專利名稱：用于鍍鋅鋼板電阻點焊電極的深冷處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改變有色合金的物理結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
汽車腐蝕造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它行業(yè)，汽車行業(yè)的防腐蝕問題相當(dāng)迫切。貝爾實驗室研究報告指出美國每年因腐蝕造成的損失為3000億美圓，金屬腐蝕損失近40％是在汽車的生產(chǎn)、使用和維修中產(chǎn)生，而其它行業(yè)沒有一個超過4％，多數(shù)低于1％。因此，汽車的防腐蝕問題相當(dāng)重要。
鍍鋅鋼板比普通裸鋼板有著更高的抗腐蝕性能。為了提高汽車車身及某些零部件的抗腐蝕性能，延長汽車的使用壽命，在汽車的制造當(dāng)中，越來越多的采用鍍鋅鋼板代替裸鋼板。在美國、日本、德國等工業(yè)發(fā)達國家，主要汽車制造廠商幾乎都已經(jīng)采用鍍鋅鋼板來制造汽車。我國的長春一汽、天津夏利、上海大眾、湖北二汽等主要的汽車制造廠也都不同程度的采用了鍍鋅鋼板來制造車身。
然而，由于鍍鋅鋼板的點焊性能較普通裸鋼板的點焊性能差、點焊過程中飛濺較大及點焊電極燒蝕較快，結(jié)果，點焊電極的工作壽命大大下降、焊點表面質(zhì)量惡化。一對點焊電極連續(xù)點焊普通裸鋼板時可焊數(shù)千個焊點，但點焊鍍鋅鋼板僅能焊幾百個焊點就要更換或修理電極，而在每輛轎車中大約有3000～4000個焊點。因此，在具有大批量生產(chǎn)規(guī)模的汽車制造業(yè)，如何提高鍍鋅鋼板點焊電極工作壽命這一問題，既是很重要的研究內(nèi)容又具有巨大的經(jīng)濟價值。
電極的工作壽命是指在保證一定的點焊熔核尺寸或點焊接頭強度下及在一定的點焊工藝參數(shù)下，電極所能連續(xù)點焊的焊點個數(shù)。如何提高鍍鋅鋼板點焊電極的工作壽命，焊接工作者多少年來探索了很多途徑和辦法。首先，在電極材料的研究方面，基于電極與鍍鋅層的相互作用情況，試圖開發(fā)新的合金系統(tǒng)的電極，如現(xiàn)在通常使用的銅—鉻、銅—鉻—鋯以及氧化彌散強化銅等；同時也有人提出在電極表面噴涂一層高熔點材料，如鈷、氧化鈦、銠、鎢等，或在電極中加入高熱阻氧化物材料，如銀、鎳等，采用粉末冶金真空制取，以期提高電極的壽命。這些措施仍在研究中。其次，在電極形狀方面，有些焊接工作者發(fā)現(xiàn)連續(xù)點焊鍍鋅鋼板時電極形狀對電極表面擴大速度或電極燒蝕速度影響很大。因此，對電極形狀與電極壽命的關(guān)系進行了研究，提出了一些改進后的電極形狀。此外，也有些焊接工作者研究了冷卻水對提高電極壽命的影響。這些措施只是在某種程度上對電極壽命有所提高，并相當(dāng)有限。而且，開發(fā)新的合金系統(tǒng)的電極，需要消耗大量的原材料、耗費大量的人力、物力、研制周期也較長；在電極表面噴涂一層其它金屬材料，除消耗大量的合金粉末、需用較貴重的噴涂設(shè)備及復(fù)雜的噴涂工藝外，噴涂工藝使電極表面即電極的局部改性，電極重磨后，噴涂效果即消失。此外，無論是開發(fā)新的合金系統(tǒng)的電極還是在電極表面噴涂一層金屬，都要消耗能源，污染環(huán)境。
綜上所述，現(xiàn)有的提高鍍鋅鋼板點焊電極壽命的方法存在不同程度的局限性，因而需要探索一種既能整體性、大幅度地提高鍍鋅鋼板點焊電極壽命，又有利于節(jié)約能源、不污染環(huán)境、成本低的新方法。
