接触焊接基础知识.ppt

Target 2006 Page,1,概述概述概概 述述 当前，随着我国电器产品向高精度、小型化方向发展，电器产品中电接触点的铆接工艺已越来越多的被焊接工艺取代。目前已采用的有以下几种方法：钎焊（包括火焰钎焊、电阻钎焊）、点焊和凸焊。由于接触元件是电器产品动作过程中的执行者，它直接影响电器产品的动作可靠性和寿命，特别是对弹性元件及各种热双金属片等材料，除要求焊接质量高、焊接热影响区小外，还应保持其特有的性能。另外，由于焊接不合格造成银触点报废的浪费，对产品成本的影响是很大的。因此，根据产品结构和要求，选择某种可靠、合理和高效的焊接方法是很有必要的。Target 2006 Page,2,名词解释名词解释名词解释名词解释 电阻焊：通常包括点焊、缝焊、凸焊和对焊。电阻焊是利用电流在压力的作用下，通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热，将焊件加热至塑性或局部熔化状态，同时在保持压力的情况下形成焊接接头的焊接方法。点焊：将工件压紧在两个柱状电极之间，通过加压通电使工件在接触面熔化形成熔核，然后断电并在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。缝焊：与点焊相似，所不同的是用旋转的盘状电极代替柱状电极。叠合的工作在圆盘间受压通电，并随圆盘的转动而送进，形成连续焊缝。凸焊：在一工作的贴合面上预先加工出一个或多个突起点，使其与另一工件表面相接触并通过加压通电，然后压塌使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。Target 2006 Page,3,名词解释名词解释名词解释名词解释 钎焊：通常分为硬钎焊和软钎焊。钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。气焊：利用气体火焰作热源的焊接方法，最常用的是氧乙炔焊。扩散焊：将工件在高温下加压，使工件接触面达到分子间相互扩散形成连接的固态焊接方法。贴合面：电阻焊时，在电极压力作用下，两工件彼此紧密接触的表面。熔核：电阻焊时，在工件贴合面上熔化金属凝固后所形成的金属核。熔核直径：电阻焊时，垂直于焊点中心横截面上熔核的宽度。Target 2006 Page,4,名词解释名词解释名词解释名词解释 预压时间：从电极开始加压至开始通电的时间。预热时间：（预热电流）工件通过预热电流的持续时间。通电时间：（焊接电流）每一个焊接循环中，自焊接电流接通到焊接电流停止的持续时间。间歇时间：从焊接通电时间结束到后热（回火）电流开始通过之间的时间。回火时间：（回火电流）回火电流持续的时间。煅压时间：从焊接电流结束到撤消电极压力之间的一段时间。休止时间：两个相邻焊接循环之间的间隔时间。分流：从焊接主回路以外流过的电流。Target 2006 Page,5,名词解释名词解释名词解释名词解释 电极压力：通过电极施加在工件上的压力。电极：与工件外表面相接触用于传递压力和电流的载体。工作行程：活动电极在加压方向上规定移动的距离。压痕：由于通电加压，电极在工件表面上所产生的与电极端头形状相似的凹痕。压痕深度：工件表面与压痕底部的距离。电极粘损：电极工作表面被工件表面的金属和氧化皮粘附污损的现象。缩孔：熔化金属在凝固过程中收缩而产生的残留在熔核中的孔穴。喷溅（飞溅）：从工件贴合面或电极与工件接触面间飞出熔化金属颗粒的现象。Target 2006 Page,6,目录目录接触焊接基础知识接触焊接基础知识v 概述概述v 名词解释名词解释v 电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法v 凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数v 结束语结束语 Target 2006 Page,7,电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 火焰钎焊：火焰钎焊：火焰钎焊普遍用于电器接触元件上接触点与基材的连接开始于上世纪六十年代。这种焊接工艺具有设备简单（通常是采用氧乙炔焊）、投资少和焊后检验方便等优点。但它同时存在着生产效率低、劳动强度大、手工操作技能要求高、焊后工件表面质量差、废品率高和危险性大等缺点，并且难以满足高精度质量要求（如接触点焊后高度、尺寸精度）的工件。因此，随着科技进步、产品精度与质量要求和客户要求的不断提高，火焰钎焊的应用范围已越来越窄。目前已属于落后的工艺技术并很少用于电器产品接触元件的加工生产中。