一種基于CMT的鋁合金電弧點焊方法及焊接系統，該方法包括：在上層鋁合金板上打出工藝孔并將之疊放于下層不帶孔鋁合金板之上；將墊塊放置于下層鋁合金板之下，通過夾緊裝置將待焊工件與墊塊夾緊；將裝有焊絲的焊槍與待焊工件的板面垂直設置且焊絲對準工藝孔的中心；向待焊接部位預先通入保護氣體，以CMT模式引燃電弧，焊絲燃燒并填充工藝孔，同時熔化下層鋁合金板與上層鋁合金板工藝孔的邊緣，形成熔焊接頭；該焊接系統包括：焊絲、氣瓶、CMT電弧焊系統、機器人控制柜、機器人和夾緊裝置。本發明專利技術用CMT工藝實現鋁合金板之間的點焊連接，提升了焊接工藝窗口，提高了焊接質量及其穩定性，具有變形小、成本低、簡單易行和易于推廣的優點，適用于鋁合金材料之間的焊接。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種金屬焊接的方法，具體涉及一種基于CMT的鋁合金與鋁合金的電弧點焊方法及焊接系統，屬于焊接
技術介紹
鋁合金密度小、比強度高、成形性好，已成為汽車輕量化趨勢中替代傳統鋼材應用最廣泛的輕金屬材料，這就涉及到鋁合金與鋁合金連接的問題。鋁合金連接技術主要包括電阻點焊、攪拌摩擦點焊、半空心鉚釘自沖鉚接等。電阻點焊技術普遍應用于汽車的鋼板車身的連接，而鋁合金具有熱導率大、電阻率較低、線膨脹系數大等特點，因而導致電阻點焊時能耗變高，電極表面損耗較快，焊核夾雜氣孔嚴重，焊接過程產生飛濺，接頭質量不穩定等問題。攪拌摩擦點焊屬于固相連接技術，具有能量輸入·較低、變形較小等優點，雖一定程度上避免了上述問題，但焊接結束后會留下工藝孔匙，從而容易產生應力集中，并使接頭強度降低；由德國專利技術的回填式攪拌摩擦點焊技術雖然焊后不會留下工藝孔匙，但其裝備結構復雜，成本及控制精度要求較高，且焊接速度慢。半空心鉚釘自沖鉚接是應用較為廣泛的鋁合金連接技術，其為機械冷成形工藝，該工藝使鉚釘與板料之間形成牢固互鎖的結構，能夠有效避免鋁合金熔化焊過程存在的問題，其連接具有較高強度，然而當鉚接低延展率的鋁合金時，接頭容易產生裂紋甚至脆裂，而且鉚接薄板時對鉚釘模具組合設計要求高，此外鉚釘會使焊接成本上升，同時會無形中增加車身質量。經過對現有技術的檢索發現，Fronius基于熔化極惰性氣體保護焊(MIG)專利技術了一種稱作冷金屬過渡(Cold Metal Transfer，簡稱CMT)的電弧焊工藝。由于CMT方法通過數字化控制使焊絲回抽實現金屬熔滴的過渡，與常規的電弧焊工藝相比熱輸入大大降低，成為一種極具應用前景的鋁合金連接方法。目前該方法通常用于縫焊，由于鋁合金線膨脹系數大，所以當用于鋁合金焊接時，尤其在焊接薄板時接頭會產生很大的焊接變形，難以很好地完成鋁合金的連接。
技術實現思路
本專利技術針對上述現有技術存在的不足，提供一種基于CMT的鋁合金電弧點焊方法，對上層鋁合金板點焊位置進行打孔預處理，同時下層鋁合金板放置墊塊，采用CMT電弧焊技術施焊填充工藝孔從而形成焊點，以達到減小焊接變形、增加點焊工藝窗口、提聞點焊接頭質量及其穩定性的目的。本專利技術還提供一種用以實現上述基于CMT的鋁合金電弧點焊方法的焊接系統。本專利技術是通過以下技術方案實現的一種基于CMT的鋁合金電弧點焊方法，其包括以下步驟第一步，在待焊的一鋁合金板上打出工藝孔，所述的工藝孔為圓柱形或圓臺形；第二步，將帶孔鋁合金板重疊放置于另一待焊的不帶孔鋁合金板之上，同時將一墊塊放置于該不帶孔鋁合金板之下，通過一夾緊裝置將待焊的鋁合金板與該墊塊夾緊，所述的墊塊的材料為高熔點金屬；第三步，將裝有焊絲的CMT電弧焊系統的焊槍與待焊鋁合金板的板面垂直設置且該焊絲對準所述工藝孔的中心；第四步，向焊接部位預先通入保護氣體，然后采用預定的焊接參數，以CMT模式引燃電弧，焊絲燃燒并填充所述工藝孔，同時熔化所述工藝孔的邊緣與不帶孔鋁合金板形成熔焊接頭，最后熄滅電弧并繼續通入保護氣體防止熔焊接頭氧化；所述的預定的焊接參數為焊接電流85A 158A、焊接電壓12. 6V 16. 8V、送絲速度5. Om/min 7. Om/min以及焊接時間O. 3s I. 9s，所述的CMT模式是指，奧地利Fronius公司提出的CMT方法，該CMT方法通過數字化控制使焊絲回抽實現金屬熔滴的過渡。本專利技術的又一技術方案是一種實施所述基于CMT的鋁合金電弧點焊方法的電弧焊接系統，其包括焊絲、氣 瓶、CMT電弧焊系統、機器人控制柜、機器人和夾緊裝置，其中，焊絲裝于CMT電弧焊系統中，充有氬氣的氣瓶與CMT電弧焊系統連通，CMT電弧焊系統與機器人控制柜相連并傳輸焊接控制信號，機器人控制柜與機器人相連并傳輸機器人運動控制信號，夾緊裝置在焊接過程中夾緊所述帶孔鋁合金板、不帶孔鋁合金板以及墊塊。