基于集磁器的電磁脈沖點焊設計及實驗

吳鐵洲　熊厚博　鄧方雄

摘要：闡述了一種基于集磁器的電磁脈沖點焊原理和實現方法，可用于金屬板件的焊接。利用集磁器感應產生高強度磁場，高速變化的磁場在金屬板件上形成渦流并產生巨大的洛倫茲力，推動金屬材料快速移動并撞擊另外一種金屬以完成焊接。對集磁器進行了優化設計，詳細介紹電磁線圈的形狀、匝數和放電參數，并運用有限元法對電磁場、結構場等進行數值分析。以1 mm厚的1060鋁板和316不銹鋼板為對象進行實驗，對焊接后的構件進行了宏觀和微觀分析，并進行強度測試。結果表明，該焊接方法能夠完成鋁板和不銹鋼板的電磁脈沖焊接。

關鍵詞：焊接;線圈;脈沖磁場

中圖分類號：TG456.9 文獻標志碼：A 文章編號：1001-2303（2020）02-0025-05

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.02.05

0 前言

電阻點焊廣泛應用于汽車制造中。電阻焊要求被焊金屬熔點不能相差太大，否則會出現低熔點金屬已熔化而高熔點的金屬不熔化的現象，進而形成不可靠焊點。為減少能源消耗，現大量采用鋁合金構件來減輕汽車自重[1]，研究鋁合金和鐵合金的焊接具有廣泛的應用價值[2-5]。目前鋁合金與鐵合金之間的焊接方法主要有激光焊、摩擦焊、釬焊、熔化焊[5-13]。

電磁脈沖焊是一種新穎的焊接方法，已逐漸應用于工業中[14-17]，它是通過電磁線圈在金屬部件附近產生快速變化的磁場，變化的磁場在金屬部件中感應出渦流，渦流在磁場中形成洛倫茲力推動板件高速運動，與另一種金屬發生碰撞，從而實現兩種金屬的連接。……