一种铝合金平衡片凸焊方法与流程

1.本发明属于焊接技术领域，尤其是涉及一种铝合金平衡片凸焊方法。


背景技术：

2.汽车传动轴总成经动平衡实验后，其不平衡量是在总成轻边上用配重的方法进行修正，使汽车传动轴总成的剩余不平衡量达到产品的允许范围。这种总成的轻边上配重的方法是采用平衡片实现的。普通的钢材传动轴与钢平衡片的连接相对简单，而铝材传动轴与铝材平衡片的焊接难度较大。目前铝合金平衡片与铝制传动轴焊接的方法主要采用手工焊，此方法简单易行，但焊接焊缝表面成形较差，焊接强度低，焊缝一致性较差，容易烧穿轴管，生产效率较低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出一种铝合金平衡片凸焊方法以解决焊接接头结合强度不够，平衡片易脱落的问题。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种铝合金平衡片凸焊方法，包括以下步骤：
6.s1：在铝合金平衡片的凹陷侧设置凸点，凸点采用一体冲压的方式加工成型；
7.s2：对铝合金平衡片、传动轴表面进行化学清洗；
8.s3：将平衡片放在凸焊机的下电极上，凸点朝上设置；
9.s4：将传动轴需要增加配重的位置与铝合金平衡片贴合设置；
10.s5：通过凸焊机对铝合金平衡片、传动轴进行焊接。
11.进一步的，将凸焊机的上电极和下电极的端面设置成与铝合金平衡片、传动轴对应的弧形凹面，将铝合金平衡片放置在下电极的弧形凹面内。
12.进一步的，在下电极的弧形凹面两侧设置有用于对上电极和下电极进行对中调整的凸台。
13.进一步的，凸点数量为一个或多个。
14.进一步的，步骤s1中对铝合金平衡片、传动轴表面进行化学清洗的步骤如下：
15.s11：使用氢氧化钠溶液对铝合金平衡片、传动轴进行碱洗；
16.s12：用水冲洗铝合金平衡片、传动轴后放入硝酸溶液中钝化；
17.s13：用水冲洗铝合金平衡片、传动轴，然后放入硝酸溶液中钝化；
18.s14：用水冲洗铝合金平衡片、传动轴并吹干；
19.s15：用酒精擦拭平衡片和传动轴表面。
20.进一步的，步骤s5中对铝合金平衡片、传动轴进行焊接的步骤如下：
21.s51：控制凸焊机的上电极下压，将铝合金平衡片、传动轴压紧；
22.s52：将上电极与下电极之间通过一个较小的预热电流，对铝合金平衡片、传动轴进行预热，利用小电流产生的热量除去铝合金表面的氧化物和残留油污；
的含义是两个或两个以上。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
43.一种铝合金平衡片凸焊方法，包括以下步骤：
44.s1：在铝合金平衡片的凹陷侧设置凸点；
45.s2：对铝合金平衡片、传动轴7表面进行化学清洗；
46.s3：将平衡片放在凸焊机1的下电极3上，凸点朝上设置；
47.s4：将传动轴7需要增加配重的位置与铝合金平衡片贴合设置；
48.s5：通过凸焊机1对铝合金平衡片、传动轴7进行焊接。
49.进一步的，将凸焊机1的上电极2和下电极3的端面设置成与铝合金平衡片、传动轴7对应的弧形凹面，将铝合金平衡片。
50.如图3、图4所示，在下电极3的弧形凹面两侧设置有用于对上电极2和下电极3进行对中调整的凸台4。
51.如图1、图2所示，凸点数量为一个或多个。
52.步骤s1中对铝合金平衡片、传动轴7表面进行化学清洗的步骤如下：
53.s11：使用氢氧化钠溶液对铝合金平衡片、传动轴7进行碱洗；
54.s12：用水冲洗铝合金平衡片、传动轴7后放入硝酸溶液中钝化；
