一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法

1.本发明涉及金属固相焊接技术领域，具体是涉及一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法。

背景技术：

2.等离子旋转电极雾化制粉(plasma rotating electrode process，prep)设备是金属粉末的一种重要的制备设备，此种方式制备的金属粉末粒度均匀可控，球形度高，粉末流动性好。但是目前制粉的金属棒料和连接杆的连接方式主要是采用螺纹连接，这种方式连接虽然准确性高，但是效率低下。所需要的棒料都是经过严格制备且带有标准螺纹的标准件，这种方式延长了工作流程，并不适合批量化粉末制备。
3.电阻焊是利用电极给组合焊接件提供压力，电流在焊接件间接触点附近形成电阻热，从而实现焊接件焊接的技术方法。经过长时间发展，电阻焊技术已较为成熟，具有焊接效率高、成本低以及焊接点质量高等优点，易于实现机械化、自动化焊接，同时焊接材料也较为广泛，可适用于钢铁、铝、铜以及合金等各类材料。但是电阻焊焊接过程中涉及到电、热、力以及冶金学等，是一个较为复杂的过程，焊接过程中电机压力、电流强度、电流作用时间、工件材质及厚度等均会影响焊接质量。
4.因此，现需要一种能够将金属棒料和连接杆稳定连接，且连接方式简单，能提高生产效率，降低生产成本的通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法。

技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法。
6.本发明的技术方案是：一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，包括以下步骤：
7.s1、焊接前加工
8.将原料根据旋转电机操作柜的尺寸切割成标准规格的棒料；
9.s2、棒料夹持
10.将连接杆的端面作为连接端面，将所述棒料与连接端面相对的一个端面作为焊接端面，将焊接端面与连接端面的中心调整至同一轴线上，并通过棒料固定装置将棒料固定；
11.s3、端面处理
12.对所述焊接端面与所述连接端面依次进行打磨、清洗，清洗完成后将焊接端面与连接端面接触，然后使用电源和变压器将棒料与连接杆连接为一个闭合的回路；
13.s4、焊接
14.对所述回路进行预压测试，所述预压测试完成后，对所述棒料施加顶锻压力，并调整所述电源的焊接参数，开始焊接，焊接完成后将棒料转入制粉工序。
15.上述方法通过电阻对焊的方式将需要进行旋转电极雾化制粉的棒料与连接杆连
接，不需要和传统方式一样将棒料制成标准件，再加工标准螺纹与连接杆连接，优化了工艺流程、节省了加工时间、降低了生产成本，同时可以提高生产效率，且电阻对焊的连接方式，不需要填充金属、焊接后棒料变形小、清洁环保，不会对环境造成较大污染。
16.进一步地，步骤s1中，所述棒料的标准规格为160mm、直径为29mm，根据实际生产中的旋转电极操作柜尺寸，上述规格的棒料符合生产需求。
17.进一步地，步骤s4中，所述预压测试方法为向所述回路中通入4v的电压，预压测试可以检测棒料与连接杆接触后组成的回路是否稳定，可以保证通电后的回路连通，避免焊接时回路接触不良。
18.进一步地，步骤s4中，所述顶锻压力为3-35kn，顶锻压力的维持时间为2-60s，所述焊接参数为：焊接电压30-50v、焊接电流2.0-25.0ka、焊接时间2-60s，选择上述焊接参数得到的棒料与连接杆之间的焊缝组织致密、结合牢固、缺陷较少，可有效避免焊缝出现过烧现象。
19.进一步地，步骤s3中，所述打磨的方法为：先使用钢丝刷擦拭所述焊接端面、连接端面，然后依次使用400#、800#、1000#的砂纸对焊接端面、连接端面进行打磨，打磨可以有效去除焊接端面、连接端面的表面氧化物，砂纸的目数从低到高可以使最终打磨后的平面更加平整，使焊接端面与连接端面的接触更加良好，避免施加顶锻压力后焊接端面与连接端面发生偏移，提高焊接后的焊接质量。
20.作为本发明的一种可选技术方案，步骤s3中，所述清洗方法为：采用99％纯度的酒精擦拭焊接端面与连接端面，清洗可去除焊接端面与连接端面的表面杂质，避免焊接端面与连接端面因接触不良而影响焊接质量。
21.作为本发明的另一种可选技术方案，步骤s3中，所述清洗方法为：
22.1)在1000-2000w的红外加热灯照射环境下，向所述焊接端面、连接端面分别喷洒清洗剂，清洗剂的喷洒剂量根据焊接端面、连接端面的面积为每秒喷洒7.6-10.6ml/cm2；
