一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，尤其是適用于易熔材料能夠難熔材料表面潤濕鋪展的異種材料組合的異種絲材十字交叉電阻焊。
【背景技術(shù)】
[0002]電阻焊是通過工件內(nèi)部產(chǎn)生的電阻熱在待焊部位形成熔核實現(xiàn)連接。焊接過程中上下電極對被焊接工件施加一定壓力，焊接電流通過焊件，利用電阻熱恪化母材金屬，并形成連接。在電阻焊中一般采用搭接接頭形式，如片與片、絲與絲、或者絲與片的連接方式。對于絲與絲的連接方式，常采用十字交叉絲的形式，這種連接方式主要用于電子或醫(yī)療器件中的電氣互連，如:傳感器、繼電器、電池、植入式心臟起搏器等。
[0003]絲材十字交叉電阻焊的接頭形成機理比較復(fù)雜，在絲與絲接觸的初期，類似于電阻凸焊，在其焊接過程中，接頭發(fā)生顯著的塌陷而導(dǎo)致接觸面積增加，焊接后期卻像片材的微電阻焊，連接工藝的不確定因素很多。因此，絲材十字交叉電阻焊的工藝很難控制，連接機理也很復(fù)雜。
[0004]對于同種材質(zhì)絲材的十字交叉電阻焊，學(xué)者們有部分研究。例如純鎳絲的十字交叉電阻焊等。研究發(fā)現(xiàn)最終形成固態(tài)焊的接頭。其接頭形成過程如下:冷絲塌陷、表面熔化、熔融相擠出、固態(tài)結(jié)合。同時，研究認為表面熔化及隨后的液相擠出有利于產(chǎn)生更多的“新鮮金屬”，形成較強的固態(tài)焊接頭。在304SUS，Nitinol絲的電阻焊同樣發(fā)現(xiàn)了類似的連接過程。
[0005]對于異種材質(zhì)絲材的十字交叉電阻焊，其焊接性很差，接頭中易產(chǎn)裂紋及溝槽缺陷，力學(xué)性能很差。被焊絲材的物理特性的差異已經(jīng)阻礙了異種絲材微電阻焊的進展。因此，如何進行異種絲材的可靠的電阻焊是一個巨大挑戰(zhàn)。
[0006]對于異種材料或者不等厚度材料的電阻焊已有一些研究。大都采用調(diào)整熔核偏移的方法控制焊接質(zhì)量。主要方法有:采用不同幾何形狀、不同材料、以及不同表面狀態(tài)的電極；改變電極的水冷條件；采用工藝墊片；改變焊接時序等。但是，對于異種材料的十字交叉電阻焊，通過改變電極尺寸或電極材料的辦法效果不明顯。因為絲材與電極的初始接觸為一條線，通過線狀接觸表面散熱，其作用有限。因此，改變焊接時序是電阻焊中調(diào)整熱平衡的可選方法。電阻焊中常采用硬規(guī)范進行焊接，因通電時間短，使工件間接觸電阻的產(chǎn)熱影響增大，產(chǎn)生所需要的結(jié)合面熔核。采用強規(guī)范進行焊接的作用就是增大接觸電阻在整個焊接過程中的影響。但是，十字交叉絲材在硬規(guī)范下進行電阻焊時，絲有較大的冷變形，接觸面積增大，產(chǎn)熱量減小，實際連接的區(qū)域也變小，接頭強度也很小。因此，在異種絲材十字交叉電阻焊中，理想的焊接過程應(yīng)該是:在焊接初始階段使用較低的電極壓力以獲得足夠的發(fā)熱量，之后增加壓力以獲得大的結(jié)合區(qū)域，緩解結(jié)合面處產(chǎn)熱非平衡的現(xiàn)象，有助于獲得力學(xué)性能良好的異種絲材電阻焊接頭。
[0007]本發(fā)明公開了一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，其特征是工藝方法為:采用多種不同的電流與壓力組合，在第一個脈沖中，采用大電極壓力以及小焊接電流，減小電極與被焊絲之間的接觸電阻，以減少電極粘接；增加接觸面積，減少飛濺。而在第二個脈沖中，采用小的電極壓力、大焊接電流，提高接觸電阻的產(chǎn)熱比例可以緩解結(jié)合面處產(chǎn)熱非平衡的現(xiàn)象，以便在結(jié)合面上產(chǎn)生足夠多的熔化金屬，填充因結(jié)構(gòu)因素所產(chǎn)生的溝槽，增加接頭的強度。本發(fā)明的技術(shù)效果:該工藝方法適用于異種絲材十字交叉電阻焊，特別是易熔材料能夠難熔材料表面潤濕鋪展的異種材料組合；該工藝方法能夠?qū)崿F(xiàn)異種絲材的高效連接，避免了其他焊接方法所要求的特殊工裝，減少焊接成本，大幅提高焊接效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，該連接工藝克服異種絲材十字交叉焊接時形成溝槽缺陷和界面非平衡加熱的問題，連接效果好，減少焊接成本，大幅提尚焊接效率。
[0009]本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，其特征是工藝方法步驟如下:采用多脈沖直流電阻焊機，被焊絲相互垂直放置于兩電極之間，焊接時，上電極下移夾緊被焊絲，接觸后通入電流，選擇雙脈沖電流波形，配合調(diào)整電極壓力，完成焊接循環(huán)過程后，上下電極自動分離，獲得異種絲材十字交叉電阻焊接頭。
[0010]本發(fā)明所述的多脈沖直流電阻焊機，其特征是可設(shè)置多種不同的焊接電流及電極壓力組合。
[0011 ] 本發(fā)明所述的雙脈沖電流波形，其特征是在第一個脈沖中，采用大電極壓力以及小焊接電流。而在第二個脈沖中，采用小的電極壓力、大焊接電流。
