本发明涉及焊接,尤其是涉及一种铝钢异材质焊接方法、系统、计算机设备及可存储介质。
背景技术:
1、随着环境问题的日益突出,汽车轻量化已成为汽车行业发展的重要趋势。在这一背景下,越来越多的铝合金被用于汽车白车身的制造,以实现汽车的轻量化。因此,铝/钢异种材料的焊接技术显得尤为关键,铝与钢的连接成为近年来的研究热点。然而,由于钢与铝合金在熔点、导热系数和热膨胀系数等方面存在巨大差异,使得钢与铝的焊接工艺极为复杂。此外,铝与钢的冶金相容性较差,铁在铝中的固溶性极低,在铝/钢界面上会形成脆性金属间化合物,这大大增加了铝/钢焊接的难度。
2、电阻点焊作为一种高效、低成本的连接方法,在铝/钢混合结构制造中具有巨大的应用潜力。此外,胶接点焊通过结合胶接和电阻点焊两种连接技术,具有抗电化学腐蚀和大幅提高接头力学性能,但胶层会引起铝/钢界面接触电阻的增加,使得接头产生飞溅等缺陷,同时胶层易残留在铝/钢界面位置,阻碍铝和钢的连接。因此,研究铝/钢异种金属电阻点焊和胶接点焊具有实际应用价值和理论意义。
3、现有技术中为了焊接异种金属材料,常有添加中间层引入新元素的方式进行焊接,然而,如若中间层选择不合理,中间层金属与两侧的异种材料之间可能会发生界面反应,形成新的化合物或相。这些新的化合物或相不可预测。另外添加中间层引入新元素使得工艺更为复杂,成本增加,效率下降。
4、在不添加中间层的情况下,科学家们进行了一系列研究。通过添加金属垫片的方法调整了散热速度,增大了熔核尺寸并获得了连接良好的接头。然而同时引起了脆性金属间化合物厚度增加,另外,垫片的添加不仅复杂了工艺更对焊接精度提高了要求,提高了实际生产难度和成本。
5、基于目前的研究基础可以看出,在不引入其他金属元素的前提下,铝和钢焊接的难点依旧是由于冶金性能不匹配造成金属间化合物的生成,以及由于冶金结合面积降低导致接头性能很差或电极端面尺寸小导致易产生飞溅和焊透现象,进而导致两种材料连接后力学性能受影响。
技术实现思路
1、本发明旨在至少改善现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出了一种铝钢异材质焊接方法、系统、计算机设备及可存储介质。
2、根据本发明第一方面实施例的铝钢异材质焊接方法其中,包括:
3、步骤s100,选取待焊铝板和待焊钢板,分别对表面进行预处理;
4、步骤s200,对待焊铝板和待焊钢板进行搭接并固定;
5、步骤s300,制作铝/钢电阻点焊用电极,共设置两组电极,其中包含至少一组非对称电极;
6、步骤s400,调整包含铝/钢电阻点焊用电极的电阻点焊机器人,使得电阻点焊机器人的焊点位于铝板和钢板交叠中心,采用非对称电极技术进行电阻点焊。
7、根据本发明实施例的铝钢异材质焊接方法,采用非对称电极技术,并控制焊接工艺参数,调控温度分布,调控了铝侧熔核生长向界面横向生长,同时减弱了铝板厚度方向生长,使得铝板未出现焊透,增大了熔核尺寸,均匀化了金属间化合物层。结合工艺参数的控制,设置了最佳焊接参数,使得铝/钢电阻点焊接头强度和塑性均得到了提高。通常来说由于铝板导热性能较好,焊接过程中采用的电极端面尺寸越大,有利于减少热量累积,避免飞溅和焊透现象,但不利于铝侧熔核尺寸的生长,冶金结合面积大大降低,导致接头性能很差。电极端面尺寸越小,越容易产生飞溅和焊透现象。然而本发明采用的非对称电极很好的解决了这一问题,同时搭配特殊的焊接工艺参数,可实现无飞溅、无焊透同时大焊合尺寸的焊接接头,实现异种金属的高质量连接。
8、在第一方面的一种可能的实现方式中,步骤s300中,制作铝/钢电阻点焊用电极,共设置两组电极:传统电极和非对称电极;其中制作非对称电极具体包括在铝侧采用16-16大平面电极,钢侧电极采用16-5球面电极,并安装至电阻点焊机上,16-5电极安装在上电极,16-16安装在下电极 ,铝侧采用大端面电极有利于避免飞溅和焊透的发生,钢侧采用小端面尺寸可通过热量传递实现更大的焊核尺寸,保证焊接质量。