23.2)所述清洗剂喷洒10s后，将清洗剂由每秒喷洒7.6-10.6ml/cm2降低至每秒喷洒3.0-4.5ml/cm2，并同时向所述棒料与所述连接杆均通入10-15v、2-5a的电流，通入电流后将红外加热灯的功率以每秒100-150w的速率衰减，直至红外加热灯的功率为0时，停止喷洒清洗剂以及停止通入电流。
24.3)随后将焊接端面与连接端面在220-240℃下干燥1-5min，完成清洗。
25.上述方法先使用红外加热灯与较高剂量的清洗剂，在红外加热灯照射下，清洗剂的清洗效果更好，经过清洗剂喷洒后可有效去除焊接端面与连接端面上的油污与杂质，避免焊缝中出现杂质，影响焊接质量，且喷洒的清洗剂在红外灯与电流的作用下，会在焊接端面与连接端面产生一层吸附膜，可保证焊接端面与连接端面的良好接触，并提高焊接后的焊缝抗拉强度，提高了焊接质量。
26.进一步地，所述清洗剂按质量百分比计包括：硼酸20％-30％、乙酸锌5％-8％、六偏磷酸钠1％-5％、双氧水1％-3％、二氯甲烷0.5％-1％、三乙醇胺25％-35％，余量去离子水，上述成份的清洗剂，不仅拥有良好的清洁能力，能够有效去除焊接端面与连接端面上的油污，同时在焊接端面与连接端面上的清洗剂能够在电流作用下在焊接端面与连接端面产生一层吸附膜，使焊接端面与连接端面接触更加紧密，提高了电阻对焊后的焊接强度。
27.本发明的有益效果是：
28.(1)本发明将需要进行旋转电极雾化制粉的棒料与连接杆连接，不需要和传统方式一样将棒料制成标准件，再加工标准螺纹与连接杆连接，优化了工艺流程、节省了加工时间、降低了生产成本，同时提高了生产效率。
29.(2)本发明使用红外加热灯与清洗剂能将焊接端面与连接端面上的油污与杂质清洗干净，同时在焊接端面与连接端面上的清洗剂能够在电流作用下在焊接端面与连接端面产生一层吸附膜，使焊接端面与连接端面接触更加紧密，提高了电阻对焊后的焊接强度。
附图说明
30.图1是本发明电阻对焊焊接原理示意图。
31.图2是本发明棒料尺寸示意图。
具体实施方式
32.下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。
33.实施例1
34.一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，包括以下步骤：
35.s1、焊接前加工
36.如图2所示，将原料根据旋转电机操作柜的尺寸切割成长度为160mm、直径为29mm的棒料；
37.s2、棒料夹持
38.如图1所示，将连接杆的端面作为连接端面，连接杆与prep设备的旋转电极连接，将棒料与连接端面相对的一个端面作为焊接端面，将焊接端面与连接端面的中心调整至同一轴线上，并通过棒料固定装置将棒料固定；
39.s3、端面处理
40.对焊接端面与连接端面依次进行打磨、清洗，打磨的方法为：先使用钢丝刷擦拭焊接端面、连接端面，然后依次使用400#、800#、1000#的砂纸对焊接端面、连接端面进行打磨；清洗的方法为：采用99％纯度的酒精擦拭焊接端面与连接端面，清洗完成后将焊接端面与连接端面接触，然后使用电源和变压器将棒料与连接杆连接为一个闭合的回路；
41.s4、焊接
42.对回路中通入4v的电压进行预压测试，检测回路是否连通，预压测试完成后，对棒料施加12kn的顶锻压力，顶锻压力的维持时间为25s，并调整电源的焊接参数，开始焊接，焊接完成后将棒料转入制粉工序，焊接参数为：焊接电压40v、焊接电流10ka、焊接时间30s。
43.实施例2
44.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤s3中清洗的方法为：
45.1)在1500w的红外加热灯照射环境下，向焊接端面、连接端面分别喷洒清洗剂，清洗剂的喷洒剂量根据焊接端面、连接端面的面积为每秒喷洒9.0ml/cm2；
46.2)清洗剂喷洒10s后，将清洗剂由每秒喷洒9.0ml/cm2降低至每秒喷洒3.8ml/cm2，并同时向棒料与连接杆均通入12v、3a的电流，通入电流后将红外加热灯的功率以每秒125w的速率衰减，直至红外加热灯的功率为0时，停止喷洒清洗剂以及停止通入电流。
47.3)随后将焊接端面与连接端面在230℃下干燥2min，完成清洗。
48.上述清洗剂按质量百分比计包括：硼酸25％、乙酸锌6％、六偏磷酸钠3％、双氧水2％、二氯甲烷0.7％、三乙醇胺30％，余量去离子水。
49.实施例3
50.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，对棒料施加的顶锻压力为3kn，顶锻压力的维持时间2s。
51.实施例4