电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 Target 2006 Page,8,电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 电阻钎焊：电阻钎焊：电阻钎焊普遍用于电器接触元件上接触点与基材的连接开始于上世纪七十年代中期。与火焰钎焊相比，这种焊接工艺对设备具有特殊的要求，投入大于火焰钎焊。同时能缩短焊接时间、大大降低劳动强度和危险性、改善生产环境、提高了焊接质量和生产率等优点。但由于电阻钎焊与火焰钎焊同时存在着都要使用钎料和钎剂，辅助加工工序无法避免，同时还增加了产品成本。另外，由于电阻钎焊同样采用手工放置接触点，对高精度产品要求的焊后接触点位置尺寸同样难以保证。目前该工艺方法电器产品接触元件中的应用也已越来越少。电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 Target 2006 Page,9,电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 点焊：点焊：点焊工艺也于上世纪七十年代中期后开始普遍用于电器接触元件上接触点与基材的连接。这种焊接工艺所需设备与电阻钎焊相类似，其原理也是一样的，所不同的是点焊是靠工件本身熔化形成核芯。其优点与电阻钎焊相同，但同样是由于采用手工放置接触点，对高精度产品要求的焊后接触点位置尺寸同样难以保证。同时，对应用于纯银触点与黄铜镀银或镀金板片的焊接时受到银触点直径的影响。经验表明，在一般情况下，当银触点直径超过5mm以上时，要获得牢固的焊接质量是极其困难的。另外，点焊工艺还存在着对焊机功率要求高的缺点。电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 Target 2006 Page,10,电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 凸焊：凸焊：凸焊工艺的大量采用开始于上世纪八十年代。它的开展是为了克服以上焊接方法所存在的缺点而进行的。该工艺采用与点焊相同的设备和原理，但对设备的要求又低于点焊工艺。它除具有点焊工艺的所有优点外，更进一步提高了接触点焊后表面质量，同时对高精度产品要求的焊后接触点位置尺寸同样可以满足要求。众所周知，电阻焊的实质是利用电流通过焊接区的电阻产生的热量来进行焊接的。发热总量为：Q=I*R*T，其热源的变化规律是显而易见的。因此，不难理解，对于利用材料本身电阻及接触电阻产生热量而形成熔化核芯的电阻焊来说，纯银接触点与黄铜镀银或镀金板片进行点焊，要真正形成牢靠的熔化核芯是很困难的。大多数情况下，这种点焊只能形成塑性连接，实质上进行的是扩散焊接。电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法 Target 2006 Page,11,电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法（a a）点焊）点焊（b b）凸焊）凸焊 凸焊凸焊：（续）：（续）要想在银接触点与板片之间形成稳定可靠的熔化核芯，就必须想办法增加焊接过程中银接触点与板片接触面上的热量，即增加接触电阻或增大电流密度。因此，在特定的焊接设备上进行接触焊，就必须改变零件结构，将点焊结构变成凸焊结构加以实现。点焊与凸焊的结构对比图如下：Target 2006 Page,12,目录目录接触焊接基础知识接触焊接基础知识v 概述概述v 名词解释名词解释v 电器接触元件中常用的焊接方法电器接触元件中常用的焊接方法v 凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数v 结束语结束语 Target 2006 Page,13,凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 零件结构的设计：零件结构的设计：凸焊零件的结构即凸尖、凹坑的设计，是凸焊工艺的重要参数之一。今天只对银接触点与黄铜镀银板片类型的结构进行介绍，如下图所示。银接触点的凸尖高度尺寸：h1=k1*Dh1=k1*D 式中：h1-银接触点凸尖的高度尺寸，mm D-银接触点直径，mm k1-系数，取值0.1-0.15 系数k1的选值原则，主要是根据产品性能要求以确定焊点核芯的大小。接触片凹坑的尺寸是由银接触点凸尖尺寸来确定的。值得注意的是，接触片的凹坑深度h2必须小于银接触点凸尖的高度h1，以确保形成真正的凸结构。经验关系式：h2=h1-k2h2=h1-k2 式中：h2-接触片凹坑深度，mm k2-系数，取值0.1-0.3 系数k2的选值原则，主要是根据所选用的焊机提供焊接压力方式（如气动式、机械式等）确定。