一种新型的金属焊接方法技术领域
本发明涉及金属焊接领域，尤其涉及一种新型的金属焊接方法，具体适用于扩大适用范围、提升焊接接头的强度及表面质量、延长电极的使用寿命。
背景技术
目前，客车车身普遍采用矩形管作为骨架，薄板作为蒙皮的结构，涉及到大量的管材与板材连接问题。随着液压成型管在汽车轻量化中的广泛应用，在轿车、卡车等车型中也涉及到一些管材与板材连接的问题，如车顶侧围横梁、车顶纵梁、车身纵梁等部位。由于这些结构中板材多是用作外观件，因此，在保证接头强度的同时，也应尽可能的提高表面质量。
电阻点焊是目前汽车车身中应用最广的焊接方法，其自动化程度高，成本较低，质量较为可靠，但是在管材与板材的连接中，由于管的内部没有支撑，点焊过程中，在电极力的作用下将产生变形，尤其是传统的气动焊枪冲击力比较大，在管板点焊加压过程中使得管板预先产生变形，严重时还会使管失效，导致难以焊接，或者焊接后出现不同程度的凹陷及裂纹，因此目前管材与板材采用电阻点焊连接时接头质量较难以保证。有资料显示采用伺服焊枪对管板点焊的质量有一定的改善，但效果仍不十分理想，且成本较高，难以推广。
中国专利申请公布号为CN103737191A，申请公布日为2014年4月23日的发明专利公开了一种钣金件凸焊结构及其凸焊工艺，包括互相焊接的钣金件及凸焊件，凸焊件为圆套状的零件，钣金件在凸焊部位设有通孔，在通孔周围设有多个朝向凸焊件凸起的凸筋，焊接时，先将凸焊件套在专用的凸焊电极的电极头上，然后将与凸焊件凸焊的钣金件放置于凸焊件之上，凸筋与凸焊件端面贴合，放置平稳后进行凸焊。虽然该发明实现了非标准产品的凸焊，但仍然存在以下缺陷：
1、该发明采用的凸焊主要应用于圆套状零件轴线方向垂直于薄板的焊接，适用范围较窄；
2、该发明中钣金件上的凸起为冲压制得，制备过程中需采用相应的模具，成本较高，仅适合于批量生产，同时，当金属材料过厚时，凸起预制困难，工艺复杂。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的适用范围较窄、成本较高、工艺复杂的问题，提供一种适用范围较宽、成本低廉、工艺灵活简便的新型的金属焊接方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种新型的金属焊接方法，该方法依次包括凸起的预制工艺、电阻焊工艺；
所述凸起的预制工艺包括在一号金属材料的待焊接处焊制出凸起；
所述电阻焊工艺是指采用电阻焊机或焊钳将焊制出凸起的一号金属材料与二号金属材料焊接。
所述凸起的预制工艺中，凸起的焊透率为20%‐80%，凸起的高度为1‐8mm。
所述凸起为点状结构，其底面直径为![]()
，其中，k为取值范围在4‐7的常数系数，t为一号金属材料、二号金属材料中较薄的金属材料的厚度。
所述凸起的预制工艺中，在一号金属材料的待焊接处焊制出凸起之前，先根据凸起的尺寸及精度要求确定预制凸起采用的焊接方法，然后根据确定的焊接方法及一号金属材料、二号金属材料的材质选择焊材。
所述电阻焊工艺中，电阻焊机或焊钳的上电极、下电极均为平电极。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种新型的金属焊接方法先在一号金属材料的待焊接处焊制出凸起，该法操作灵活方便，无需采用模具等额外装置，成本低廉，且对焊点的位置以及一号金属材料的厚度无限制，可用于板材与板材之间、板材与管材之间、管材与管材之间的焊接，适用范围较广。因此，本发明不仅适用范围较广，而且成本低廉。