所述的CMT電弧焊系統包括焊槍、送絲機、主機電源和冷卻液箱，其中，焊槍與送絲機、主機電源以及冷卻液箱相連，并且裝在機器人的端部，主機電源連接并控制送絲機，主機電源連接冷卻液箱并向之提供電源和控制信號，主機電源與所述機器人控制柜相連，所述焊絲設置于送絲機中且安裝在焊槍上。所述的機器人為工業機械臂，其擁有六個旋轉運動軸，所述焊槍安裝在該工業機械臂的第六軸上。本專利技術與現有技術相比具有以下優點本專利技術將點焊代替連續縫焊，能夠大大降低焊接熱輸入，從而減小了由于鋁合金線膨脹系數大導致的接頭嚴重變形；上層鋁合金板進行打孔預處理提高了點焊工藝窗口，解決了鋁合金CMT直接點焊過程中，小焊接參數使下層鋁合金板熱輸入不足，而導致無法與上層鋁合金板熔合以及焊接質量不穩定等問題；下層鋁合金板放置墊塊解決了鋁合金CMT點焊過程中，大焊接參數使焊點塌陷甚至產生裂縫以及焊接質量不穩定等問題；同時，打工藝孔和放置墊塊的工藝措施簡單易行，相比自沖鉚接工藝成本低，而且對長期以來基于電阻點焊工藝的車身零部件制造沒有影響，易于推廣應用。附圖說明圖I為本專利技術的示意圖。圖2為本專利技術所述電弧焊接系統的示意圖。圖3為本專利技術焊接過程的工作原理圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的實施例作詳細說明，該實施例以本專利技術技術方案為前提給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。請結合參閱圖I和圖2本專利技術的示意圖，圖示的基于CMT的鋁合金電弧點焊方法的電弧焊接系統包括焊絲4、氣瓶6、CMT電弧焊系統5、機器人控制柜7、機器人8和夾緊裝置9。其中，焊絲4裝于CMT電弧焊系統5中，充有氬氣的氣瓶6與CMT電弧焊系統5連通，CMT電弧焊系統5與機器人控制柜7相連并傳輸焊接控制信號，機器人控制柜7與機器人8相連并傳輸機器人8運動控制信號，夾緊裝置9在焊接過程中夾緊上層的帶孔鋁合金板I和下層的不帶孔鋁合金板2以及墊塊3。所述的CMT電弧焊系統5包括焊槍10、送絲機11、主機電源12和冷卻液箱13。其中，所述焊槍10與送絲機11、主機電源12以及冷卻液箱13相連，并且裝在機器人8的端部；所述主機電源12同時連接送絲機11、冷卻液箱13和機器人控制柜7，主機電源12控制送絲機11的運行，同時向冷卻液箱13提供電源和控制信號，在焊接過程中冷卻CMT電弧焊系統5，該主機電源12還向機器人控制柜7傳輸焊接過程中的輸入、輸出信號；所述焊絲4設置于送絲機11中，并且安裝在焊槍10上，其通過焊槍10作為填充金屬熔化滴入上層帶孔鋁合金板I的工藝孔中，與下層不帶孔鋁合金板2熔合形成熔焊接頭。 所述的機器人8為工業機械臂，承重能力為5kg，工作半徑為1444mm，其擁有六個旋轉運動軸，所述焊槍10安裝在該工業機械臂8的第六軸上，在焊接過程中機器人8帶動焊槍10，使之精確定位于帶孔鋁合金板I上工藝孔的中心位置。請結合參閱圖I和圖3，本專利技術所述基于CMT的鋁合金電弧點焊方法通過上述電弧焊接系統實現，其包括以下步驟第一步，焊接工件預處理，在待焊的一鋁合金板I上打出工藝孔，所述的工藝孔為圓柱形或圓臺形。第二步，將帶孔鋁合金板I重疊放置于另一待焊的不帶孔鋁合金板2之上，同時將一墊塊3放置于該不帶孔鋁合金板2之下，通過所述夾緊裝置9將待焊的鋁合金板I和2與該墊塊3夾緊，保證墊塊3與下層不帶孔鋁合金板2緊緊本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于CMT的鋁合金電弧點焊方法，其特征是，包括以下步驟：第一步，在待焊的一鋁合金板上打出工藝孔；第二步，將帶孔鋁合金板重疊放置于另一待焊的不帶孔鋁合金板之上，同時將一墊塊放置于該不帶孔鋁合金板之下，通過一夾緊裝置將待焊的鋁合金板與該墊塊夾緊；第三步，將裝有焊絲的CMT電弧焊系統的焊槍與待焊鋁合金板的板面垂直設置且該焊絲對準所述工藝孔的中心；第四步，向焊接部位預先通入保護氣體，然后采用預定的焊接參數，以CMT模式引燃電弧，焊絲燃燒并填充所述工藝孔，同時熔化所述工藝孔的邊緣與不帶孔鋁合金板形成熔焊接頭，最后熄滅電弧并繼續通入保護氣體防止熔焊接頭氧化。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李永兵，魏澤宇，雷海洋，林忠欽，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：
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