[发明专利]提高减振钢板焊接质量的焊接工艺

说明书

本发明公开了一种提高减振钢板焊接质量的焊接工艺，属于焊接工艺技术领域。它包括对减振钢板待焊接部位施加外力，逐渐加压至压力为F，保持在压力F一段时间后继续在外力作用下采用小电流对待焊接部位预热使中间阻尼层的树脂融化并流向待焊接部位周边区域，再增大电流进行常规焊接；待焊接完成后，撤除外力；其中，减振钢板的中间阻尼层中添有导电粒子。本发明设计的焊接工艺通过降低钢板上焊接区域的电阻，再按照常规低碳钢板电阻焊标准推荐的焊接电流和时长进行焊接，将电流主体导入到电极所对应的钢板区域，防止较大电流从电极周围的导电粒子处通过，进而降低树脂膨胀爆裂形成孔洞的概率。

技术领域

本发明涉及一种钢板的焊接，属于焊接工艺技术领域，具体地涉及一种提高减振钢板焊接质量的焊接工艺。

背景技术

层压减振钢板是由两层钢板包夹一层有机聚合物构成的三明治金属板材，是钢材生产商开发的一种既满足一定强度要求，又具备声阻尼特性的轻量化材料。作为结构材料，它目前在汽车和航天领域得到愈发重要和广泛的应用，帮助解决产品减重和降噪的痛点。

在汽车领域，层压减振钢板主要应用于车身结构和发动机油底壳结构。车身和油底壳的生产涉及大量电阻焊，最初减振钢板因中间有机聚合物阻尼层的电绝缘性，其可焊性很差，为实现焊接，需先去除焊接处的有机聚合物，使焊接电流构成回路，但需要依赖辅助回路，焊接设备和程序比较复杂。

后来原材料商通过在阻尼层中添加导电粒子，如镍、铜、铝或不锈钢颗粒等来解决导电问题，使减振钢板能像普通低碳钢板一样直接进行电阻焊，但是并非意味着减振钢板的电阻焊工艺与传统板材焊接完全一样。目前焊接领域有关减振钢板并没有公开的公认成熟电阻焊工艺。涉及减振钢板电阻点焊的产品，其生产商一般都是直接套用传统点焊方法。供应商们对减振钢板产品的焊接缺陷缺少认识，对焊接质量缺乏控制和评价能力。

本领域技术人员研究了材料商推荐的焊接工艺下出现的减振钢板，结果发现减振钢板的缺陷率高达70％～80％，进一步地探究其内部结构，如说明书附图的图1所示，减振钢板3的上下部为普通钢板1，中间包含阻尼层 6，阻尼层6中填充导电粒子2，进一步发现减振钢板3的内部熔核7周围出现较多孔洞，非贯穿性孔洞4及贯穿性孔洞5，同时研究发现该孔洞形成机理与普通钢板电阻焊接缩孔完全不同，其可能是由阻尼层6中的导电粒子2在钢板上飞溅引起的。进一步的结合图2可知，在电极加压，焊接电流接通之前，减振钢板内纵向电阻分布如上图所示，电极下方因为压力的挤压，使得局部接触电阻很低。而减振钢板是通过中间的导电粒子导电，由于粒子大小的一致性的问题，总会在电极周围存在较大粒子形成局部电阻低区，所以呈现图中所示的焊前电阻Ri分布。焊接电流接通之后，局部电阻低地会导致电流的聚集，然后导致阻尼层熔化局部电阻进一步降低，从而使得电流集聚更加明显，呈现图中的电流I分布。电流集聚导致热量集聚增加，电极下方的板材在这股热量下熔化，因为电极压力的存在未出现飞溅，最终形成焊核。而电极周围局部热量骤增，熔化树脂，进一步熔化板材，最终熔融钢板飞溅形成孔洞。

该孔洞出现在内部，除了会影响焊接结构强度，且一般焊接试验时还难以发现。车身部件对结构强度有较高要求，这种焊接质量会带来潜在风险。贯穿性孔洞还会导致密封失效。如油底壳的放油螺座采用电阻焊连接到减振钢板，贯穿性孔洞会导致漏油，直接限制了减振钢板的应用。因此需要提供一种焊接工艺能够弥补普通钢板电阻焊接工艺的技术缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高减振钢板焊接质量的焊接工艺。该工艺通过增大电极下方电阻和周边电阻洼地的电阻差异，以削弱电极周围区域集聚电流的效果。具体的通过降低钢板上焊接区域的电阻，再按照常规低碳钢板电阻焊标准推荐的焊接电流和时长进行焊接，将电流主体导入到电极所对应的钢板区域，防止较大电流从电极周围的导电粒子处通过，进而降低树脂膨胀爆裂形成孔洞的概率。