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数h2h1D120h Target 2006 Page,14,凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 焊接电流和焊接时间：焊接电流和焊接时间：由发热量公式Q=I*R*T可看出，焊接电流和焊接时间都是重要的控制参数。在一定范围内，焊接电流和焊接时间是互为补充的。总发热量Q既可通过调节焊接电流也可通过调节焊接时间来改变。对应于一定的焊接时间要有一个最低的电流强度，使其足以补充因向周围金属和电极传导所造成的热量损失，以保证工件间界面熔化形成足够的核芯。而对应于一定的焊接电流强度，要使界面间熔化形成核芯，也要有一个最短的焊接时间。焊接电流过大及焊接时间过长，均对焊接过程和保证焊接质量不利。因此，根据实际所焊工件来选择最佳的焊接电流和焊接时间是要靠试验来进行的。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 Target 2006 Page,15,凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 焊接压力：（获得稳定的接触电阻焊接压力：（获得稳定的接触电阻R R）众所周知，在自然状态下，各种金属零件表面是一边串的峰扣谷，当两种金属相接触时，在受到的压力不大的情况下，只有占接触面积很小的部分接触高峰处才真正接触。在这种情况下，两个零件接触界面间的接触电阻很大且极不稳定。当接触压力增加时，高峰点被压平，金属与金属间的真正接触面积增加，接触电阻开始减小。实践证明，每种特定的金属组件均存在一个极限压力，当大于该压力时，该组件在室温下的接触电阻将趋于稳定不变。因此，施加适合的焊接压力是为了获得工件间的良好接触，以保证金属与金属界面间的接触电阻保持稳定，同时也保证电极与工件间的表面接触电阻趋于稳定。这对获得稳定的总热量是至关重要的。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 Target 2006 Page,16,凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 电极：电极：电极的作用是向工件传输焊接电流和焊接压力。因此，电极在热量的产生过程中具有重要的作用。特别是在进行点和缝焊时，电极接触面基本上控制了焊接电流密度以及所形成的焊点核芯尺寸。由于凸焊工艺通常采用的是平面电极，与点焊、缝焊相比，在同样的电极材料下，电极对焊接电流密度以及所形成的焊点核芯尺寸的影响程度很小，其主要决定于凸点和凹坑的尺寸。另外，有很多结构的凸焊，电极和定位夹具通常是合为一体的，因此，凸焊足以保证获得较高的装配精度。再者，电极材料的选取也是很重要的一个考虑因素。它对焊接区域的接触电阻同样起到一定影响，从而对焊接质量产生影响。对某些材料的点焊来说，电极材料的选取将起到决定性的作用。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 Target 2006 Page,17,凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 工件表面质量：工件表面质量：（获得稳定的接触电阻（获得稳定的接触电阻R R）工件表面质量是保证获得稳定的接触电阻的重要因素之一。稳定的接触电阻是保证在同样的焊接工艺参数下获得稳定的总热量的关键。在不同的生产条件下，有很多工艺方法可以实现获得相对一致的工件表面接触电阻。如焊接前电镀相同的过渡层、工件采用密封包装、焊接前工件进行表面酸洗、焊接前工件采用超声波清洗、酒精清洗等等。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 Target 2006 Page,18,凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数 焊前、焊后银接触点高度的控制：焊前、焊后银接触点高度的控制：在某些高精度开关生产中，对产品的动作行程、差动行程、超行程和释放行程等技术参数要求极高，因为它们将直接影响着开关产品的动作力、释放力和差动力等技术参数。虽然这些技术参数主要是在产品装配过程中通过调整接触元件来达到，但是，如果了解并掌握了纯银接触点与黄铜等接触片在焊接后的高度变化规律，那么，对指导产品设计和编制焊接工艺规范都具有重要的参考价值。经验总结数据表明，对银接触点直径不超过4mm的银接触点与厚度不超过2mm的黄铜片采用凸焊工艺焊接后的银接触点的高度尺寸将下降。0.15+/-0.05mm；而对银接触点直径超过5mm以上的工件采用凸焊工艺焊接后，银接触点的焊后高度将增加0.1+/-0.02mm。因此，在某种特定的情况下，可用检查焊接后银接触点的高度尺寸的变化来验证是否调整到了最佳的焊接规范。凸焊的工艺参数凸焊的工艺参数