55.s13：用水冲洗铝合金平衡片、传动轴7，然后放入硝酸溶液中钝化；
56.s14：用水冲洗铝合金平衡片、传动轴7并吹干；
57.s15：用酒精擦拭平衡片和传动轴7表面。
58.进一步的，步骤s5中对铝合金平衡片、传动轴7进行焊接的步骤如下：
59.s51：控制凸焊机1的上电极2下压，将铝合金平衡片、传动轴7压紧；
60.s52：将上电极2与下电极3之间通过一个较小的预热电流，对铝合金平衡片、传动轴7进行预热，利用小电流产生的热量除去铝合金表面的氧化物和残留油污；
61.s53：通过一个较大的焊接电流将平衡片和传动轴7焊在一起；
62.s54：断开电流，对铝合金平衡片、传动轴7冷却。
63.步骤s54中对铝合金平衡片、传动轴7冷却过程中，上电极2与下电极3持续对铝合金平衡片、传动轴7施加压力，减少内部缺陷的产生以及降低残余应力。
64.施加压力的时间为300-500ms。
65.步骤s51中将铝合金平衡片、传动轴7压紧的时间为300-600ms，加压时间为300-500ms,上电极2与下电极3之间的压力为3-6kn。
66.步骤s51中所述预热电流为7-12ka,预热时间70-160ms；所述焊接电流为40-55ka,焊接时间70-150ms。
67.铝合金平衡片凸焊原理图如图1所示，铝合金平衡片凸焊焊接系统包括中频逆变固定式凸焊机1、上电极2、下电极3、铝合金平衡片以及传动轴7，凸焊时，将铝合金平衡片放
在下电极3中，然后将传动轴7放在平衡片与上电极2之间，设定好焊接参数，通电后上电极2下压，将传动轴7与平衡片压紧，焊接电流通过后利用传动轴7与平衡片之间产生的电阻热将平衡片与传动轴7焊接在一起。
68.凸焊中，通电后上电极2下压，极易造成平衡片凸点与传动轴7相接触位置受力不均匀，平衡片容易被压偏，当平衡片边缘与传动轴7接触极易造成分流现象，导致焊点结合强度不够，为了保证凸点与传动轴7压紧时受力均匀，避免分流现象的产生，设计了如图3和图4所示上电极2和下电极3。
69.上电极2平面图如图3所示，上电极2主要起到一个固定传动轴7以及导电的作用，电极材料采用zrcu，需要保证上电极2圆槽的半径r与传动轴7的半径相等，圆槽两侧需要预留3-5mm宽的平台，以便实现上下两电极对中调整，圆槽半径控制在40mm-80mm之间，上电极2的长宽高分别为60mm、40mm和30mm。
70.下电极3平面图如图4所示，平衡片与传动轴7压紧时产生压偏现象主要是由于下电极3不能将平衡片固定住，下电极3需要保证圆槽的半径r与平衡片外径相等,圆槽半径控制在40-80mm之间，圆槽对应的弦长d与平衡片对应的弦长相等，控制在40-60mm。圆槽两侧预留与上电极2相对应的平台，与上电极2不同的是在圆槽两侧预留竖直边，竖直边能够保证把平衡片完全固定在下电极3中，上电极2下压后，平衡片不会出现压偏，竖直边高度h控制在2-3mm。下电极3的长宽高分别为60mm、40mm和31mm。
71.一种铝合金平衡片的凸焊方法具体实施步骤如下：
72.焊前准备，铝合金表面具有一层致密的氧化膜，这层氧化膜对凸点结合强度影响较大，凸焊实验前需对平衡片和传动轴7表面进行化学清洗，以去除表面的氧化膜和油污，具体清洗步骤如下：使用7％的氢氧化钠溶液碱洗5分钟，用水冲洗后在30％的硝酸溶液中钝化3分钟，然后用水冲洗并吹干，最后采用酒精擦拭平衡片和传动轴7表面，去除表面油污，并在24小时内完成平衡片与传动轴7的凸焊实验。