通常，深冷處理是以液氮作為冷卻介質(zhì)，將被處理工件裝在一定的容器內(nèi)，不同材料按其特定的降溫曲線，控制降溫速率，緩慢地將工件降到液氮溫度(-196℃)，保溫一定時間，再按升溫曲線，緩慢升到室溫的處理過程。國內(nèi)目前大多將深冷處理工藝用于鋼鐵材料，這對改善高速鋼、軸承鋼、模具鋼等材料的耐磨性、硬度、尺寸穩(wěn)定性等性能具有顯著的作用。迄今為止，將深冷電極——即經(jīng)深冷處理工藝加工并發(fā)生了組織、性能變化的電極，用于鍍鋅鋼板電阻點焊并顯著提高電極壽命，還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種以提高鍍鋅鋼板電阻點焊電極壽命的經(jīng)深冷處理的電極，采用經(jīng)深冷處理的電極點焊鍍鋅鋼板，該電極的工作壽命可提高4倍左右，點焊過程中電極燒蝕速度減慢并且無飛濺現(xiàn)象發(fā)生，點焊表面質(zhì)量光亮。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括下列步驟(1)將清潔的普通銅合金電極分層放置于裝有深冷介質(zhì)的深冷處理設(shè)備的容器中，然后密閉容器；(2)設(shè)置深冷處理工藝參數(shù)降溫速度的取值范圍為1～8℃/s，保冷溫度的取值范圍為-120～-196℃，保冷時間的取值范圍為1～7小時，升溫速度的取值范圍為1～6℃/s；(3)按照所述深冷處理工藝參數(shù)進行深冷處理；(4)所述電極經(jīng)深冷處理完畢，待容器環(huán)境達到室溫后，用專用設(shè)備從容器中取出深冷處理過的電極，所述電極達到室溫時，即得到深冷電極。
所述銅合金是銅—鉻合金或銅—鉻—鋯合金；所述電極的形狀為錐臺型或球型；所述深冷介質(zhì)為液氮。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是(1)深冷處理過的電極，其工作壽命顯著提高，提高4倍左右。
(2)與電極表面滲金屬或表面改性不同，深冷處理使電極整體改性，電極經(jīng)修磨后，仍保持深冷處理所賦予的性能。
(3)開發(fā)成本低，深冷處理的成本只增加工件成本的15％，銅合金深冷處理成本要低于15％。
(4)深冷處理工藝過程及深冷處理設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，與表面改性等措施相比，節(jié)約能源，并有利于環(huán)保。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明深冷處理前的電極要保持清潔，不要有明顯的油污等污物，當(dāng)電極數(shù)量較多時，將需要處理的電極分層排放在深冷處理設(shè)備的容器中，避免堆放過緊，在深冷處理設(shè)備的容器中放置好電極后，將深冷處理設(shè)備的容器蓋緊，以免低溫液氮泄露，影響溫度控制的準(zhǔn)確性及處理效果；設(shè)置深冷處理工藝參數(shù)，目前，大多數(shù)深冷處理設(shè)備由計算機控制，因此，可按表1中提供的深冷處理參數(shù)表設(shè)定深冷處理參數(shù)即可。
表1深冷處理參數(shù)表

處理完畢，容器環(huán)境溫度達到室溫后，切不可用手直接從容器中取出電極，要用專用設(shè)備，深冷處理后的電極達到室溫后，即可用來點焊經(jīng)丙酮清理的鍍鋅鋼板。
本發(fā)明的具體實施例如下1.分別取深冷處理的電極3對/組和未深冷處理的電極3對/組；2.電極材料分別采用Cu-Cr和Cu-Cr-Zr兩種；3.點焊的鍍鋅鋼板點焊的鍍鋅鋼板是熱鍍鋅鋼板，該鋼板在多種鍍鋅鋼板中點焊性能較差一些，飛濺也較大，因此采用該鋼板更具有針對性，板厚δ＝0.8mm；4.點焊的工藝參數(shù)點焊電流10050A、焊接時間0.1s、電極壓力2500N、水流量3升/分鐘；5.本發(fā)明的點焊深冷電極與現(xiàn)有技術(shù)的點焊電極工作壽命比較結(jié)果見表2。
表2電極的工作壽命比較結(jié)果表