52.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，对棒料施加的顶锻压力为35kn，顶锻压力的维持时间60s。
53.实施例5
54.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，所述焊接参数为：焊接电压30v、焊接电流2ka、焊接时间2s。
55.实施例6
56.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，所述焊接参数为：焊接电压50v、焊接电流25ka、焊接时间60s。
57.实施例7
58.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗中的步骤1为在1000w的红外加热灯照射环境下进行。
59.实施例8
60.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗中的步骤1为在2000w的红外加热灯照射环境下进行。
61.实施例9
62.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，通入电流后将红外加热灯的功率以每秒100w的速率衰减。
63.实施例10
64.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，通入电流后将红外加热灯的功率以每秒150w的速率衰减。
65.实施例11
66.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗的步骤1中清洗剂的喷洒剂量为每秒喷洒7.6ml/cm2；清洗的步骤2中，将清洗剂由每秒喷洒7.6ml/cm2降低至每秒喷洒3.0ml/cm2。
67.实施例12
68.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗的步骤1中清洗剂的喷洒剂量为每秒喷洒10.6ml/cm2；清洗的步骤2中，将清洗剂由每秒喷洒10.6ml/cm2降低至每秒喷洒4.5ml/cm2。
69.实施例13
70.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，向棒料与连接杆均通入10v、2a的电流。
71.实施例14
72.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，向所述棒料与连接杆均通入15v、5a的电流。
73.实施例15
74.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗的步骤3中将焊接端面与连接端面在220℃下干燥1min，完成清洗。
75.实施例16
76.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗的步骤3中将焊接端面与连接端面在240℃下干燥5min，完成清洗。
77.实施例17
78.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗剂按质量百分比计包括：硼酸20％、乙酸锌5％、六偏磷酸钠1％、双氧水1％、二氯甲烷0.5％、三乙醇胺25％，余量去离子水。
79.实施例18
80.本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，清洗剂按质量百分比计包括：硼酸30％、乙酸锌8％、六偏磷酸钠5％、双氧水3％、二氯甲烷1％、三乙醇胺35％，余量去离子水。
81.实验例
82.上述棒料使用304不锈钢，连接杆使用42grmo合金结构钢，针对各实施例得到的样品以焊缝为中点在焊缝两侧进行切割取得长度为200mm的试样进行拉伸强度试验，具体探究如下。
83.1、探究不同清洗方法对焊缝抗拉强度的影响：
84.以实施例1、2作为试验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表1所示：
85.表1不同清洗方法得到的试样焊缝抗拉强度
86.组别抗拉强度(mpa)实施例1420实施例2516
87.由表1数据可知，使用实施例2的清洗方法得到的试样焊缝的抗拉强度提高了23％，说明采用实施例2的清洗方式后，棒料与连接杆的焊接质量得到了提高。
88.2、探究不同顶锻压力参数对焊缝抗拉强度的影响：
89.以实施例2、3、4作为实验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表2所示：
