐蚀能力等问题。本发明将传统电极帽的中心部分通过薄膜绝缘层与电极帽外围部分绝缘，使电流的流通路径改为电极帽与板材接触面的外围区域，形成了环状的电流分布，从而在两板之间形成连接强度更高的环状熔核，同时降低了板材的熔透率。因此可以实现在减小热输入的条件下保证接头的强度。从而减小了点焊压痕和变形，还有利于解决接头过热、烧穿等问题，进一步提高了电阻点焊接头性能。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

薄膜绝缘芯部不导电电极帽，包括电极帽芯部1和电极帽外围部分3，所述电极帽芯部1的外侧面设有薄膜绝缘层2，电极帽芯部1通过圆锥过盈配合的方式与电极帽外围部分3组合成完整电极帽；电极帽芯部1、电极帽外围部分3在电极帽端面具有相同的球面半径，在交界面处呈圆滑过渡。

所述薄膜绝缘层2为耐高温绝缘材料，如氧化锆，氧化铝，氮化硅等，绝缘层厚度根据绝缘材料进行选择，其厚度范围在2微米到80微米之间，绝缘材料喷涂到电极帽芯部1的外侧面上，形成绝缘层，从而使电极帽芯部1与电极帽外围部分3绝缘。

所述的电极帽外围部分3的端面为环形且为球面，内表面为圆锥配合面。

所述的电极帽芯部1的端面为球面，且与电极帽外围部分3具有相同球面半径；电极帽芯部1的侧面为圆锥配合面，且与电极帽外围部分3的内表面具有相同的圆锥度。

所述的电极帽芯部1端面尺寸设置方法如下：首先确定相同球面半径的传统电极帽在焊接过程中与工件的接触面半径范围，然后根据工件的材料、板厚、接头强度要求等确定小于此接触面半径范围的电极帽芯部1的端面尺寸。

所述的电极帽外围部分3的外径大于相同球面半径的传统电极帽在焊接过程中与工件的接触面半径。

本发明的另一目的在于提供一种环状熔核电阻点焊方法，包括以下焊接步骤：