73.平衡片与传动轴7安装，将清洗完的铝合金平衡片放在下电极3上，保证平衡片刚好卡在下电极3中，然后将传动轴7需要增加配重的位置旋转至与平衡片相接触位置，准备进行焊接实验。
74.焊接过程，焊接过程一次性完成，主要包括三个阶段，第一阶段——预压阶段，通电后上电极2下压，在电极压力作用下平衡片与传动轴7被压紧，使平衡片凸点和传动轴7、下电极3与平衡片、上电极2与传动轴7所有接触面达到充分接触，为后续电流通过提供基础。预加压时间为300-600ms，加压时间为300-500ms,电极压力为3-6kn。第二阶段——通电加热阶段，此阶段包括预热和加热两部分，预热是上下电极3压紧之后，先通过一个较小的焊接电流，利用小电流产生的热量除去铝合金表面的氧化物和残留油污，然后通过一个大电流将平衡片和传动轴7焊在一起。焊接电流依次通过上电极2、传动轴7、平衡片、下电极3，平衡片凸点与传动轴7接触处产生的热量最多，凸点与传动轴7接触处材料熔化，形成熔核。预热电流为7-12ka,预热时间70-160ms,焊接电流40-55ka,焊接时间70-150ms。第三阶段——维持阶段，通电结束后熔化后的金属在冷却水及电极、空气散热的条件下开始冷却结晶，内部金属产生收缩，在电极压力的持续作用下减少内部缺陷的产生以及降低残余应力。压力维持时间为300-500ms。焊接完成后上电极2向上移动，取出焊接试件，完成焊接过程。
75.实施案例1：单凸点铝合金平衡片与传动轴7凸焊
76.单凸点铝合金平衡片与传动轴7凸焊原理图如图1、图5所示，将单凸点铝合金平衡片卡在下电极3中，调节预加压时间400-500ms，加压时间400-500ms，电极压力2-3kn,预热电流6-8ka,预热时间70-100ms，焊接电流45-50ka,焊接时间80-130ms,压力维持时间300-500ms，通电后上电极2下压，将平衡片与传动轴7压紧，电流通过焊点处将单凸点铝合金平衡片与传动轴7焊接在一起。经检测焊点处无飞溅等缺陷，焊点结合强度良好，平衡片扭转力矩满足使用要求。
77.实施案例2：双凸点铝合金平衡片与传动轴7凸焊
78.双凸点铝合金平衡片与传动轴7凸焊原理图如图2、图6所示，将双凸点铝合金平衡片卡在下电极3中，调节预加压时间400-500ms，加压时间400-500ms，电极压力3-5kn,预热电流8-10ka,预热时间80-140ms，焊接电流50-55ka,焊接时间90-110ms,压力维持时间300-500ms，通电后上电极2下压，将平衡片与传动轴7压紧，电流通过焊点处将双凸点平衡片6与传动轴7焊接在一起。经检测焊点处无飞溅等缺陷，焊点结合强度良好，平衡片扭转力矩满足使用要求。
79.实施案例3：双凸点铝合金平衡片与传动轴7凸焊焊接电流优化
80.双凸点铝合金平衡片与传动轴7凸焊焊接电流优化原理图如图2、图6所示，将双凸点铝合金平衡片卡在下电极3中，调节预加压时间400-500ms，加压时间400-500ms，电极压力3-5kn,预热电流8-10ka,预热时间80-140ms，焊接电流分别设定为50ka、51ka、52ka、53ka、54ka、55ka,焊接时间90-110ms,压力维持时间300-500ms，通电后上电极2下压，将平衡片与传动轴7压紧，电流通过焊点处将双凸点平衡片6与传动轴7焊接在一起。经检测平衡片对应的扭矩分别为50n.m、65n.m、80n.m、95n.m、86n.m,焊接电流为54ka时，平衡片对应的扭矩最大，平衡片结合最牢靠。
81.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。