90.表2不同顶锻压力参数得到的试样焊缝抗拉强度
91.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例3466实施例4520
92.由表2数据可知，实施例2与实施例3相比，实施例2选择的顶锻压力参数得到的试样焊缝抗拉强度更高，实施例2与实施例4相比，两者数据相差不大，但是实施例4耗费时间更久，且较大的顶锻压力可能会导致棒料变形量增大，因此从生产成本角度考虑，实施例2选择的顶锻压力参数更优。
93.3、探究不同的焊接参数对焊缝抗拉强度的影响：
94.以实施例2、5、6作为实验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表3所示：
95.表3不同的焊接参数得到的试样焊缝抗拉强度
96.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例5442实施例6453
97.由表3数据可知，实施例2选择的焊接参数得到的试样焊缝抗拉强度更高，实施例2选择的焊接参数更优。
98.4、探究不同的红外加热灯功率对焊缝抗拉强度的影响：
99.以实施例2、7、8作为实验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表4所示：
100.表4不同的红外加热灯功率得到的试样焊缝抗拉强度
101.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例7496实施例8505
102.由表4数据可知，实施例2选择的红外加热灯功率得到的试样焊缝抗拉强度更高，实施例2选择的红外加热灯功率更优。
103.5、探究的红外加热灯功率不同的衰减速率对焊缝抗拉强度的影响：
104.以实施例2、9、10作为实验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表5所示：
105.表5的红外加热灯功率不同的衰减速率得到的试样焊缝抗拉强度
106.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例9481实施例10493
107.由表5数据可知，实施例2选择的红外加热灯功率的衰减速率得到的试样焊缝抗拉强度更高，实施例2选择的红外加热灯功率的衰减速率更优。
108.6、探究不同的清洗剂喷洒剂量对焊缝抗拉强度的影响：
109.以实施例2、11、12作为实验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表6所示：
110.表6不同的清洗剂喷洒剂量得到的试样焊缝抗拉强度
111.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例11498实施例12491
112.由表6数据可知，实施例2选择的清洗剂喷洒剂量得到的试样焊缝抗拉强度更高，实施例2选择的清洗剂喷洒剂量更优。
113.7、探究不同的通入电流对焊缝抗拉强度的影响：
114.以实施例2、13、14作为实验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表7所示：
115.表7不同的通入电流得到的试样焊缝抗拉强度
116.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例13501实施例14485
117.以表7数据可知，实施例2选择的通入电流得到的试样焊缝抗拉强度更高，实施例2选择的通入电流更优。
118.8、探究不同的干燥温度对焊缝抗拉强度的影响：
119.以实施例2、15、16作为实验对比，得到的试样焊缝抗拉强度如表8所示：
120.表8不同的干燥温度得到的试样焊缝抗拉强度
121.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例15482实施例16518
122.由表8数据可知，实施例2与实施例15相比，实施例2选择的干燥温度得到的试样焊缝抗拉强度更高，实施例2与实施例16相比，两者数据相差不大，从时间成本上考虑，实施例2选择的干燥温度更优。
123.9、探究不同的清洗剂成份对焊缝抗拉强度的影响：
124.以实施例2、17、18作为实验对比，并以实施例2为基础，使用市售的金属清洗剂进行清洗，作为对比例1；以实施例2为基础，使用去离子水取代清洗剂中的乙酸锌作为对比例2，得到的试样焊缝抗拉强度如表9所示：
125.表9不同的清洗剂成份得到的试样焊缝抗拉强度