工程上的未深冷處理的電極焊點數(shù)據(jù)可參閱《汽車技術(shù)》93年12期，由中國一汽集團公司的譚善錕等發(fā)表的“鍍鋅板及其在轎車上的應(yīng)用”一文中的第27頁詳列的幾種主要鍍鋅板點焊時的焊點數(shù)。其中，熱鍍鋅板的統(tǒng)計焊點數(shù)在該文的表14為“約500點”，在表15的不同熱鍍鋅板的統(tǒng)計焊點數(shù)為250～550。
近期開發(fā)的新合金系統(tǒng)的銅合金電極，還未見報道；電極表面改性即電極表面噴涂或進行電極表面滲金屬等辦法，在工程上并未廣泛應(yīng)用，有的只是報道了這些方法的研究情況。因此，本發(fā)明的實施例中是將深冷處理的電極點焊工作壽命與工程上尤其是在汽車制造業(yè)中廣泛應(yīng)用的電極點焊工作壽命進行了對比，其具有典型的代表意義。
上述實施例表明鍍鋅鋼板點焊電極經(jīng)深冷處理后，電極的工作壽命顯著提高，電極工作壽命為2000點以上，而且基本消除了長期以來鍍鋅鋼板點焊電極產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)g及飛濺的問題，焊點表面質(zhì)量也大幅度提高。
經(jīng)本發(fā)明深冷處理方法處理過的電極為提高鍍鋅鋼板點焊電極的工作壽命及改善其點焊工藝性能開辟了新途徑。另外，將CO2氣保護焊、TIG焊和MIG焊等多種焊接方法中的導(dǎo)電嘴經(jīng)深冷處理后，其工作性能也可有較大的提高。
權(quán)利要求
1.一種用于鍍鋅鋼板電阻點焊電極的深冷處理方法，其特征在于，它包括下列步驟(1)將清潔的普通銅合金電極分層放置于裝有深冷介質(zhì)的深冷處理設(shè)備的容器中，然后密閉容器；(2)設(shè)置深冷處理工藝參數(shù)降溫速度的取值范圍為1～8℃/s，保冷溫度的取值范圍為-120～-196℃，保冷時間的取值范圍為1～7小時，升溫速度的取值范圍為1～6℃/s；(3)按照所述深冷處理工藝參數(shù)進行深冷處理；(4)所述電極經(jīng)深冷處理完畢，待容器環(huán)境達到室溫后，用專用設(shè)備從容器中取出深冷處理過的電極，所述電極達到室溫時，即得到深冷電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極的深冷處理方法，其特征在于，所述銅合金為銅—鉻合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極的深冷處理方法，其特征在于，所述銅合金為銅—鉻—鋯合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極的深冷處理方法，其特征在于，所述電極的形狀為錐臺型或球型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極的深冷處理方法，其特征在于，所述深冷介質(zhì)為液氮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以提高鍍鋅鋼板電阻點焊電極工作壽命的電極深冷處理方法，它包括下列步驟(1)將清潔的普通銅合金電極分層放置于裝有深冷介質(zhì)的深冷處理設(shè)備的容器中，然后密閉容器；(2)設(shè)置深冷處理工藝參數(shù)；(3)進行深冷處理；(4)所述電極經(jīng)深冷處理完畢，待容器環(huán)境達到室溫后，用專用設(shè)備從容器中取出深冷處理過的電極，所述電極達到室溫時，即得到深冷電極。采用本發(fā)明深冷處理過的電極點焊鍍鋅鋼板，其電極的工作壽命可提高4倍左右，點焊過程中電極燒蝕速度減慢并且無飛濺現(xiàn)象發(fā)生，點焊表面質(zhì)量光亮。另外，將CO
文檔編號B23K35/02GK1435505SQ0210043
公開日2003年8月13日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月30日
發(fā)明者廉金瑞, 吳志生, 單平, 胡繩蓀, 劉翠榮 申請人:天津大學(xué)