2、本发明一种新型的金属焊接方法中电阻焊机或焊钳的上电极、下电极均为平电极，一方面，平电极的磨损及受镀层的影响较小，使得电流稳定，不仅保证了焊接质量的稳定可靠，且有利于延长电极的寿命，另一方面，当一号金属材料或二号金属材料为管材时，采用平电极能够降低电极对管材单位面积上的压力，避免管材受热受压后出现较深的压坑或裂纹，从而保证了极为平整的表面质量和稳定可靠的焊点强度。因此，本发明不仅保证了焊接质量稳定性，延长了电极的使用寿命，提升了焊接接头的强度及表面质量，而且解决了板材与管材、管材与管材、板厚相差较大的板材较难以采用电阻焊焊接的问题。
附图说明
图1为实施例1的电阻焊示意图。
图2为图1中凸起的结构示意图。
图中：一号金属材料1、凸起2、上电极3、下电极4、二号金属材料5、高度H、底面直径D。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1、图2，一种新型的金属焊接方法，该方法依次包括凸起的预制工艺、电阻焊工艺；
所述凸起的预制工艺包括在一号金属材料1的待焊接处焊制出凸起2；
所述电阻焊工艺是指采用电阻焊机或焊钳将焊制出凸起2的一号金属材料1与二号金属材料5焊接。
所述凸起的预制工艺中，凸起2的焊透率为20%‐80%，凸起2的高度H为1‐8mm。
所述凸起2为点状结构，其底面直径D为![]()
，其中，k为取值范围在4‐7的常数系数，t为一号金属材料1、二号金属材料5中较薄的金属材料的厚度。
所述凸起的预制工艺中，在一号金属材料1的待焊接处焊制出凸起2之前，先根据凸起2的尺寸及精度要求确定预制凸起采用的焊接方法，然后根据确定的焊接方法及一号金属材料1、二号金属材料5的材质选择与之相匹配的焊材。
所述电阻焊工艺中，电阻焊机或焊钳的上电极3、下电极4均为平电极。
本发明的原理说明如下：
在采用常规的电阻点焊对客车车身管、板进行焊接时，焊点处通电后随着温度的升高会出现软化现象，在较大的电极压力下容易塌陷，难以形成焊核，为了集中电流密度，控制温度场以及形核中心位置，本发明提出了在待焊接金属材料表面预制出凸点的方法，通电时，电流密度将集中于凸点与金属材料的接触部位，使得该处温度最高，成为形核的中心。
在板材的常规点焊中，随着板厚差距变大，接头质量会显著下降，厚度比一旦接近或超过某一比值，焊接接头性能大为降低，表面质量急剧下降，目前逐渐广泛应用的高强钢板、带镀层钢板，也普遍存在焊接质量稳定性差、电极使用寿命短等问题。采用本发明方法，不仅可以突破板厚比例限制，而且更容易保证焊接接头的强度及表面质量。
本发明将凸起2的尺寸控制在合适的范围内，有利于保证焊接接头的质量可靠，凸起2的形状可以根据需要设计成点状、线形、弧形或环形等，一般在代替普通点焊工艺时采用点状凸起，可获得近似于点焊的焊接接头。
凸起的预制工艺中，先根据凸起2的尺寸及精度要求确定预制凸起采用的焊接方法，如电弧焊、堆焊等，一般采用电弧焊可在较低的成本下获得满足一般使用条件的凸起。
电阻焊工艺中，选用通用型电阻焊机或焊钳即可实现一号金属材料1与二号金属材料5的可靠焊接，简便实用，适合于现场生产。
当金属材料为管材时，本发明所述的金属材料的厚度为管材的壁厚，当金属材料为板材时，本发明所述的金属材料的厚度为板材厚度。
实施例1：
参见图1、图2，一种新型的金属焊接方法，该方法依次包括以下工艺：
凸起的预制工艺：先根据凸起2的尺寸及精度要求确定预制凸起采用的焊接方法为电弧焊，再根据电弧焊及一号金属材料1、二号金属材料5的材质选择焊材一号金属材料1、二号金属材料5的材质选择与之匹配的焊材，然后采用电弧焊机在一号金属材料1的待焊接处弧焊出凸起2，其中，一号金属材料1为尺寸是40mm×30mm×1.5mm的矩形管，二号金属材料5为厚度是1mm的薄板，凸起2的熔深为0.8mm，焊透率为53%，高度H为1.8mm，底面直径D为5mm；
电阻焊工艺：采用上电极3、下电极4均为平电极的电阻焊机或焊钳将预制出凸起2的一号金属材料1与二号金属材料5焊接，其中，电极压力为3000N，焊接电流为8000A，通电时间为8cyc。
采用本实施例得到的焊接接头强度可靠，表面平整无压痕。