126.组别抗拉强度(mpa)实施例2516实施例17498实施例18500对比例1435对比例2456
127.由实施例2、17、18可知，实施例2选择的清洗剂成份得到的试样焊缝的抗拉强度最高，实施例2选择的清洗剂的成份更优。
128.由实施例2与对比例1可知，市售的金属清洗剂与实施例2相比，无法提高焊接质量，不能提高焊缝的抗拉强度。
129.由实施例2与对比例2可知，清洗剂中去除了乙酸锌后，试样的焊缝抗拉强度提升幅度不大，说明清洗剂中使用了乙酸锌后再经过电流的作用，可提高了焊接质量，提高焊缝的抗拉强度。

技术特征：

1.一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、焊接前加工将原料根据旋转电机操作柜的尺寸切割成标准规格的棒料；s2、棒料夹持将连接杆的端面作为连接端面，将所述棒料与连接端面相对的一个端面作为焊接端面，将焊接端面与连接端面的中心调整至同一轴线上，并通过棒料固定装置将棒料固定；s3、端面处理对所述焊接端面、连接端面依次进行打磨、清洗，清洗完成后将焊接端面与连接端面接触，然后使用电源和变压器将棒料与连接杆连接为一个闭合的回路；s4、焊接对所述回路进行预压测试，所述预压测试完成后，对所述棒料施加顶锻压力，并调整所述电源的焊接参数，开始焊接，焊接完成后将棒料转入制粉工序。2.根据权利要求1所述的一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，步骤s1中，所述棒料的标准规格为160mm、直径为29mm。3.根据权利要求1所述的一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，步骤s4中，所述预压测试的方法为向所述回路中通入4v的电压。4.根据权利要求1所述的一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，步骤s4中，所述顶锻压力为3-35kn，顶锻压力的维持时间为2-60s，所述焊接参数为：焊接电压30-50v、焊接电流2.0-25.0ka、焊接时间2-60s。5.根据权利要求1所述的一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，步骤s3中，所述打磨的方法为：先使用钢丝刷擦拭所述焊接端面、连接端面，然后依次使用400#、800#、1000#的砂纸对焊接端面、连接端面进行打磨。6.根据权利要求1所述的一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，步骤s3中，所述清洗的方法为：采用99％纯度的酒精擦拭焊接端面与连接端面。7.根据权利要求1所述的一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，步骤s3中，所述清洗的方法为：1)在1000-2000w的红外加热灯照射环境下，向所述焊接端面、连接端面分别喷洒清洗剂，清洗剂的喷洒剂量根据焊接端面、连接端面的面积为每秒喷洒7.6-10.6ml/cm2；2)所述清洗剂喷洒10s后，将清洗剂由每秒喷洒7.6-10.6ml/cm2降低至每秒喷洒3.0-4.5ml/cm2，并同时向所述棒料与所述连接杆均通入10-15v、2-5a的电流，通入电流后将红外加热灯的功率以每秒100-150w的速率衰减，直至红外加热灯的功率为0时，停止喷洒清洗剂以及停止通入电流。3)随后将焊接端面与连接端面在220-240℃下干燥1-5min，完成清洗。8.根据权利要求7所述的一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，其特征在于，所述清洗剂按质量百分比计包括：硼酸20％-40％、乙酸锌5％-8％、六偏磷酸钠1％-5％、双氧水1％-3％、二氯甲烷0.5％-1％、三乙醇胺25％-45％，余量去离子水。

技术总结

本发明公开了一种通过电阻对焊焊接旋转电极用棒料和中间杆的方法，包括以下步骤：S1、焊接前加工：将原料根据旋转电机操作柜的尺寸切割成标准规格的棒料；S2、棒料夹持：将棒料通过棒料固定装置固定；S3、端面处理：对焊接端面与连接端面依次进行打磨、清洗，然后使用电源将棒料与连接杆连接为一个闭合的回路；S4、焊接：对棒料施加顶锻压力，并调整电源的焊接参数，开始焊接，焊接完成后将棒料转入制粉工序。本发明通过电阻对焊的方式将棒料与连接杆连接，不需要将棒料制成标准件，优化了工艺流程、节省了加工时间、降低了生产成本，同时提高了生产效率。生产效率。生产效率。