9、在第一方面的一种可能的实现方式中,调整包含铝/钢电阻点焊用电极的电阻点焊机器人,使得电阻点焊机器人的焊点位于铝板和钢板交叠中心,输入符合条件的第一参数集合至电阻点焊机器人,将铝板安装在钢板下面,然后对铝板和钢板进行电阻点焊。
10、在第一方面的一种可能的实现方式中,对表面进行预处理包括确保待焊铝板和待焊钢板各自的待焊区域保持干燥、无金属氧化膜以及油污。
11、在第一方面的一种可能的实现方式中,符合条件的第一参数集合范围具体包括:
12、焊接电流为16-19ka;
13、焊接时间200-600ms;
14、电极压力3-4.5kn;
15、焊后维持200-500ms。
16、在第一方面的一种可能的实现方式中,待焊铝板和待焊钢板各自的待焊区域的搭接量保持在35mm。
17、在第一方面的一种可能的实现方式中,在电阻点焊的过程中开启水冷系统对焊处进行水冷,水冷可避免焊接过程中电极温度过高,保证电极状态和设备状态良好运行,并维持焊接电流的稳定,确保焊接接头的质量。
18、根据本发明第二方面实施例的一种铝钢异材质焊接系统,其中,包括:
19、预处理模块,用于选取待焊铝板和待焊钢板,分别对表面进行预处理;
20、固定模块,用于对待焊铝板和待焊钢板进行搭接并固定;
21、制作处理模块,用于制作铝/钢电阻点焊用电极,共设置两组电极,其中包含至少一组非对称电极;
22、执行模块,用于调整包含铝/钢电阻点焊用电极的电阻点焊机器人,使得电阻点焊机器人的焊点位于铝板和钢板交叠中心,进行电阻点焊。
23、根据本发明第三方面实施例的一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,其中,处理器执行计算机程序时实现上述的铝钢异材质焊接方法。
24、根据本发明第四方面实施例的一种计算机存储介质,其中,计算机存储介质中存储有指令,指令在计算机上执行时,使得计算机执行如上述的铝钢异材质焊接方法。
25、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
1.一种铝钢异材质焊接方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的铝钢异材质焊接方法,其特征在于,所述步骤s300中,制作铝/钢电阻点焊用电极,共设置两组电极:传统电极和非对称电极;其中制作非对称电极具体包括在铝侧采用16-16大平面电极,钢侧电极采用16-5球面电极,并安装至电阻点焊机上,16-5电极安装在上电极,16-16安装在下电极。
3.根据权利要求1所述的铝钢异材质焊接方法,其特征在于,调整包含所述铝/钢电阻点焊用电极的电阻点焊机器人,使得所述电阻点焊机器人的焊点位于铝板和钢板交叠中心,输入符合条件的第一参数集合至电阻点焊机器人,将铝板安装在钢板下面,然后对所述铝板和钢板进行电阻点焊。
4.根据权利要求3所述的铝钢异材质焊接方法,其特征在于,所述对表面进行预处理包括确保待焊铝板和待焊钢板各自的待焊区域保持干燥、无金属氧化膜以及油污。
5.根据权利要求1所述的铝钢异材质焊接方法,其特征在于,所述符合条件的第一参数集合范围具体包括:
6.根据权利要求4所述的铝钢异材质焊接方法,其特征在于,所述待焊铝板和所述待焊钢板各自的待焊区域的搭接量保持在35mm。
7.根据权利要求1所述的铝钢异材质焊接方法,其特征在于,在电阻点焊的过程中开启水冷系统对焊处进行水冷。
8.一种铝钢异材质焊接系统,其特征在于,包括:
9.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的铝钢异材质焊接方法。
10.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质中存储有指令,所述指令在计算机上执行时,使得所述计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的铝钢异材质焊接方法。