[0012]本發(fā)明所述的被焊絲放置方式為熔點較低的絲材放置在上面，而熔點較高的絲材放置在下面。
[0013]本發(fā)明所述的異種絲材十字交叉電阻焊接頭，其連接方式通常為熔釬焊連接。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點是:采用兩種不同的電流與壓力組合，在第一個脈沖中，采用大電極壓力以及小焊接電流，減小電極與被焊絲之間的接觸電阻，減少電極粘接，同時增加接觸面積，減少飛濺。而在第二個脈沖中，采用小的電極壓力、大焊接電流，提高接觸電阻的產(chǎn)熱比例可以緩解結(jié)合面處產(chǎn)熱非平衡的現(xiàn)象，在結(jié)合面上產(chǎn)生足夠多的熔化金屬，填充因結(jié)構(gòu)因素所產(chǎn)生的溝槽，增加接頭的強度。能夠?qū)崿F(xiàn)異種絲材十字交叉的良好連接。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明絲材十字交叉電阻焊示意圖。
[0016]在圖中，1、上電極，2、下電極，3、低熔點絲材，4、高熔點絲材。
[0017]圖2為雙脈沖焊接時序圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明是這樣來工作和實施的，一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，其特征是工藝方法步驟如下:采用多脈沖直流電阻焊機，被焊絲相互垂直放置于兩電極之間，焊接時，上電極I下移夾緊被焊絲，接觸后通入電流，選擇雙脈沖電流波形，配合調(diào)整電極壓力，完成焊接循環(huán)過程后，上電極I和下電極2自動分離，獲得異種絲材十字交叉電阻焊接頭。
[0019]在心臟起搏器中，不銹鋼插腳與鉑銥合金電極線采用該方法進行焊接。焊前，被焊材料置于丙酮中超聲清洗，然后用酒精沖洗，并吹干。所使用的電阻焊系統(tǒng)由以下幾個部分組成:直流電源、快速反應(yīng)機頭、控制器，等。電極采用2系列Cu-Cr合金平端面電極，圓柱形電極直徑為3.2 mm。采用的雙脈沖焊接時序。第一個脈沖的工藝參數(shù)，電極壓力為5kgf，焊接電流為200A ;第二脈沖，電極壓力lkgf，焊接電流250A。對該異種絲材十字交叉電阻焊接頭的表面和橫截面形貌觀察，接頭力學(xué)性能測試，分析得出:采用該焊接工藝方法，可實現(xiàn)不銹鋼與鉑銥合金異種絲材十字交叉電阻焊。接頭表面成形良好，接頭的拉斷力為37.4N，達到鉑銥合金絲母材的87%。
【主權(quán)項】
1.一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，其特征是工藝方法步驟為:采用多脈沖直流電阻焊機，被焊絲相互垂直放置于兩電極之間，焊接時，上電極下移夾緊被焊絲，接觸后通入電流，選擇雙脈沖電流波形，配合調(diào)整電極壓力，完成焊接循環(huán)過程后，上下電極自動分離，獲得異種絲材十字交叉電阻焊接頭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，其特征在于:所述的多脈沖直流電阻焊機可設(shè)置多種不同的焊接電流及電極壓力組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，其特征在于:所述的雙脈沖電流波形，在第一個脈沖中，采用大電極壓力以及小焊接電流；在第二個脈沖中，采用小的電極壓力、大焊接電流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，其特征在于:被焊絲放置方式為熔點較低的絲材放置在上面，而熔點較高的絲材放置在下面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，所述的異種絲材十字交叉電阻焊接頭，其連接方式通常為熔釬焊連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異種絲材十字交叉電阻焊工藝，工藝如下：采用多種不同的電流與壓力組合，在第一個脈沖中，采用大電極壓力以及小焊接電流，減小電極與被焊絲之間的接觸電阻，以減少電極粘接；增加接觸面積，減少飛濺。而在第二個脈沖中，采用小的電極壓力、大焊接電流，提高接觸電阻的產(chǎn)熱比例可以緩解結(jié)合面處產(chǎn)熱非平衡的現(xiàn)象，以便在結(jié)合面上產(chǎn)生足夠多的熔化金屬，填充因結(jié)構(gòu)因素所產(chǎn)生的溝槽，增加接頭的強度。本發(fā)明的技術(shù)效果：該工藝適用于異種絲材十字交叉電阻焊，特別是易熔材料能夠難熔材料表面潤濕鋪展的異種材料組合；該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)異種絲材的高效連接，避免了其他焊接方法所要求的特殊工裝，減少焊接成本，大幅提高焊接效率。
【IPC分類】B23K11/20
【公開號】CN105057867
【申請?zhí)枴緾N201510515283
【發(fā)明人】黃永德, 曹文明, 陳玉華, 柯黎明
【申請人】南昌航空大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月21日