[发明专利]一种用于抑制铝合金电阻点焊裂纹产生的电极

说明书

技术领域

本发明属于点焊技术领域，尤其是涉及一种用于抑制铝合金电阻点焊裂纹产生的电极。

背景技术

铝合金电阻点焊是汽车车身自动化生产中最重要的焊接工艺方法，但是铝合金电阻点焊中存在一个主要问题：由于铝合金的热膨胀系数较大，点焊后板件翘离较为严重、变形较大，热影响区易产生接头裂纹，且压痕过深。本发明所说的裂纹是指分布在接头热影响区的裂纹，此处判断是一种液化裂纹，起始于熔合线附近的热影响区，并朝着母材扩展。该裂纹的形成过程是一个冶金、热、力因素交互的结果。拉应力和组织缺陷的同时存在是产生裂纹的必要条件：在初始相的固相线温度以下时，晶间的第二相或低熔点夹杂物的液化，加之脆性温度区间下材料的高温强度较低，塑性也非常差，在拉应力的作用下发生沿晶断裂并产生裂纹。这是因为采用通常用于焊接钢板的平直端面电极焊接铝合金，容易使表面产生较大的变形，以至于产生较多较为规律的热影响区液化裂纹，且板材变形较大，压痕深度较深，焊接质量不稳定。国外学者也尝试通过外置添加的夹具进行相应区域的约束作用来抑制铝合金点焊接头热影响区产生的裂纹，但是此种方法较为复杂，并不适合大批量生产。同时通过调整工艺如通过使用平直端面电极多脉冲工艺电阻点焊铝合金板件发现：焊后板件翘离变形减弱、裂纹数量减少，但是裂纹仍然不能完全消除。

申请号为201210405715.6的中国专利公开了一种消除点焊接头再热裂纹的方法，厚度为0.5～3mm板材点焊接头在热处理前进行球面加压消除残余应力；对焊点及周围区域进行施压所采用的模具，其与点焊接头接触的表面是球面或近似球面的曲面，曲率半径大于等于点焊时所用球面电极的半径，加压区域面积大于焊点面积且完全覆盖焊点；对焊点及周围区域所施加的应力超过熔核和母材的屈服强度，使其发生塑性变形；对点焊接头进行球面加压时，焊点中心与模具中心同轴，但是该专利所讲的再热裂纹为熔核内部裂纹，且利用此专利进行铝合金点焊时熔合线外部热影响区也会出现液化裂纹，由于铝合金的热膨胀系数较大，热影响区冷却过程中收到的热应力较大，因而仍然会产生相应的裂纹，基于上述裂纹产生的理论分析，结合实验验证发现铝合金点焊接头热影响区液化裂纹确实未能消除。

发明内容

针对现有技术中通常用于铝合金点焊的带有球形端面的电极与通常用于钢板点焊的平直端面电极焊接铝合金时都有存在热影响区液化裂纹的现象，其缘由是点焊过程中热影响区冷却过程中所受到的拉应力较大，加上材料自身较低的高温强度、高温塑性、金属夹杂等材料因素这两方面的因素导致了热影响区裂纹的产生，因而本发明提出一种能有效抑制铝合金点焊裂纹产生的点焊电极。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于抑制铝合金电阻点焊裂纹产生的电极，为上下对称结构，电极与待加工的铝合金板件表面接触的端面为平直端面，在该平直端面上开设一圆环凹槽，该圆环凹槽的中心开设有圆形凹槽。

所述的电极远离待加工的铝合金板件的一端为圆柱状结构，所述的平直端面经过渡圆弧与其连接，平直端面的直径与电极直径的比例为0.3-0.4∶1。

所述的圆环凹槽的半径与平直端面半径的比例为2-2.5∶3。

所述的圆环凹槽的宽度与圆环凹槽的半径的比例为0.2-0.5∶2-2.5，圆环凹槽的深度与宽度的比例为0.1-0.2∶0.2-0.5，圆环凹槽的内侧带有30°-60°的倒角。

作为优选的实施方式，圆环凹槽的宽度与圆环凹槽的半径的比例为0.5∶2.2，圆环凹槽的深度与宽度的比例为0.15∶0.5，圆环凹槽的内侧带有30°-45°的倒角。

所述的圆形凹槽的半径与平直端面的半径的比例为0.7-0.9∶3。

所述的圆形凹槽的深度与半径的比例为0.1-0.2∶0.7-0.9。

作为优选的实施方式，所述的圆形凹槽的深度与半径的比例为0.15∶0.75。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：