一种多能场辅助电磁脉冲平板焊接方法

本发明属于电磁脉冲焊接领域，具体为利用超声波振动以及加热的方式来联合辅助电磁脉冲焊接。

背景技术：

1、电磁脉冲焊技术是利用线圈产生强磁场同时靠近线圈一侧的工件生成感应电流，从而使工件与线圈产生相互作用的电磁力，让工件与另一待焊工件高速撞击使两工件焊成一体。与传统焊接技术相比，电磁脉冲焊接过程时间短、作用力大，会产生较高的冲击速度，而较高的冲击速度将会产生射流，进而可以去除待焊金属表面的氧化层，从而得到质量较好的焊缝。且电磁脉冲焊接过程中被焊金属通常不熔化，减少甚至抑制了金属间化合物的生成，更好地保证了焊接接头的质量，同时焊接过程没有辐射、烟尘和废气等污染，绿色环保。而与机械连接相比，电磁脉冲焊接更加牢固、稳定和可靠，并且气密性好。由于上述优点电磁脉冲焊接技术已被广泛应用于轨道交通、能源化工、汽车船舶、航空航天和电子元件等领域的异种金属连接，尤其适用于物理性能相差较大的异种材料连接。

2、超声振动可以在材料中以连续弹塑性波的形式有效传输能量使材料软化，有效降低材料变形过程中的流动应力，提高材料的流动性，促进原子的扩散，并已广泛的运用在塑性加工及焊接领域。

3、提前对板料进行高频快速加热，可以有效减小板料的流动阻力，并且在飞板撞击过程中，有利于去除板料表面的氧化皮，板料接触后能提高原子的扩散能力，形成可靠的连接。

4、在专利“一种超声波与电磁脉冲复合焊接装置及复合焊接方法”，彭和等提出了利用超声波振动进行辅助加工，然后对板料进行电磁脉冲焊接方法和装置。但该专利中，超声波振动仅仅作用于焊接区，且该专利中焊接前需要先切断超声波电源停止振动，超声波振动的辅助效应不能有效在电磁脉冲焊接过程中形成射流后新鲜金属接触后促进原子的扩散。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提出一种多能场辅助电磁脉冲平板焊接技术的方法，超声波振动直接作用于加热并达到预设温度的板料，加热装置固定板采用聚氨酯发泡材料进行隔热，优异的隔热性能使得加热装置加热只作用在靶板上，同时在焊接过程中超声波辅助振动持续到焊接结束，利用振动使界面材料产生更大变形，扩散更充分，进而形成牢固焊接，改善焊接质量。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种多能场辅助电磁脉冲平板焊接技术的方法，包括如下步骤：

4、步骤1：设定电磁脉冲的电参数、加热系统的加热温度、振动系统的振幅和频率；

5、步骤2：将板料放置于固定板内，使用固定板进行定位和紧固；

6、步骤3：启动加热装置对靶板进行预热；

7、步骤4：启动超声波振动装置对靶板施加超声波振动并持续到焊接过程结束；

8、步骤5：启动放电装置通过电磁线圈对飞板施加向下的电磁力，飞板高速撞击靶板完成板料的焊接。

9、优选的，在所述步骤1中，所述的参数应根据待焊接板料的材质、厚度、大小来确定。

10、优选的，在所述步骤2中，所述板料包括飞板和靶板，靶板应置于飞板之上。

11、优选的，所述步骤3应发生在步骤4之前，且加热到指定温度后保持到整个焊接过程完成，使板料的预热作用得到更有效的发挥。

12、优选的，所述步骤的温度控制系统主要包括温度执行器和温度反馈部件(温度传感器、温度控制器、pid控制电路)。所述温度执行器仅与板料接触且做好隔热，对板料预热到指定温度。

13、优选地，所述步骤中的加热装置以及电磁线圈应做好绝缘，避免焊接过程中电磁线圈对加热装置的干扰。

14、优选的，所述步骤4应发生在步骤5之前，且持续到整个焊接过程完成，使板料超声波振动的辅助作用得到更有效的发挥。

15、优选的，所述步骤的超声振动系统主要包括驱动电源和超声振动部件(换能器、变幅杆、传递杆)。所述超声波振动传递杆与板料接触，传递超声波振动。

16、优选的，所述步骤中的超声振动装置以及电磁线圈应做好绝缘，避免焊接过程中电磁线圈对超声振动装置的干扰。

17、优选的，所述步骤5中的电磁线圈作用范围应包含板料整个待焊接区域。

18、优选的，所述步骤的方法适用于如铝、铜等运用广泛且导电性优良的材料，尤其适用于物理性能相差较大的异种材料连接。

19、本发明具有如下有益效果：

20、1、焊接过程中，对板料预热加热，可以有效减小板料的流动阻力，并且在飞板撞击过程中，更容易产生射流，原子扩散更加充分，形成的界面强度更高。

21、2、焊接过程中，超声振动可以使射流更容易，更彻底清除表面杂质；使界面材料产生更大变形，扩散更充分，进而形成更牢固焊接。

22、3、超声振动直接作用于板料且能够持续到整个焊接过程结束，使飞板与靶板碰撞时材料扩散更充分，形成更高的连接强度。

23、4、焊接时产生的温升较低，适用于物理性能相差较大的异种材料连接。

24、5、预热、超声振动能够降低工件成形所需能量，降低焊接过程种对于线圈强度以及放电系统的要求。

技术特征：

1.一种多能场辅助电磁脉冲平板焊接技术，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述，在步骤2中，所述的板料放置顺序为飞板(4-2)置于靶板(4-3)之下，且两块料板和皆用固定板(2)来完成定位和紧固，加热装置部件(8)与加热装置固定板(3)用固定板(2)来完成定位和紧固。

3.根据权利要求1所述，步骤3应发生在步骤4之前，且持续到整个焊接过程完成，使板料上温度场保持在设定的温度，使温度场的辅助作用得到更有效的发挥。

4.根据权利要求1所述，步骤4应发生在步骤5之前，且持续到整个焊接过程完成，使板料超声波振动的辅助作用得到更有效的发挥。

5.根据权利要求1所述，超声振动装置、加热装置以及电磁线圈应做好绝缘，避免焊接过程中电磁线圈对超声振动装置和加热装置的干扰。

6.根据权利要求1所述，步骤6中的电磁线圈(集磁器)作用范围应包含板料整个待焊接区域，保证焊接的实施。

7.根据权利要求1所述，该方法适用于如铝、铜等运用广泛且导电性优良的材料，尤其适用于物理性能相差较大的异种材料连接或者薄板材料的连接，如铝钢，铝钛的连接。

技术总结
本发明公开了一种多能场辅助电磁脉冲焊接技术。首先设定三个系统的参数；然后将板料放置于固定板上进行定位和紧固；接着启动加热系统对板料进行预热，达到预定温度后，超声波振动装置对靶板施加超声波振动；最后启动放电装置通过线圈对飞板施加向上的电磁力，飞板高速撞击靶板完成板料的焊接。本发明采用将超声振动、板料加热与电磁脉冲焊接结合，重点在于电磁脉冲焊接过程中超声振动和温度场直接作用于板料且超声振动和温度场达到预定温度一直持续到焊接结束，利用温度场和超声振动改善材料的焊接性能，使界面材料产生更大变形，扩散更充分，进而形成牢固焊接。另外，在本发明中，还主要列举了两种温度场超声振动联合辅助电磁脉冲焊接的方式。

技术研发人员：李奋强,徐鑫,舒家炜,丁杰浩
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19